Трансформатор – это электротехническое устройство, нашедшее широкое применение в инженерной практике. Его функционирование основано на эффекте электромагнитной индукции, с помощью которой при пропускании переменного тока по первичной обмотке наводится ЭДС в витках вторичной обмотки. Понятие «схемы соединений обмоток трансформатора» чаще всего употребляется к трёхфазным трансформаторам. У трёхфазного трансформатора имеются три обмотки высшего напряжения (далее ВН) и три низшего (далее НН). Латинскими буквами A, B и C обозначают начальные, X, Y и Z конечные выводы фаз обмоток ВН, соответственно a, b, c и x, y, z — обмотки НН. Соединения этих обмоток могут быть выполнены тремя различными конфигурациями:
- звездой (далее Υ);
- треугольником (далее Δ);
- зигзагом (далее Ζ).
Первые две конфигурации, Υ и Δ, применяются наиболее часто. На Рис.1 приведены все три схемы обмоток трансформаторов.
Коэффициент трансформатора
Коэффициент трансформатора, иначе «коэффициент трансформации» (встречающееся в литературе разночтение этого термина не меняет его физического смысла), подразделяется на фазный и линейный. Для трёхфазного трансформатора фазный коэффициент трансформации определяется как отношение фазных напряжений при холостом ходе: Nф = Uфвнх / Uфннх Где Uфвнх – фазовое ВН, а Uфннх – фазовое НН. Линейный же коэффициент трансформации зависит, в свою очередь, от фазного и вида соединений фазных обмоток. Формула линейного коэффициента выглядит следующим образом: Nл = Uлвнх / Uлннх Где Uлвнх – линейное ВН, а Uлннх – линейное НН. В случае, когда конфигурация фазных обмоток Υ-Υ или Δ-Δ, то Nф = Nл . В случае, когда конфигурация фазных обмоток Υ-Δ, то Nл = Nф√3. В случае, когда конфигурация фазных обмоток Δ-Υ, то Nл = Nф/√3.
Соединение обмоток трансформатора
Выше уже было сказано о соединении обмоток трансформатора (см. Рис.1), или иначе о схемах соединения трансформаторов (здесь также разночтение термина встречается, но смысл его один). В однофазных трансформаторах могут быть реализованы две группы соединений с углами сдвига фаз ноль и сто восемьдесят градусов. В трёхфазных трансформаторах могут быть реализованы уже 12 групп соединений обмоток. Символически разновидности соединений изображают по аналогии с циферблатом часов, как это приведено на Рис.2 Напряжение первичной обмотки U1 символизируется минутной стрелкой, постоянно показывающей на 12 часов. Часовая стрелка символизирует угол сдвига между U1 и напряжением вторичной обмотки U2. На Рис.2 положение часовой стрелки соответствует 6-й группе. Приведём иллюстративные примеры. При соединении обмоток трансформатора конфигурацией Υ-Υ, как это приведено на Рис.3, мы получим группу 0.
При соединении обмоток трансформатора конфигурацией Υ-Δ, как это приведено на Рис.4, мы получим группу 11. В отечественном стандарте закреплены две группы конфигураций, которые чаще всего применяются на практике: Υ-Υ — ноль (оно же 12); Υ-Δ — одиннадцать. Наиболее часто применяемые в инженерной практике конфигурации подключения обмоток трансформаторов приведены на Рис.5.