Ausgleichstransformatoren

Die Spannung zwischen jeder Phase des dreiphasigen Wechselstromnetzes und dem Neutralleiter beträgt idealerweise 220 Volt. Wenn jedoch an jede Phase des Stromnetzes unterschiedliche Lasten unterschiedlicher Art und Größe angeschlossen werden, kommt es manchmal zu einem erheblichen Ungleichgewicht der Phasenspannungen.

Wären die Lastwiderstände gleich, wären auch die durch sie fließenden Ströme einander gleich. Ihre geometrische Summe wäre Null. Durch die Ungleichheit dieser Ströme im Neutralleiter entsteht jedoch ein Ausgleichsstrom (der Nullpunkt wird verschoben) und es entsteht eine Abweichungsspannung.

Die Phasenspannungen ändern sich relativ zueinander und es wird ein Phasenungleichgewicht festgestellt... Die Folge eines solchen Phasenungleichgewichts ist ein erhöhter Stromverbrauch aus dem Netz und ein unsachgemäßer Betrieb elektrischer Empfänger, was zu Ausfällen, Schäden und vorzeitigem Verschleiß führt die Isolierung. In einer solchen Situation ist die Sicherheit der Benutzer gefährdet.

Bei autonomen dreiphasigen Stromquellen ist die ungleichmäßige Belastung der Phasen mit allen Arten mechanischer Schäden behaftet. Infolgedessen kommt es zu einer Fehlfunktion der elektrischen Empfänger, einer Verschlechterung der Stromquellen und einem erhöhten Öl-, Kraftstoff- und Kühlmittelverbrauch für den Generator. Letztendlich steigen sowohl die Kosten für Strom im Allgemeinen als auch für Verbrauchsmaterialien für den Generator.

Um die Phasenunsymmetrie zu beseitigen und die Phasenspannungen auszugleichen, müssen Sie zunächst die Lastströme für jede der drei Phasen berechnen. Dies ist jedoch nicht immer im Voraus möglich. Im industriellen Maßstab können Verluste aufgrund von Phasenspannungsunsymmetrien enorm sein und die wirtschaftlichen Auswirkungen teilweise verheerend sein.

Um negative Trends zu beseitigen, müssen Sie einen Phasenausgleich anwenden... Zu diesem Zweck werden sogenannte Balun-Transformatoren verwendet.

Bei einem Drehstromtransformator sind die Phasenwicklungen sowohl der höheren als auch der niedrigeren Spannung in Sternschaltung geschaltet, eine zusätzliche Symmetriervorrichtung ist in Form einer zusätzlichen Wicklung eingebaut, die die Hochspannungswicklungen umgibt. Diese zusätzliche Wicklung ist so ausgelegt, dass sie dem Dauerstrom der Nennlast des Transformators standhält, d. für den Nennstrom einer Phase. Die Wicklung geht aus der folgenden Berechnung in den Neutralleiterbruch des Transformators ein.

Bei einem Ausgleichsstrom im Neutralleiter aufgrund einer unsymmetrischen Belastung werden die Nullflüsse im Magnetkreis (Wicklungen der Betriebstransformatoren) durch die entgegengesetzt gerichteten Nullflüsse der Ausgleichswicklung vollständig kompensiert. Schließlich wird eine Phasenspannungsunsymmetrie vollständig verhindert.

Der Schaltplan der Wicklungen eines dreiphasigen Phasenausgleichstransformators ist in Abbildung 1 dargestellt.

Reis. 1. Das Gerät des Ausgleichstransformators

1) Dreistufiger Magnetkreis eines Dreiphasentransformators.

2) Hochspannungsspulen.

3) Niederspannungswicklungen.

4) Wicklung aus Ausgleichswindungen.

5) Abstandskeile.

6) Das Ende der Ausgleichswicklung ist mit dem neutralen Teil der Niederspannungswicklungen verbunden.

7) Das herausgeführte Ende der Kompensationsspule.

Die Energieeigenschaften solcher Transformatoren, Leerlaufverluste, Kurzschluss und andere, seit der Hinzufügung eines Ausgleichsgeräts, ändert sich fast nichts, aber die Stromverluste im Netzwerk werden deutlich reduziert. Bei ungleichmäßiger Phasenbelastung ist das Phasenspannungssystem ebenso symmetrisch wie beim Anschluss der Wicklungen nach dem Stern-Zickzack-Schema.

Ausgleichstransformator TST

Die Berechnungen und Experimente der Forscher zeigten, dass bei richtiger Abstimmung der Windungen von Kompensations- und Arbeitswicklung die Spannung an der Kompensationswicklung des Transformators mit der Ausgleichsvorrichtung den Wert erreicht, der dem Nennstrom im Neutralleiter entspricht Ausgleich der Phasennennspannung auf dem neutralen Teil der Wicklungen mit niedriger Null-EMK-Spannung, die von den Betriebswicklungen ausgeht, auf Null.

Dieses Design reduziert den Nullwiderstand eines dreiphasigen Leistungstransformators erheblich. Dies führt zu einer erheblichen Erhöhung der einphasigen Kurzschlussströme und ist einer der Hauptvorteile von Balun-Transformatoren, da sie eine zuverlässige und einfache Anpassung ermöglichen Relaisschutz und seinen zuverlässigen Kurzschlussbetrieb.

Darüber hinaus ist die zerstörerische Wirkung eines großen einphasigen Kurzschlussstroms auf die Wicklungen eines solchen Ausgleichstransformators viel geringer als der Kurzschlussstrom ohne Ausgleichswicklung, da der zerstörerische starke asymmetrische Nullsystemfluss entsteht ist nun vollständig entschädigt.