Phasenschiebertransformatoren und ihre Verwendung
In Wechselstromnetzen sind die Wirkleistungsflüsse in den Leitungen proportional zum Sinus des Phasenverschiebungswinkels zwischen den Spannungsvektoren der Quelle elektrischer Energie am Anfang der Leitung und der Senke elektrischer Energie am Ende der Leitung Linie.
Wenn wir also ein Netzwerk von Leitungen betrachten, die sich in der übertragenen Leistung unterscheiden, ist es möglich, die Leistungsflüsse zwischen den Leitungen dieses Netzwerks neu zu verteilen, insbesondere den Wert des Phasenverschiebungswinkels zwischen den Quellspannungsvektoren und dem Empfänger zu ändern eine oder mehrere Leitungen des betrachteten Drehstromnetzes.
Dies geschieht, um die Leitungen optimal zu belasten, was im Normalfall oft nicht der Fall ist. Die natürliche Verteilung der Energieströme führt zu einer Überlastung von Leitungen mit geringer Leistung, während die Energieverluste zunehmen und die Kapazität von Leitungen mit hoher Leistung begrenzt ist. Auch andere Folgen nachteilig für die elektrische Infrastruktur sind möglich.
Eine erzwungene, gezielte Änderung des Werts des Phasenverschiebungswinkels zwischen dem Quellenspannungsvektor und dem Empfängerspannungsvektor wird durch ein Hilfsgerät – einen Phasenschalttransformator – durchgeführt.
In der Literatur gibt es Namen: Phasenschalttransformator oder Kreuztransformator... Hierbei handelt es sich um einen Transformator mit besonderer Bauart, der direkt zur Steuerung von Wirk- und Wirkströmen bestimmt ist Blindleistung in Drehstromnetzen unterschiedlicher Größe.
Der Hauptvorteil des Phasenschiebertransformators besteht darin, dass er im Maximallastmodus die am stärksten belastete Leitung entlasten kann und so die Leistungsflüsse optimal umverteilt.
Ein Phasenschiebertransformator besteht aus zwei separaten Transformatoren: einem Reihentransformator und einem Paralleltransformator. Der Paralleltransformator verfügt über eine Primärwicklung nach dem „Delta“-Schema, die zum Aufbau eines Systems dreiphasiger Spannungen mit einem Versatz gegenüber den Phasenspannungen um 90 Grad erforderlich ist, und eine Sekundärwicklung, die in hergestellt werden kann die Form isolierter Phasen mit einem Abflussblock mit Erdungsmitte.
Die Phasen der Sekundärwicklung des Paralleltransformators sind über den Stufenschalterausgang mit der Primärwicklung des Serientransformators verbunden, die normalerweise in Sternschaltung mit geerdetem Neutralleiter angeordnet ist.
Die Sekundärwicklung des Reihentransformators wiederum ist in Form von drei isolierten Phasen ausgeführt, die jeweils im Abschnitt des entsprechenden linearen Leiters in Reihe geschaltet und phasenkorreliert sind, so dass ein um 90 Grad phasenverschobenes Bauteil entsteht wird zum Spannungsvektor der Quelle addiert.
Am Ausgang der Leitung erhält man also eine Spannung gleich der Summe der Versorgungsspannungsvektoren und des zusätzlichen Vektors der Quadraturkomponente, die durch den Phasenschiebertransformator eingeführt wird, also im Ergebnis die Phasenwechsel.
Die Amplitude und Polarität der eingeführten Quadraturkomponente, die durch den Phasenschiebertransformator erzeugt wird, können geändert werden; Hierzu ist die Möglichkeit vorgesehen, den Abgriffsblock zu verstellen. Dadurch wird der Winkel der Phasenverschiebung zwischen den Spannungsvektoren am Eingang der Leitung und an ihrem Ausgang um den erforderlichen Wert geändert, der mit der Betriebsart von zusammenhängt eine bestimmte Linie.
Die Kosten für die Installation von Phasenschiebertransformatoren sind recht hoch, aber die Kosten werden durch die Optimierung der Betriebsbedingungen des Netzes amortisiert. Dies gilt insbesondere für Hochleistungsübertragungsleitungen.
In Großbritannien wurden Phasenschiebertransformatoren bereits 1969 eingesetzt, in Frankreich werden sie seit 1998 installiert, seit 2002 in den Niederlanden und in Deutschland und 2009 in Belgien und Kasachstan.
In Russland wurde noch kein Einphasentransformator installiert, aber es gibt Projekte. Die weltweite Erfahrung mit dem Einsatz von Phasenschiebertransformatoren in diesen Ländern zeigt deutlich eine Verbesserung der Effizienz elektrischer Netze durch die Steuerung der Energieflüsse mit Hilfe von Phasenschiebertransformatoren für eine optimale Verteilung.