三相変圧器の動作原理と装置

三相電流は、3 つの完全に独立した単相変圧器によって変圧できます。この場合、3 つの相すべての巻線は互いに磁気的に接続されておらず、各相には独自の磁気回路があります。しかし、同じ三相電流を 1 つの三相変圧器で変圧することができます。この場合、三相すべての巻線は共通の磁気回路を持っているため、互いに磁気的に接続されています。

三相変圧器の動作原理と装置を明確にするために、次の 3 つを想像してください。 単相変圧器、3本のロッドが1つの共通の中央ロッドを形成するように互いに取り付けられています（図1）。他の 3 つのバーのそれぞれには、一次巻線と二次巻線が重ねられています (図 1 では、二次巻線は示されていません)。

変圧器のすべての脚の一次巻線がまったく同じで、同じ方向に巻かれていると仮定します (図 1 では、一次巻線は上から見て時計回りに巻かれています)。コイルの上端をすべて中性点 O に接続し、コイルの下端を三相ネットワークの 3 つの端子に接続します。

写真1。

変圧器の巻線に流れる電流は時間とともに変化する磁束を生成し、それぞれが独自の磁気回路内で閉じます。中央の複合ロッドでは、これらの磁束は対称的な三相電流によって生成されるため、磁束は合計でゼロになります。これに対して、それらの瞬時値の合計は常にゼロであることがわかっています。

たとえば、コイル AX I の電流が最大であり、図に示すように発生したとします。 1 方向の場合、磁束は最大値 Ф に等しく、中央の複合ロッドに上から下に向けられます。他の 2 つのコイル BY と CZ では、同じ瞬間の電流 I2 と Az3 は最大電流の半分に等しく、コイル AX の電流とは逆方向になります (これは 3 つの特性です)。相電流）。このため、BY コイルと CZ コイルのロッドでは磁束は最大磁束の半分に等しく、中央の複合ロッドでは AX コイルの磁束とは逆の方向になります。問題の瞬間におけるフローの合計はゼロです。他の瞬間でも同じことが当てはまります。

中央のバーに流れがないことは、他のバーに流れがないことを意味するわけではありません。中央のロッドを破壊し、上部ヨークと下部ヨークを共通のヨークで接続すると (図 2 を参照)、コイル AX の磁束はコイル BY と CZ のコアを通過し、これらの起磁力が発生します。コイルAXの起磁力とコイルが加算されます。この場合、3 相すべてに共通の磁気回路を備えた三相変圧器が得られます。

図2.

コイル内の電流は周期の 1/3 だけ位相がシフトするため、コイルによって生成される磁束も周期の 1/3、つまり 1/3 だけ時間シフトします。ロッドとコイル内の磁束の最大値は、周期の 1/3 後に次々と続きます...

コア内の磁束の周期の 1/3 の位相シフトの結果、同じ位相シフトが発生し、一次巻線と二次巻線の両方に誘導された起電力がバーに課されます。一次巻線の起電力は印加された三相電圧とほぼ平衡しており、コイルの端が正しく接続されている二次巻線の起電力は三相二次電圧を生成し、二次回路に供給されます。

磁気回路の構造としては、三相変圧器も単相変圧器と同様にロッドフィグに分かれています。 2.そして装甲。

三相棒形変圧器は次のように分類されます。

a) 対称磁気回路を備えたトランスと

b) 非対称磁気回路を備えたトランス。

図では。図３は、対称磁気回路を備えたスライドトランスを概略的に示している。図４は、不平衡磁気回路を備えたロッドトランスを示す。 3 本の鉄の棒 1、2、3 が鉄のヨーク プレートで上下に固定されていることがわかります。各脚には、変圧器の 1 相の一次 I コイルと二次 II コイルがあります。

図3.

最初の変圧器では、ロッドは正三角形の角の頂点に配置されています。 2 番目の変圧器には同じ平面にバーがあります。

正三角形の角の頂点にロッドを配置すると、3 相すべての磁束の経路が同じになるため、これらの磁束に等しい磁気抵抗が与えられます。実際、3 相の磁束は 1 本の垂直ロッドを完全に通過し、他の 2 本のロッドを途中で通過します。

図では。図３において、点線はロッド相２の磁束を閉じる方法を示す。ロッド１および３の相の磁束について、それらの磁束を閉じる方法が全く同じであることが容易に分かる。これは、検討中の変圧器が磁束に対して同じ磁気抵抗を持っていることを意味します。

ロッドを 1 つの平面に配置すると、中間相の磁束 (図 4 ではロッド 2 の相) の磁気抵抗が、端相の磁束 (図 4 ではロッド 2 の相) の磁気抵抗よりも小さくなるという事実が生じます。 4 — ロッド 1 および 3 の位相用)。

図4.

実際、最終相の磁束は中間相の磁束よりわずかに長い経路に沿って移動します。さらに、ロッドを出る最終相の流れは、ヨークの半分を完全に通過し、残りの半分（中央のロッドで分岐した後）の半分のみを通過する。垂直ロッドの出口での中間相の流れはすぐに 2 つの半分に分割されるため、中間相の流れの半分だけがヨークの 2 つの部分に入ります。

したがって、終端相の磁束は中間相の磁束よりも大きくヨークを飽和させるため、終端相の磁束に対する磁気抵抗は中間相の磁束に対する磁気抵抗よりも大きくなる。

三相変圧器の異なる相の磁束に対する磁気抵抗の不等価性の結果、同じ相電圧における各相の無負荷電流の不等価性が生じます。

しかし、ヨーク鉄の飽和度が低く、ロッド鉄のアセンブリが良好であれば、この現在の不平等は無視できるほど小さい。なぜなら、非対称磁気回路のトランスは対称磁気回路のトランスに比べて構造が簡単なため、最初に使われたトランスが多く使われるようになり、対称磁気回路のトランスは珍しいからです。

図を考慮すると。図 3 と図 4 を参照し、3 つの相すべてに電流が流れると仮定すると、すべての相が互いに磁気的に結合していることが簡単にわかります。これは、各相の起磁力が相互に影響を与えることを意味しますが、三相電流が 3 つの単相変圧器で変圧される場合には影響しません。

三相変圧器の 2 番目のグループは、装甲変圧器です。装甲変圧器は、ヨークで互いに接続された 3 つの単相装甲変圧器で構成されているかのように考えることができます。

図では。図 5 は、垂直に配置された内部コアを備えた装甲三相変圧器を概略的に示しています。この図から、平面 AB および CD を通して 3 つの単相装甲変圧器に分割できることが容易にわかります。それぞれが独自の磁気回路で閉じられています。図の磁束経路。図５の点線は破線で示されている。

図5.

図からわかるように、同じ相の一次 I 巻線と二次 II 巻線が重ねられている中央の垂直ロッド a では磁束の全量が通過し、ヨーク b-b と側壁では磁束の半分が通過します。 。同じ誘導において、ヨークと側壁の断面は中央ロッドの断面の半分でなければなりません a。

中間部分 c — c の磁束に関しては、その値は、以下に示すように、中間相の取り込み方法によって異なります。

ロッドトランスに対するアーマチュアトランスの主な利点は、磁束の閉路が短く、したがって無負荷電流が低いことです。

装甲変圧器の欠点としては、第一に、鉄で囲まれているため修理用の巻線が入手しにくいこと、第二に、同じ理由で巻線を冷却するのに最悪の条件がかかることが挙げられます。

棒型変圧器では、巻線がほぼ完全に開いているため、検査や修理、冷却媒体へのアクセスが容易になります。

管状タンク付き三相油入変圧器: 1 — プーリー、2 — オイルドレンバルブ、3 — 絶縁シリンダー、4 — 高電圧巻線、5 — 低電圧巻線、6 — コア、7 — 温度計、8 — 端子低電圧、9 - 高電圧端子、10 - オイルコンテナ、11 - ガスリレー、12 - オイルレベルインジケータ、13 - ラジエーター。

三相変圧器のデバイスの詳細: 電源トランス — 装置と動作原理