Для чего нужен разомкнутый треугольник в трансформаторе напряжения

Трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения (ТН) по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичен обычному силовому трансформатору и состоит из: стального сердечника (магнитопровода), собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и 2 х обмоток – первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.

Устройство и схема включения трансформатора напряжения изображены на рис. 2-1.

Первичная обмотка W₁, имеющая очень большое число витков включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмотке W₂, имеющей меньшее число витков, подключаются параллельно измерительные приборы и реле.

Рис.2.1. Устройство и схема включения ТН.

Под воздействием напряжения сети по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике поток Ф, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней э.д.с. Е, которая при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход трансформатора) равна напряжению на её зажимах U_2хх.

Напряжение U_2хх, меньше первичного напряжения U₁ во столько раз, во сколько раз число витков вторичной обмотки W₂ меньше числа витков первичной обмотки W₁:

(2-1)

Отношения чисел витков обмоток называется коэффициентом трансформации и обозначается n_н:

Следовательно, можно записать:

(2-2)

Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка в виде приборов и реле, то напряжение на её зажимах U₂ будет меньше э.д.с. на величину падения напряжения в сопротивлении вторичной обмотки. Однако, это падение напряжения невелико и им можно пренебречь, тогда:

U₁=U₂n_н; (2-3)

В паспортах на трансформаторы напряжения их коэффициенты трансформации указываются дробью, в числителе которой – номинальное первичное напряжение, а в знаменателе – номинальное вторичное напряжение.

Для правильного соединения обмоток ТН между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счётчиков выводы обмоток маркируются определенным образом: начало первичной обмотки – А, конец – Х; начало основной вторичной обмотки – a, конец – х; начало дополнительной обмотки a_д, конец – x_д.

Трансформаторы напряжения выполняются в однофазном или трёхфазном исполнении.

При включении однофазных ТН на фазные напряжения начала их первичных обмоток присоединяются к фазам, а концы собираются в нулевую точку.

При включении ТН на междуфазные напряжения начала первичных обмоток подключаются к начальным фазам в порядке их чередования (например, при включении 2-х однофазных ТН на междуфазные напряжения АВ и ВС при чередовании фаз А-В-С первый ТН включается началом первичной обмотки к фазе А, концом – к фазе В, а второй ТН – началом к фазе В и концом к фазе С).

При маркировке выводов вторичных обмоток трансформаторов напряжения за начало а принимается тот вывод, из которого ток выходит, в то время когда в первичной обмотке ток проходит от начала А к концу Х (рис. 2-2).

Рис.2-2. Маркировка выводов обмоток ТН.

Таким образом, правило маркировки обмоток трансформаторов напряжения следующее:

Если на первичной стороне ток входит в начало А, то началом вторичной обмотки а, будет тот её вывод, из которого в этот момент ток выходит.

При маркировке и включении обмоток по этому правилу направление тока в нагрузке (приборе или реле) при включении через ТН останется таким же, как и при включении непосредственно в сеть.

Схемы соединения трансформаторов напряжения

Однофазные трансформаторы напряжения в зависимости от назначения соединяются между собой в различные схемы.

На рис. 2-3 приведены основные схемы соединения однофазных ТН.

Рис.2-3. Схемы соединения обмоток однофазных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой.

На рисунке (а) представлена схема включения одного ТН на междуфазное напряжение АС.

Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно только одно междуфазное напряжение.

На рис. (б) приведена схема соединения 2-х ТН в открытый треугольник (или неполную звезду). Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.

На рис. (в) приведена схема соединения 3 х однофазных ТН в звезду. Эта схема получила широкое распространение и применяется когда для защиты и измерений нужны фазные напряжения или же одновременно фазные и междуфазные напряжения.

Соединение 3-х однофазных ТН по схеме треугольник – звезда представлена на рис. (г). Эта схема обеспечивает напряжение на вторичной стороне, равное

На рис. (д) представлена схема соединения обмоток 3‑х однофазных ТН в фильтр напряжения нулевой последовательности. В этой схеме первичные обмотки ТН соединяются в звезду с заземлённой нейтралью, а вторичные обмотки соединяются последовательно, образуя разомкнутый (не замкнутый) треугольник. Напряжение на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений нулевой последовательности вторичных обмоток:

Так как сумма 3‑х фазных напряжений равна утроенному напряжению нулевой последовательности, то

Следовательно, на зажимах схемы разомкнутого треугольника получается напряжение, пропорциональное напряжению нулевой последовательности.

В нормальных режимах и при к.з. без земли U_p=0, т.к. векторы напряжений не содержат нулевой последовательности.

При к.з. на землю в сетях с заземлённой нейтралью и при замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью геометрическая сумма фазных напряжений не равна нулю за счёт появления напряжения нулевой последовательности и на зажимах разомкнутого треугольника появится напряжение нулевой последовательности 3U₀.

Таким образом, рассмотренная схема является фильтром напряжений нулевой последовательности.

Следует отметить, что обязательным условием работы рассмотренной схемы (д) в качестве фильтра U₀ является заземление нейтрали первичных обмоток ТН, так как при отсутствии заземления первичным обмоткам ТН будут подводиться не фазные напряжения относительно земли, а фазные напряжения относительно изолированной нейтрали, сумма напряжения которых не содержит U₀ и их сумма всегда равна нулю и при замыканиях на землю напряжение на выходе схемы будет отсутствовать.

На рис. 2-4 представлена схема соединения трансформатора напряжения имеющего две вторичные обмотки. Здесь первичная и основная вторичная обмотки соединены в звезду, а дополнительная вторичная обмотка соединена в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений – для получения напряжения нулевой последовательности, необходимого для включения реле напряжения и реле направления мощности защиты от однофазных к.з. в сетях с заземлённой нейтралью, а также для устройств контроля изоляции действующих на сигнал в сетях с изолированной нейтралью).

Рис.2-4. Схема соединений обмоток ТН с двумя вторичными обмотками.

Как известно, сумма 3-х фазных напряжений в нормальном режиме, а также при 2-х и 3-х фазных к.з. равна нулю. Поэтому в этих условиях напряжение на выводах разомкнутого треугольника будет равно нулю.

Обычно на выводах разомкнутого треугольника в нормальном режиме (при отсутствии замыкания на землю) имеется небольшое напряжение величиной 0,5-2 В, которое называется напряжением небаланса.

При 1ф. к.з. в сети с заземлённой нейтралью фазное напряжение повреждённой фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжений 2-х неповрежденных фаз оказывается равной фазному напряжению.

При однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью напряжения неповреждённых фаз становятся равными междуфазному напряжению, а их геометрическая сумма оказывается равной утроенному фазному напряжению. В этом случае, чтобы на реле напряжение не превосходило номинального значения, равного 100 В, у ТН предназначенных для работы в сетях с изолированными нейтралями, вторичные дополнительные обмотки, соединяемые в схему разомкнутого треугольника, имеют повышенный в 3 раза коэффициент трансформации (например, ).

Следует иметь в виду, что при включении первичных обмоток ТН на фазные напряжения они должны соединяться в звезду, нулевая точка которой обязательно должна соединяться с землёй. Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при 1ф. к.з. или замыканиях на землю в сети, где установлен ТН, приборы и реле, включенные на его вторичную обмотку правительно измеряли напряжения фаз относительно земли.

Заземление вторичных обмоток также обязательно независимо от их схемы соединения т.к. это заземление является защитным – обеспечивает безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется один из фазных проводов (как правило, фаза В) или нулевая точка звезды.

Первичные обмотки ТН до 35 кВ подключаются к сети через высоковольтные предохранители для быстрого отключения от сети повреждённого ТН.

Для защиты обмоток ТН при повреждениях во вторичных цепях устанавливаются автоматические выключатели (или предохранители) низкого напряжения.

Вторичные цепи ТН должны выполняться с высокой степенью надёжности, исключающей обрывы и потерю контактов для исключения исчезновения напряжения на защитах, так как исчезновение напряжения будет восприниматься защитами как понижение напряжения при к.з. в защищаемой сети и может привести к их неправильному действию. Исчезновение напряжения от ТН вследствие неисправностей или перегорания предохранителей также будет восприниматься защитами как потеря напряжения и также может привести к их неправильному действию. Поэтому защиты, реагирующие на понижение напряжения, выполняются так, что отличают к.з. от неисправности во вторичных цепях, либо снабжаются специальными устройствами – блокировками при неисправностях в цепях напряжения.

Погрешности трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения имеют погрешности:

погрешность по напряжению (или погрешность в коэффициенте трансформации), под которой понимается отклонение действительного коэффициента трансформации от номинального;

погрешность по углу, под которой понимается угол сдвига вторичного напряжения относительно первичного.

В зависимости от погрешностей ТН подразделяются на классы точности. Допустимые погрешности в зависимости от класса точности приведены в таблице 2-1.

Работа трансформатора в схеме открытого треугольника

Схемы соединений трансформаторов напряжения в открытый и разомкнутый треугольник

Схема соединения в открытый треугольник подразумевает, что оборудование подключено между сторонами двух фаз. При этом проводится электрический ток с внешней стороны, с вторичных обмоток числа пропорционально этому показателю. Реле и основная нагрузка пускаются между вторичной сетью, что позволяет получить нужный уровень сопротивления.

Данная схема позволяет подключить разу три источника. Обратить внимание следует на то, что подача организуется линейным способом, и нужно избегать прохождения тока от первого к третьему источнику и наоборот.

Разомкнутый же тип подключения применяются в выпрямительному оборудовании. При помощи соединения типа достигают тока тройной частоты, что при работе со звездой или открытым симметричным невозможно. Применяется вариант, когда три трансформатора с одной фазой подключаются к прибору, который увеличивает пропорционально три частоты работы.

При помощи рассматриваемой фигуры получают нулевую последовательность, то есть в нормальном функционале UP будет равно нулю.

Нейтраль первичной обмотки в обязательном порядке заземляется, а для вторичной выбирают параметры не менее чем в 100 Вольт, если заземление. Для изолированной коэффициент берется 100 к 3 В. Коэффициент троиться, следовательно, вторичные обмотки суммируют коэффициент трансформации также в три раза. Следовательно, для описанного выше примера он состоит 6 тысяч к ста к трем. Пик получается от трансформаторных обмоток внешней поверхности, так как подача ведется через вторичку. Обязательно заземление.

Разомкнутый треугольник

Разомкнутый треугольник используется, например, в выпрямительных установках для получения тока тройной частоты, подмагничивающего уравнительный реактор (смотрите статью «Шестифазная звезда и двойной зигзаг», рисунок 3, а) С этой целью применяют утроитель частоты, который состоит из трех однофазных трансформаторов с сильно насыщенными магнитопроводами. Первичные обмотки утроителя частоты соединены в звезду с изолированной нейтралью, вторичные – в разомкнутый треугольник (рисунок 1, в). Сильное насыщение магнитопроводов, их малое магнитное сопротивление, непроходимость нейтрали первичной обмотки для токов третьей гармоники – все это обеспечивает возникновение во вторичных обмотках электродвижущей силы (э. д. с.) тройной частоты, совпадающих во времени у всех фаз (смотрите статью «Понятие о магнитном равновесии трансформатора»). Поэтому через УР, замыкающий контур вторичных обмоток утроителя частоты, проходит ток тройной частоты, что и требуется в данном случае (смотрите статью «Шестифазная звезда и двойной зигзаг»).

Следующий пример дан из другой области. На рисунке 1, г показан фильтр напряжения нулевой последовательности 1 , который служит для обнаружения замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью. Первичные обмотки соединены в звезду, ее нейтраль обязательно заземлена, благодаря чему первичная обмотка каждой фазы включена на ее напряжение относительно земли. Вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, питают реле Р.

В нормальных условиях, а также при коротких замыканиях, но без заземления геометрическая сумма фазных напряжений равна нулю. Следовательно, напряжение на обмотке реле равно нулю и оно не срабатывает. Однако при замыкании на землю в напряжениях появляется составляющая нулевой последовательности U. Реле срабатывает и производит заданные действия (включает сигнал, отключает заземленный участок, включает резерв и тому подобное).

Обращается внимание на следующее. Заземление нейтрали первичной обмотки (рисунок 1, г) – необходимое условие для действия схемы. Заземление вторичной обмотки – средство обеспечения безопасности (смотрите статью «Схема соединения «Звезда»). Токи третьих гармоник в контуре вторичных обмоток не возникают, так как трансформаторы напряжения работают при малых индукциях, благодаря чему их магнитопроводы далеки от насыщения.

Различие между соединениями

Основное отличие разомкнутого треугольника от открытого состоит в том, что при помощи него возможно получить напряжение нулевой последовательности. В случае же открытого подсоединения значения зажимов вторичек всегда пропорциональны междуфазному.

Но в любом случае для защиты трансформаторов с такой схемой используются автоматы и предохранители. Если происходит обрыв фазы, то происходит короткое замыкание.

Блокировка при помощи автоматов позволит избежать скачка, которое приводит к неисправностям обмотки. Контроль проводится с возможностью измерения.

Схемы соединения измерительных трансформаторов напряжения

Схема включения однофазного трансформатора напряжения представлена на рис. 1, а. Предохранители FV1 и FV2 защищают сеть высокого напряжения от повреждений первичной обмотки TV. Предохранители FV3 и FV4 (или автоматические выключатели) защищают TV от повреждений в нагрузке. Схема соединения двух однофазных трансформаторов напряжения TV1 и TV2 в открытый треугольник (рис. 2). Трансформаторы включены на два междуфазных напряжения, например UAB и UBC. Напряжение на зажимах вторичных обмоток TV всегда пропорционально междуфазным напряжениям, подведенным с первичной стороны. Между проводами вторичной цепи включается нагрузка (реле).
Схема позволяет получать все три междуфазных напряжения UAB, UBC и UCA (не рекомендуется присоединять нагрузку между точками а и с, так как через трансформаторы будет протекать дополнительный ток нагрузки, вызывающий повышение погрешности).

Рис. 1. Схема включения измерительного трансформатора напряжения

Рис. 2. Схема соединения двух однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник

Схема соединения трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду , приведенная на рис. 3, предназначена для получения напряжений фаз относительно земли и междуфазных (линейных) напряжений. Три первичные обмотки TV соединяются в звезду. Начала каждой обмотки Л присоединяются к соответствующим фазам линии, а концы X объединяются в общую точку (нейтраль N1) и заземляются.

При таком включении к каждой первичной обмотке трансформатора напряжения (ТН) подводится напряжение фазы линии электропередачи (ЛЭП) относительно земли. Концы вторичных обмоток ТН (х) также соединяются в звезду, нейтраль которой N2 связывается с нулевой точкой нагрузки. В приведенной схеме нейтраль первичной обмотки (точка N1) жестко связана с землей и имеет потенциал, равный нулю, такой же потенциал будут иметь нейтраль N2 и связанная с ней нейтраль нагрузки.

Рис. 3. Схема соединение трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду

При такой схеме фазные напряжения на вторичной стороне соответствуют фазным напряжениям относительно земли первичной стороны. Заземление нейтрали первичной обмотки трансформатора напряжения и наличие нулевого провода во вторичной цепи являются обязательным условием для получения фазных напряжений относительно земли.

Схема соединения однофазных трансформаторов напряжения в фильтр напряжения нулевой последовательности (рис. 4). Первичные обмотки соединены в звезду с заземленной нейтралью, а вторичные — последовательно, образуя незамкнутый треугольник. К зажимам разомкнутых вершин треугольника подсоединяются реле напряжения KV. Напряжение U2 на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений вторичных обмоток:

Рис. 4. Схема соединения трех однофазных трансформаторов напряжения в фильтр напряжений нулевой последовательности

Рассмотренная схема является фильтром нулевой последовательности (НП). Необходимым условием работы схемы в качестве фильтра НП является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. Применяя однофазные ТН с двумя вторичными обмотками, можно соединить одну из них по схеме звезды, а вторую — по схеме разомкнутого треугольника (рис. 5).

Рис. 5. Схема включения трех однофазных трансформаторов напряжения для контроля изоляции

Номинальное вторичное напряжение у обмотки, предназначенной для соединения в разомкнутый треугольник, принимается равным для сетей с заземленной нейтралью 100 В, а для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В.

В каких случаях применяют

Схематичное построение разомкнутого варианта для трансформатора применяется довольно часто на производстве. Дело в том, что благодаря ней можно использовать синхронизацию на силовых тс. Используется для соединения трансформаторов с одной фазой, если нет возможности установить трехфазный. Уберегает механизмы, в том числе и электрические двигатели от подачи на два, если нет напряжения в одной из фаз. Единственно допустимой схемой сборки является в случае, если ротор установлен в расточку статора.

Работа трансформатора в схеме открытого треугольника

Трансформатор, включенный в схему , обеспечивает практическую симметричность линейных токов и напряжений даже в том случае, когда первичная и вторичная обмотки одной фазы будут из схемы удалены. Сравним условия работы трансформатора с закрытым и открытым треугольниками, для упрощения анализа добавив к допущениям, приведенным в 6.1, еще два: нагрузка симметричная и по характеру активная, падением напряжений пренебрегаем. Схема работы трансформатора со схемой приведена на рис. 6.13, а

. На диаграмме рис. 6.13,
b
построенной для закрытого треугольника, векторы , и представляют собой симметричную систему первичных линейных напряжений и являются также первичными фазными напряжениями , и . При активной нагрузке фазные токи , и совпадают с соответствующими им фазными напряжениями, а линейные токи представляют собой геометрическую разность двух фазных токов:

Аналогичные соотношения напряжений и токов можем составить для вторичной цепи.

Посмотрим, как изменится работа трансформатора, если открыть первичный и вторичный треугольники, удалив из схемы фазу (рис. 6.14, а

). Поскольку по условию первичные линейные напряжения , и и соответственно фазные напряжения , и не изменяются, то по условию равновесия ЭДС, не могут измениться ни первичные ЭДС фаз и , ни магнитные потоки, необходимые для создания этих ЭДС.

При отсутствии падений напряжений , и , то есть вторичные напряжения и тоже не изменяются ни по величине, ни по фазе. Так как , то напряжение остается неизменным (рис. 6.14, b

Таким образом, если ко вторичной цепи подключена какая-нибудь нагрузка ( ), то при открытом треугольнике и отсутствии падений напряжения, на ней остается то же напряжение, как и в закрытом треугольнике. Поэтому линейные вторичные и соответственно первичные токи остаются без изменения, но фазные токи изменяются как по величине, так и по фазе. Действительно, из (6.41) при ток остается неизменным. Следовательно. Фазный ток возрастает до линейного, увеличившись в и изменив свою фазу на +300 (рис.6.14, b

). Аналогично этому при токе ток в линии также измениться не может. Значит, изменится в раз величина фазного тока и на – 300 его фаза (рис.6.14,
b
).

Для предупреждения перегрева обмоток общая нагрузка трансформатора, переведенного на работу по схеме открытого треугольника, должна быть снижена в раз и не превышать 58 % от номинальной.

За счет неизбежных падений напряжения на сопротивлениях обмотки симметрия вторичных напряжений в схеме открытого треугольника несколько нарушится (в пределах напряжения короткого замыкания).

Работу трансформатора при открытом треугольнике используют в линиях передачи при слабых нагрузках или когда при выходе из строя одного из трех трансформаторов группы все же нужна непрерывная работа при уменьшенной нагрузке. Кроме того, по схеме открытого треугольника включаются измерительные трансформаторы.

Схемы соединений обмоток треугольник и звезда для чайников.

Наиболее распространенный вопрос у начинающих изучения устройства трансформаторов или иных электротехнических устройств это «Что такое звезда и треугольник?». Чем же они отличаются и как устроены, попробуем разъяснить в нашей статье.

Рассмотрим схемы соединений обмоток на примере трехфазного трансформатора. В своем строении он имеет магнитопровод, состоящий из трёх стержней. На каждом стержне есть две обмотки – первичная и вторичная. На первичную подается высокое напряжения, а со вторичной снимается низкое напряжение и идет к потребителю. В условном обозначении схема соединений обозначается дробью (например, Y⁄∆ или Y/D или У/Д), значение числителя – соединение обмотки высшего напряжения (ВН), а значение знаменателя – низшего напряжения (НН).

Каждый стержень имеет как первичную обмотку так и вторичную (три первичных и три вторичных обмотки). У каждой обмотки есть начало и конец. Обмотки можно соединить между собой способом звезда или треугольник. Для наглядности обозначим вышеперечисленное схематически (рис. 1)

При соединении звездой, концы обмоток соединяются вместе, а из начал идут три фазы к потребителю. Из вывода соединений концов обмоток, выводят нейтральный провод N (он же нулевой). В итоге получается четырёх – проводная, трёхфазная система, которая часто встречается вдоль линий воздушных электропередач.(рис. 2)

Преимущества такой схемы соединения в том, что мы можем получить 2 вида напряжения: фазное (фаза+нейтраль) и линейное. В таком соединении линейное напряжение больше фазного в √3 раз. Зная, что фазное напряжение дает нам 220В, то умножив его на √3 = 1,73, получим примерно 380В – напряжение линейное. Но что касается электрического тока, то в этом случае фазный ток равен линейному, т.к. что линейный, что фазный токи одинаково выходят из обмотки, и другого пути у него нет. Так же стоит отметить что только в соединении звезда имеется нейтральный провод, который является «уравнителем» нагрузки, чтобы напряжение не менялось и не скакало.

Рассмотрим теперь соединение обмоток треугольником. Если мы конец фазы А, соединим с началом фазы В, конец фазы В соединим с началом фазы С, а конец фазы С соединим с началом фазы А, то получим схему соединения обмотки треугольником. Т.е. в этой схеме обмотки соединены последовательно. (рис. 3)

В основном такая схема соединения применяется для симметричной нагрузки, где по фазам нагрузка не изменяется. В таком соединении фазное напряжение равно линейному, а вот электрический ток, наоборот, в такой схеме разный. Ток линейный больше фазного тока в √3 раз. Соединение обмотки треугольником обеспечивает баланс ампер-виток для тока нулевой

последовательности. Простыми словами, схема соединения треугольником обеспечивает сбалансированное напряжение.

Подведем итоги. Для базового определения схем соединения обмоток силовых трансформаторов, необходимо понимать, что разница между этими соединениями состоит в том, что в звезде все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной (нейтральной) точке, а в треугольнике обмотки соединены последовательно. Соединение звезда позволяет нам создавать два вида напряжения: линейное (380В) и фазное (220В), а в треугольнике только 380В.

Выбор схемы соединения обмоток зависит от ряда причин:

• Схемы питания трансформатора
• Мощности трансформатора
• Уровня напряжения
• Асимметрии нагрузки
• Экономических соображений

Так например, для сетей с напряжением 35 кВ и более выгодно соединить обмотку трансформатора схемой звезда, заземлив нулевую точку. В данном случае получится, что напряжение выводов трансформатора и проводов линии передачи относительно земли будет всегда в √3 раз меньше линейного, что приведёт к снижению стоимости изоляции.

На практике чаще всего встречаются следующие группы соединений: Y/Y, D/Y, Y/D.

Группа соединений обмоток Y/Y (звезда/звезда) чаще всего применяется в трансформаторах небольшой мощности, питающих симметричные трёхфазные электроприборы/электроприемники. Так же иногда применяется в схемах большой мощности, когда требуется заземление нейтральной точки.

Группа соединения обмоток D/Y (треугольник/звезда) применяется, в основном в понижающих трансформаторах больших мощностей. Чаще всего трансформаторы с таким соединением работают в составе систем питания токораспределительных сетей низкого напряжения. Как правило, нейтральная точка звезды заземляется, для использования как линейного, так и фазного напряжений.

Группа соединений обмоток Y/D (звезда/треугольник) используется, в основном, в главных трансформаторах больших силовых станций и подстанций, не служащих для распределения.

Номинальное напряжение обмотки разомкнутого треугольника

Схемы соединений трансформаторов напряжения в открытый и разомкнутый треугольник

Схема соединения в открытый треугольник подразумевает, что оборудование подключено между сторонами двух фаз. При этом проводится электрический ток с внешней стороны, с вторичных обмоток числа пропорционально этому показателю. Реле и основная нагрузка пускаются между вторичной сетью, что позволяет получить нужный уровень сопротивления.

Данная схема позволяет подключить разу три источника. Обратить внимание следует на то, что подача организуется линейным способом, и нужно избегать прохождения тока от первого к третьему источнику и наоборот.

Разомкнутый же тип подключения применяются в выпрямительному оборудовании. При помощи соединения типа достигают тока тройной частоты, что при работе со звездой или открытым симметричным невозможно. Применяется вариант, когда три трансформатора с одной фазой подключаются к прибору, который увеличивает пропорционально три частоты работы.

При помощи рассматриваемой фигуры получают нулевую последовательность, то есть в нормальном функционале UP будет равно нулю.

Нейтраль первичной обмотки в обязательном порядке заземляется, а для вторичной выбирают параметры не менее чем в 100 Вольт, если заземление. Для изолированной коэффициент берется 100 к 3 В. Коэффициент троиться, следовательно, вторичные обмотки суммируют коэффициент трансформации также в три раза. Следовательно, для описанного выше примера он состоит 6 тысяч к ста к трем. Пик получается от трансформаторных обмоток внешней поверхности, так как подача ведется через вторичку. Обязательно заземление.

Обратно же возникает риск не для прибора, а для обслуживавшего его персонала. На производстве строго запрещено устанавливать защитную или коммутационную технику между приборами такого типа.

Б) Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник

Следовательно, на зажимах разомкнутого треугольника полу­чается напряжение, пропорциональное напряжению нулевой по­ следовательности.

В нормальных условиях напряжения фаз симметричны и равны в сумме нулю. Поэтому в нормальном режиме Uр = 0.

При к. з. без земли сумма фазных напряжений всегда равна нулю, ибо в этом случае векторы напряжений не содержат составляющей нулевой последовательности. По­этому напряжение Uрив этом случае также равно нулю. И только при замыканиях на землю геометрическая сумма напряжений фаз относительно земли не равна нулю за счет появления в них составляющей U 0 .

В результате этого на зажимах разом­кнутого треугольника появляется остаточ­ное напряжение, равное U р

=
3 U 0 /пн.
Напряжения прямой и обратной после­довательностей образуют симметричные звез­ды и поэтому при суммировании в цепи разомкнутого треугольника всегда дают нуль на его зажимах.

Таким образом, рассмотренная схема яв­ляется фильтром, пропускающим только на­пряжение нулевой последовательности. Рас­смотренная схема соединения очень удобна и получила широкое распространение на практике.

Необходимым условием работы рассмот­ренной схемы в качестве фильтра U 0 является заземление нейтрали первичной обмотки ТН.

При отсутствии заземления к первичным обмоткам ТН

будут подводиться вместо фазных напряжений относительно земли фаз­ные напряжения относительно изолированной нейтрали (см. § 6-3, а). Эти напряжения не содержат
U 0 ,
и их сумма всегда равна нулю. Поэтому при замыканиях на землю напряжение на выходе схемы будет отсутствовать.

Применяя однофазные трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, можно соединить одну вторичную обмотку по схеме звезды, а вторую — разомкнутым треугольником (рис. 6-11) и получить, таким образом, от одного трансформатора напряжения три вида напряжении: фазные, между­фазные и нулевой последовательности.

Номинальное вторичное напряжение у обмот­ки, предназначенной для соединения в разомкну­тый треугольник, принимается равным для сетей с заземленной нейтралью 100 В и для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В.

г) Схема соединения обмоток трехфазных трансформаторов напряжения в фильтр на­ пряжения нулевой последовательности

Для получения напряжения нулевой последовательности от трехфазного пятистержневого транс­форматора (рис. 6-8) на каждом из его основных стержней 1, 2 и 3

выполняется дополнительная (третья) обмотка, соединяемая, как и в предыдущем случае, по схеме разомкнутого треугольника. Напряжение на выводах этой обмотки появляется, так же как и в преды­дущем случае, только при к. з. на землю, когда возникают магнитные потоки нулевой последовательности, замыкающиеся по четвертому и пятому стержням магнитопровода.

Схемы с пятистержневым трансформатором, показанные на рис. 6-8, позволяют получать одновременно с напряжением ну­левой последовательности фазные и междуфазные напряжения.

Различие между соединениями

Основное отличие разомкнутого треугольника от открытого состоит в том, что при помощи него возможно получить напряжение нулевой последовательности. В случае же открытого подсоединения значения зажимов вторичек всегда пропорциональны междуфазному.

Но в любом случае для защиты трансформаторов с такой схемой используются автоматы и предохранители. Если происходит обрыв фазы, то происходит короткое замыкание.

Блокировка при помощи автоматов позволит избежать скачка, которое приводит к неисправностям обмотки. Контроль проводится с возможностью измерения.

Устройство трансформаторов напряжения

Как и все трансформаторы, как это было сказано выше, данный тип трансформаторов имеют как первичные обмотки (высоковольтные), так и вторичные (низковольтные). Различают однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения.

В каждом из них имеется магнитопровод, к которому предъявляются довольно высокие требования. Дело в том, что чем больше рассеивание магнитного потока в таком трансформаторе, тем больше погрешность измерения. Кстати. В зависимости от погрешности различают трансформаторы по классу точности различаются (0,2; 0,5; 1; 3). Чем выше число, тем больше погрешность измерений.

К примеру, трансформатор с классом точности 0,2 может допустить погрешность не выше 0,2% от измеряемой величины напряжения, а, соответственно, класса точности 3 – не более 3%.

Обозначения на схемах и натуральное исполнение бывает сильно отличаются друг от друга.

Однофазный двухобмоточный трансформатор представлен на рисунке, так, как он выглядит на самом деле.

На схемах он обозначается как:

Обратите внимание, трансформатор понижающий, во вторичной обмотке меньше витков, чем в первичной, и это отражено визуально на схеме в данном случае, хотя это и не всегда делается. Кроме того, начала и концы обмоток обозначены на схеме и на самом трансформаторе. Первичные обмотки обозначаются большими (прописными) буквами AиX. Вторичные – малыми (строчными) буквами a и x.

Существуют и трехобмоточные однофазные трансформаторы, у которых две вторичных обмотки. Одна из которых является основной, а вторая дополнительной. Дополнительная обмотка служит для контроля изоляции и имеет аббревиатуру КИЗ. Маркировка выводов этой обмотки следующая ад — начало обмотки, хд — конец обмотки.

Трехфазные трансформаторы выпускаются с двумя типами магнитопроводов: трехстержневые и пятистержневые.

Начала и концы здесь обозначаются несколько по-другому. На первичных обмотках начала обозначаются буквами A, B иC согласно фазам к которым они будут подключаться, а концы буквами X,Y и Z. Вторичные обмотки, соответственно, малыми буквами a,b,cи x,y,z.

Магнитные потоки создаваемые катушками AX, BY, CZ компенсируют друг друга при нормальных условиях работы. Но вот в случае пробоя одной из фаз на землю в стержнях магнитопровода создается слишком большой дисбаланс и часть потока будет закольцовываться через воздух, что создает сильный нагрев трансформатора из-за повышения номинального тока в обмотках. Дополнительные стержни, как раз и призваны взять на себя образовавшиеся разбалансированные потоки и не допустить перегрева трансформатора. При этом в нем наматываются дополнительные обмотки, но об этом несколько позже.

В каких случаях применяют

Схематичное построение разомкнутого варианта для трансформатора применяется довольно часто на производстве. Дело в том, что благодаря ней можно использовать синхронизацию на силовых тс. Используется для соединения трансформаторов с одной фазой, если нет возможности установить трехфазный. Уберегает механизмы, в том числе и электрические двигатели от подачи на два, если нет напряжения в одной из фаз. Единственно допустимой схемой сборки является в случае, если ротор установлен в расточку статора.

Схемы мтз | Релейная защита

Полная звезда (трехфазная трехрелейная схема, 9; kCX = 1) применяется редко, так как в сетях 6-35 кВ при двойных замыканиях на землю она может приводить к неселективному отключению поврежденных линий. Чувствительность такой защиты, установленной на трансформаторах 110 кВ и выше, необходимо искусственно снижать, не допуская действия защиты при внешних однофазных КЗ. В сетях 110 кВ и выше обычно используют дистанционную защиту .

Неполная звезда (двухфазная двухрелейная или трехрелейная схема, 10) используется для защиты в электрических сетях 6-35 кВ, то есть в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где не может быть однофазных КЗ. Для уменьшения вероятности неселективных отключений при двойных замыканиях на землю ТТ во всей сети устанавливают на одноименных фазах (обычно А и С). На трансформаторах со схемами соединения обмоток «звезда/треугольник» (Y/Δ) и «треугольник/звезда» (Δ/Y), а также на линиях, питающих такие трансформаторы, следует использовать трехрелейную схему : при двухфазном КЗ на стороне низшего напряжения (НН) трансформатора ток КЗ в одной из фаз на стороне высшего напряжения (ВН) будет в два раза выше, чем в двух других. В одном из трех случаев двухфазных КЗ этой фазой будет являться фаза B, не охваченная защитой, и чувствительность защиты снизится в два раза. Для повышения чувствительности в этом случае в обратный провод двухфазной схемы следует включить дополнительное реле KA3 (показано пунктиром на 10).

Треугольник (обмотки реле соединяются по схеме звезды, а вторичные обмотки трансформаторов тока — по схеме треугольника, 11; kCX = √3; схема оперативного тока такая же, как для полной звезды — см. 9) используется для защиты трансформаторов 35 кВ и выше.

Защита, выполненная по этой схеме, не действует при внешних однофазных КЗ (в отличие от схемы полной звезды).

На двухобмоточных трансформаторах со схемой соединения обмоток «звезда/треугольник» (Y/Δ) одно из трех реле может быть исключено без ухудшения чувствительности защиты (реле KA2 на 11).

Неполный треугольник (двухфазная однорелейная схема, 12; kCX = √3) ввиду значительных недостатков допустимо использовать только для защиты электродвигателей выше 1 кВ мощностью не более 2 МВт [3, 5]. Этот способ соединения вторичных токовых цепей иногда называют схемой включения реле «на разность токов двух фаз».

Разомкнутый треугольник. Открытый треугольник

Дата публикации: 17 июля 2013 . Категория: Статьи.

Следует отличать соединение в разомкнутый треугольник (рисунок 1, а) от соединения в открытый треугольник (рисунок 1, б), называемого иногда V-образным. Рассмотрим на нескольких типичных примерах области их применения.

Рисунок 1. Различие между соединениями в разомкнутый (а) и открытый (б) треугольники. Примеры применения соединений в разомкнутый треугольник: утроитель частоты (в) и фильтр напряжения нулевой последовательности (г).

Разомкнутый треугольник

Разомкнутый треугольник используется, например, в выпрямительных установках для получения тока тройной частоты, подмагничивающего уравнительный реактор (смотрите статью «Шестифазная звезда и двойной зигзаг», рисунок 3, а) С этой целью применяют утроитель частоты, который состоит из трех однофазных трансформаторов с сильно насыщенными магнитопроводами. Первичные обмотки утроителя частоты соединены в звезду с изолированной нейтралью, вторичные – в разомкнутый треугольник (рисунок 1, в). Сильное насыщение магнитопроводов, их малое магнитное сопротивление, непроходимость нейтрали первичной обмотки для токов третьей гармоники – все это обеспечивает возникновение во вторичных обмотках электродвижущей силы (э. д. с.) тройной частоты, совпадающих во времени у всех фаз (смотрите статью «Понятие о магнитном равновесии трансформатора»). Поэтому через УР, замыкающий контур вторичных обмоток утроителя частоты, проходит ток тройной частоты, что и требуется в данном случае (смотрите статью «Шестифазная звезда и двойной зигзаг»).

Схема — разомкнутый треугольник

Для контроля сопротивления изоляции и питания защиты, срабатывающей при КЗ на землю, имеются дополнительные обмотки, которые включаются по схеме разомкнутого треугольника адхд . При симметричном режиме сумма ЭДС, наводимых в этих обмотках, равна нулю. Если один из проводов заземляется, то равновесие ЭДС нарушается и на выводах разомкнутого треугольника возникает напряжение, которое подается на звуковой сигнализатор. [16]
Для подачи на реле направления мощности напряжения, равного сумме Оь — — Ос, обычно используется дополнительный вывод И, предусмотренный в схеме разомкнутого треугольника . С целью удобства проверки защиты с помощью дополнительной ( испытательной) жилы при монтаже вывод И присоединяется к зажимному ряду данной панели. [17]

В то же время отказ от точного замера при двойных замыканиях на землю упрощает схему защиты и позволяет ограничиться установкой двух трансформаторов тока на линию и двух однофазных трансформаторов напряжения, включенных по схеме разомкнутого треугольника . [19]

Номинальный ток неселективного автоматического выключателя, устанавливаемого в цепи удаленных нагрузок, рекомендуется принимать 2 5 А. Номинальный ток автоматического выключателя, устанавливаемого в проводах и, ф дополнительных обмоток ТН, соединенных по схеме разомкнутого треугольника ( см. рис. 4.4), также принимается равным 2 5 А. [20]

Этот комплект защиты может быть подключен с помощью шагового искателя 9 к трансформаторам тока нулевой последовательности каждой линии. Запуск шагового искателя осуществляется с помощью реле напряжения 10, подключенного к вспомогательной обмотке трансформатора напряжения 11, соединенной по схеме разомкнутого треугольника . [22]

В особых условиях оказываются заземляемые однофазные трансформаторы напряжения, которые применяются в сетях с изолированной и компенсированной ( соединенной с землей через дугогасящий реактор) нейтралью. В связи с характерными для таких сетей однофазными замыканиями на землю они имеют, как указывалось, вспомогательные обмотки, соединяемые по схеме разомкнутого треугольника . [23]

Защита электродвигателей станков от коротких замыканий выполнена с помощью плавких предохранителей. Для защиты электродвигателей от работы на двух фаеах в случае исчезновения напряжения в одной из фаз предусмотрена установка двух промежуточных реле, включенных после каждой группы предохранителей по схеме разомкнутого треугольника . [24]

В первом случае средняя точка линейных обмоток силового трансформатора / заземлена через линейную обмотку трансформатора связи 2, а модем телемеханики 3 включен во вторичную-обмотку трансформатора связи. При использовании в качестве элемента присоединения трехфазного измерительного трансформатора напряжения, например НТМИ-10 ( рис. 4.11 6), модем телемеханики 3 подключают к вторичным обмоткам 9, соединенным в схему разомкнутого треугольника . В схеме на рис. 4.11 а сигнал с выхода модема 3 через линейную обмотку трансформатора связи 2 поступает на фазные провода ВЛ через среднюю точку линейных обмоток 6 силового трансформатора /, соединенных по схеме звезда. В схеме на рис. 4.11 6 сигнал с выхода модема поступает на вторичные обмотки 9 измерительного трансформатора 4 и трансформируется через линейные обмотки 8 на каждый фазный провод ВЛ. [26]

Напряжение 3U0 в условиях нормального режима создается искусственно — путем исключения одной из фаз трансформатора напряжения. Однако это не всегда возможно по местным условиям. Поэтому часто ограничиваются исключением из схемы разомкнутого треугольника одной из дополнительных вторичных обмоток непосредственно на зажимах НН трансформатора напряжения. [27]

На рис. XI.3 показана схема включения однофазных трехобмо-точных ТН. Нуль обмоток ВН в этих схемах заземляется, и от трансформаторов, соединенных в звезду, могут быть получены как междуфазные, так и фазные напряжения. Дополнительные обмотки трансформаторов соединяют по схеме разомкнутого треугольника . [28]

Открытый треугольник

Открытый треугольник в силовых электроустановках редко используется, но в цепях измерения, учета и сложных релейных защит находит самое широкое применение.

На рисунке 2, а в открытый треугольник соединены два однофазных силовых трансформатора. Это равносильно тому, что из трехфазной группы один трансформатор попросту отсоединен, но все внешние выводы как с первичной, так и со вторичной стороны оставлены. Особенности такого соединения состоят в следующем: 1. В фазах ab и ac проходят линейные токи, сдвинутые по фазе при активной нагрузке относительно соответствующих фазных напряжений на 30°. Значит, каждый трансформатор при активной нагрузке работает с cos φ = 0,866 (а не cos φ = 1). Поэтому отдаваемая мощность двух трансформаторов, соединенных в открытый треугольник, составляет не 2/3, а только 58% (2/3 от 86,6%) мощности, которая была бы при закрытом треугольнике.

Рисунок 2. Примеры соединений в открытый треугольник.

2. Различные сопротивления для линейных токов нарушают симметрию под нагрузкой.

Другой пример, (рисунок 2, б) показывает соединение в открытый треугольник обмоток напряжения 2 трехфазного счетчика для трехпроводных сетей трехфазного тока (схема Арона). Токовые обмотки 1 включены в фазы a и c. К обмоткам напряжения подведены напряжения между фазами ab и bc. Буквы Г и Н соответственно обозначают «генератор» и «нагрузка». Звездочками отмечены начала обмоток (смотрите статью «Примеры соединений измерительных трансформаторов»).

Третий пример (рисунок 2, в) показывает соединение в открытый треугольник двух однофазных трансформаторов напряжения. Такое включение применяется в электроустановках высокого напряжения, если достаточно контролировать линейные напряжения UAB, UBC, UCA 2 . Вторичные обмотки трансформаторов напряжения заземлены для обеспечения безопасности.

1 Прямая, обратная и нулевая последовательности – термины метода симметричных составляющих, с помощью которого рассчитываются схемы с несимметричной нагрузкой. 2 UAB = k × Uab, UBC = k × Ubc, UCA = k × Uca, где k – коэффициент трансформации трансформатора напряжения, в нашем примере 10000 : 100 = 100. Вольтметры градуируют в киловольтах.

Источник: Каминский Е. А., «Звезда, треугольник, зигзаг» – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.

Работа трансформатора в схеме открытого треугольника

Трансформатор, включенный в схему , обеспечивает практическую симметричность линейных токов и напряжений даже в том случае, когда первичная и вторичная обмотки одной фазы будут из схемы удалены. Сравним условия работы трансформатора с закрытым и открытым треугольниками, для упрощения анализа добавив к допущениям, приведенным в 6.1, еще два: нагрузка симметричная и по характеру активная, падением напряжений пренебрегаем. Схема работы трансформатора со схемой приведена на рис. 6.13, а

. На диаграмме рис. 6.13,
b
построенной для закрытого треугольника, векторы , и представляют собой симметричную систему первичных линейных напряжений и являются также первичными фазными напряжениями , и . При активной нагрузке фазные токи , и совпадают с соответствующими им фазными напряжениями, а линейные токи представляют собой геометрическую разность двух фазных токов:

Аналогичные соотношения напряжений и токов можем составить для вторичной цепи.

Посмотрим, как изменится работа трансформатора, если открыть первичный и вторичный треугольники, удалив из схемы фазу (рис. 6.14, а

). Поскольку по условию первичные линейные напряжения , и и соответственно фазные напряжения , и не изменяются, то по условию равновесия ЭДС, не могут измениться ни первичные ЭДС фаз и , ни магнитные потоки, необходимые для создания этих ЭДС.

При отсутствии падений напряжений , и , то есть вторичные напряжения и тоже не изменяются ни по величине, ни по фазе. Так как , то напряжение остается неизменным (рис. 6.14, b

Таким образом, если ко вторичной цепи подключена какая-нибудь нагрузка ( ), то при открытом треугольнике и отсутствии падений напряжения, на ней остается то же напряжение, как и в закрытом треугольнике. Поэтому линейные вторичные и соответственно первичные токи остаются без изменения, но фазные токи изменяются как по величине, так и по фазе. Действительно, из (6.41) при ток остается неизменным. Следовательно. Фазный ток возрастает до линейного, увеличившись в и изменив свою фазу на +300 (рис.6.14, b

). Аналогично этому при токе ток в линии также измениться не может. Значит, изменится в раз величина фазного тока и на – 300 его фаза (рис.6.14,
b
).

Для предупреждения перегрева обмоток общая нагрузка трансформатора, переведенного на работу по схеме открытого треугольника, должна быть снижена в раз и не превышать 58 % от номинальной.

За счет неизбежных падений напряжения на сопротивлениях обмотки симметрия вторичных напряжений в схеме открытого треугольника несколько нарушится (в пределах напряжения короткого замыкания).

Работу трансформатора при открытом треугольнике используют в линиях передачи при слабых нагрузках или когда при выходе из строя одного из трех трансформаторов группы все же нужна непрерывная работа при уменьшенной нагрузке. Кроме того, по схеме открытого треугольника включаются измерительные трансформаторы.

Схемы соединений и особенности разомкнутого треугольника трансформатора напряжения

Почему ТТ не может работать в режиме холостого хода

В отличие от обычного электротрансформатора для трансформатора тока является нормальным режим короткого замыкания. При размыкании выводов вторичной обмотки в ТТ происходят процессы, которые могут привести к аварийной ситуации.

Увеличение магнитного потока

В электротрансформаторе переменный ток I¹, протекающий по первичной обмотке, создает магнитный поток F¹ в магнитопроводе. Этот поток наводит напряжение во вторичной обмотке.

В свою очередь, ток I², протекающий по вторичной обмотке, создает магнитный поток F². Эти потоки находятся в противофазе и в значительной степени нейтрализуют друг друга – увеличение I² и F² приводит к росту I¹ и F¹, что ограничивает результирующий магнитный поток F.

Особенностью ТТ является то, что ток в первичной обмотке I¹ не зависит от нагрузки I² и магнитный поток F¹ остается неизменным, что при размыкании выводов и отсутствии I² приводит к росту F и перегреву магнитопровода.

Повышение напряжения на выводах

В режиме ХХ происходит рост напряжения на выводах вторичной обмотки. Это связано с тем, что трансформатор передает не просто ток или напряжение. Аппарат передает с одной катушки на вторую мощность P=I¹*U¹=I²*U².

В обычных аппаратах при уменьшении I² уменьшается также I¹ и передаваемая мощность Р. В отличие от них в ТТ I¹, U¹ и Р не зависят от I². Поэтому при уменьшении I², протекающего через вторичную обмотку, напряжение начинает расти и достигает максимума в режиме ХХ.

Справка! Измерить увеличение напряжения можно обычным вольтметром, но его ограничивает ток, протекающий через прибор. Для более качественного измерения необходим электростатический вольтметр.

Основные параметры

Главными параметрами при выборе аппарата являются следующие:

• Номинальное напряжение. Определяется изоляцией обмоток и указывает, в сетях с каким напряжением допускается использовать устройство.
• Номинальный ток первичной цепи. Это максимальная измеряемая величина, при котором возможна длительная работа.
• Номинальный ток вторичной цепи. Нагрузка вторичной обмотки при подключенных реле или амперметре.
• Сопротивление нагрузки. Полное сопротивление амперметра, катушки реле или электросчетчика. Отклонение этого параметра от паспортных данных влияет на точность измерений.
• Коэффициент трансформации. Определяется соотношением первичного и вторичного токов.

Выключатель ножевого типа

Возможно, лучший вид переключателя для иллюстрации принципа действия — это выключатель ножевого типа:

Рисунок 4 – Выключатель ножевого типа

Ножевой переключатель – это не что иное, как токопроводящий рычаг, свободно поворачивающийся на шарнире, вступающий в физический контакт с одним или несколькими неподвижными контактами, которые также являются токопроводящими. Переключатель, показанный на приведенном выше рисунке, собран на фарфоровом основании (отличный изоляционный материал), с использованием меди (отличный проводник) для «лезвия» и контактов. Ручка сделана из пластика, чтобы изолировать руку оператора от токопроводящего лезвия переключателя при его открытии или закрытии. Ниже показан еще один тип переключателя, с двумя неподвижными контактами вместо одного:

Рисунок 5 – Переключатель ножевого типа с 3-мя контактами

Ножевой переключатель, показанный здесь, имеет одно «лезвие» и два неподвижных контакта, что означает, что он может включать или выключать более одной цепи

На данный момент это не так важно, чтобы просто понять основную идею того, что такое ключ, и как он работает. Ножевые переключатели отлично подходят для иллюстрации основного принципа работы ключа, но они представляют определенные проблемы безопасности при использовании в электрических цепях большой мощности

Открытые проводники переключателя делают очень возможным случайный контакт с цепью, а любая искра, которая может возникнуть между движущимся ножом и неподвижным контактом, может воспламенить любые находящиеся поблизости горючие материалы. В большинстве современных конструкций переключателей движущиеся проводники и контакты закрыты изолирующим кожухом, чтобы уменьшить эти опасности. Фотографии нескольких современных типов переключателей показывают, что механизмы переключения гораздо более скрыты, чем в конструкции ножевого выключателя:

Рисунок 6 – Сравнение размеров переключателей

Принцип действия реле

Реле состоит из катушки, якоря и группы контактов.

1 – проводники контактов реле, 2 – контакты реле, 3 – якорь, 4 – сердечник, 5 – катушка

Принцип действия реле чрезвычайно прост. Если подать на катушку управляющее напряжение, в ней возникнет магнитное поле и притянет якорь, который в свою очередь замкнёт контакты. На рис. 2 изображено реле с одной группой контактов, но в общем случае групп контактов может быть много. При возникновении в катушке магнитного поля, все они меняют своё положение на противоположное. Да, да! Именно на противоположное. Это означает, что изначально они могут быть не только разомкнуты, но и замкнуты.

Литература

• ГОСТ Р 50030.4.1-2002 (МЭК 60947-4-1-2000) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 4-1. Контакторы и пускатели. Электромеханические контакторы и пускатели
• ГОСТ Р 51731-2001 (МЭК 61095-92) Контакторы электромеханические бытового и аналогичного назначения
• ГОСТ 11206-77 (2002) Контакторы электромагнитные низковольтные. Общие технические условия.
• ГОСТ 14312-79. Контакты электрические. Термины и определения
• Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — М.: Энергоатомиздат, 1987.
• Гуревич В. И. Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера. — М.: Солон-пресс, 2011. — 700 с.: ил. — ISBN 978-5-91359-086-2

Это интересно: Как выбрать тепловое реле для двигателя по мощности и току: разъясняем досконально

Применение

Измерительные трансформаторы используются в следующих случаях:

• Измерение тока, величина которого не позволяет измерить его непосредственно амперметром. Обычно это больше 5А.
• Питание электросчетчиков. Позволят измерять бОльшую мощность, чем предусмотрено аппаратом.
• Использование в качестве разделительного трансформатора. Позволяет производить измерения в сетях напряжением выше 1кВ.
• В цепях контроля тиристорных преобразователей. При нарушениях в работе тиристоров на выходе аппарата вместо постоянного напряжения появляется пульсирующее, что приводит к появлению тока во вторичной обмотке ТТ.
• Нулевая защита ВВ трансформаторов. Отключает аппарат при значительном перекосе нагрузки и коротком замыкании одной из фаз на землю.

Вторичные обмотки трансформатора напряжения должны
быть заземлены соединением нейтральной точки или одного из концов обмотки с
заземляющим устройством.

Заземление вторичных обмоток трансформатора напряжения
должно быть выполнено, как правило, на ближайшей от трансформатора напряжения
сборке зажимов или на зажимах трансформатора напряжения.

Допускается объединение заземляемых вторичных цепей
нескольких трансформаторов напряжения одного распределительного устройства
общей заземляющей шинкой. Если указанные шинки относятся к разным
распределительным устройствам и находятся в разных помещениях (например,
релейные щиты распределительных устройств различных напряжений), то эти шинки,
как правило, не следует соединять между собой.

Для трансформаторов напряжения, используемых в качестве
источников оперативного переменного тока, если не предусматривается рабочее
заземление одного из полюсов сети оперативного тока, защитное заземление
вторичных обмоток трансформаторов напряжения должно быть осуществлено через
пробивной предохранитель.

Виды контакторов по способу монтажа

Безкорпусные или специализированные устройства (например, линейный контактор в троллейбусе), не имеют ограничений по дизайну, разрабатываются исходя из соображений функционала и безопасности. Существуют и специальные конструкции, создаваемые для определенных электроустановок. Такие включатели не применяются в бытовых условиях, поскольку требуют отдельных мест размещения.

Для удобства использования в стандартных электрощитках, применяются стандартные модульные конструкции для крепления на DIN рейках.

Они отлично вписываются в общую систему энергоснабжения дома или офиса, если их применение предусмотрено проектом.

Электрические контакторы специального назначения

Управление электрическими цепями при больших значениях токов (до 5000А) осуществляется при помощи контакторов повышенной мощности. Также приборы специального исполнения используются для управления асинхронными двигателями с фазным ротором.

Специальное исполнение: 1 — верхний силовой коннектор; 2 — два основных коннектора с дугогасительной камерой; 3 — рама прибора; 4 — вывод под нагрузку; 5 — вспомогательные клеммы; 6 — рама для периферии; 7 — питание катушки; 8 — электромагнит

Параметр номинальной коммутируемой мощности для приборов такого типа достигает значения 1500 кВт. Рабочий ток может составлять 1520А при питающем напряжении 440 вольт.

Электрические контакторы серии R для управления цепями постоянного или переменного тока применяются там, где требуется:

• распределение электрической энергии,
• управление индукционными печами,
• коммутация систем альтернативной энергетики,
• поддержка работы оборудования гидроэлектростанций,
• обслуживание объектов горнодобывающей промышленности.

Электрические специальные контакторы серий FOR, NOR, JOR, AMA, AME и другие, конечно же, уже не входят в группу магнитных пускателей. Однако работа механизмов переключения осуществляется на тех же принципах – благодаря магнитным или механическим защёлкам.

Прописные истины для магнитных пускателей на видео

Представленный ниже видеоролик подробно-визуально демонстрирует — как следует работать с такими приборами, какими являются электрические контакторы. Видеоматериал стоит рассматривать в качестве своего рода обучающего ресурса и рекомендовать к просмотру:

Нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакт

Различают два основных вида контактов реле: нормально закрытые (НЗ) и нормально открытые (НО). Названия отражают состояние контактов в «нормальном», когда на катушке реле НЕТ напряжения. Нормально закрытые контакты замкнуты в нормальном состоянии, а нормально открытые – разомкнуты.

Ещё одни тип контактов – перекидные. Их нельзя назвать ни нормально закрытыми, ни нормально открытыми, поскольку они имеют и тот и другой контакт. При переключении реле, такой контакт размыкает одну цепь и замыкает другую. Это станет понятнее, когда мы посмотрим их графическое обозначение на схеме.

Обозначение

На электрических схемах реле обозначают как несколько отдельных элементов:

• НЗ контакт
• НО контакт
• Перекидной

Условное деление на разные элементы вводится исключительно для удобства. Это позволяет размещать катушку и контакты в разных частях схемы, чтобы она получилась более компактной и читаемой. При этом все элементы одного реле обозначаются одним и тем же буквенным кодом, т.к. конструктивно – это один элемент.

Также для удобства некоторые элементы реле могут изображаться на схеме и совместно. Например, так может быть обозначена группа нормально открытых контактов:

Основные виды и типы контакторов

Для выполнения различных условий работы, задач и управления разными видами электрических систем и оборудования существуют контакторы с разнообразным функционалом.

По типу электрического тока коммутирующие устройства бывают:

• постоянного тока – предназначенные для коммутации сетей постоянного тока;
• переменного тока – работающие и выполняющие свою задачу в сетях переменного тока.

По типам конструкции эти механизмы различаются по количеству полюсов. Наиболее широко применяются однополюсные и двухполюсные устройства, реже – трехполюсные .

Трехполюсные приборы применяются в трехфазных электрических сетях переменного тока для управления мощными электродвигателями и прочими устройствами. В промышленности производят и используют многополюсные контакторы, но такие механизмы используются крайне редко и выполняют специфические задачи.

По наличию дополнительных систем:

• без дугогасительной системы;
• имеющие дугогасительную систему.

Наличие дугогасительной системы, о которой было сказано выше, не является обязательным конструктивом для сетей 220 В, но обязательно применяется в устройствах и в сетях с высоким напряжением (380 В, 600 В). Такая система гасит электрическую дугу, неизменно возникающую при высоком напряжении, при помощи поперечного электромагнитного поля в специальных камерах.

По типу управления контактором:

• ручное (механическое) – оператор сам включает или отключает устройство;
• с помощью слаботочной линии – коммутация происходит дистанционно;

По типу привода коммутирующие устройства бывают электромагнитные и пневматические . Самые распространенные и эффективные – механизмы, работающие с помощью электромагнитной индукции. Пневматические в основном применяются на железнодорожном транспорте (например, в локомотивах поездов), где есть системы сжатого воздуха.

По типу монтажа применяют бескорпусные и корпусные контакторы. Первые – монтируются в электрических щитах или внутри электроустановок и не защищены от попадания влаги и пыли, а вторые могут монтироваться в любом месте и очень часто имеют хорошую влаго-, пылезащиту.

Ток, протекающий через нить накала лампы

Одним из практических и популярных способов использования электрического тока является электрическое освещение. Самая простая форма электрической лампы – это крошечная металлическая «нить» внутри прозрачной стеклянной колбы, которая накаляется добела от тепловой энергии, когда через нее проходит достаточный электрический ток. Как и батарея, она имеет две проводящие точки подключения: одна для входа тока, а другая – для выхода. Схема электрической лампы, подключенной к источнику напряжения, выглядит примерно так:

Рисунок 1 – Ток через лампу

Когда ток проходит через тонкую металлическую нить накала лампы, он встречает большее противодействие движению, чем в обычном толстом куске провода. Это противодействие электрическому току зависит от типа материала, площади его поперечного сечения и температуры. Технически это противодействие известно как сопротивление (можно сказать, что проводники имеют низкое сопротивление, а диэлектрики – очень высокое сопротивление). Это сопротивление служит для ограничения величины тока, проходящего через цепь при заданном напряжении, подаваемом батареей, по сравнению с «коротким замыканием», когда у нас не было ничего, кроме провода, соединяющего один конец источника напряжения (батареи) с другим. Когда ток движется против противодействия сопротивления, возникает «трение». Как и в случае механического трения, трение, создаваемое током, протекающим через сопротивление, проявляется в виде тепла. Концентрированное сопротивление нити накала лампы приводит к тому, что на нити рассеивается относительно большое количество тепловой энергии. Этой тепловой энергии достаточно, чтобы нить накаливания стала раскаленной добела и начала светиться, в то время как провода, соединяющие лампу с батареей (которые имеют гораздо меньшее сопротивление), вряд ли станут хотя бы теплыми, проводя такую же величину тока. Как и в случае короткого замыкания, если целостность цепи нарушена в любой точке, ток прекращается по всей цепи. При установленной лампе, это означает, что она перестанет светиться:

Рисунок 2 – Ток через лампу не течет

Как и прежде, ток не течет, а в точках разрыва доступен весь потенциал (напряжение) батареи, ожидающий соединения, чтобы пересечь этот разрыв и позволить току снова течь. Это состояние известно как разомкнутая цепь, когда разрыв цепи предотвращает протекание тока повсюду. Всё, что требуется, чтобы «разомкнуть» цепь, – это один разрыв. После повторного соединения любых разрывов и восстановления непрерывности цепь называется замкнутой.

Параметры рельсовых цепей

Рельсовые цепи работают на различных схемах питания, с разным характером подачи сигнального тока, от чего зависят их параметры. В качестве сигнального применяется как постоянный, так и переменный ток. В случае с переменным током его частота варьируется от 25, 50 Гц, либо частоты от 420 — 780 Гц и 4,5 — 5,5 кГц, в тональном режиме работы.

При передаче сигнального тока от источника к потребителю на преодоление электрического сопротивления среды приходится тратить часть энергии, помимо сопротивления рельсовых нитей имеют место токи утечки, возникающие через низкое сопротивление изоляции. Рельсовая цепь хоть и изолирована от земли, все же конкретное сопротивление этой изоляции зависит от балласта, на котором лежит путь, от материала шпал, загрязнения пути, температуры и влажности среды (наличия осадков), зазора между балластом и подошвой рельса. Железобетонные шпалы обладают меньшим сопротивлением изоляции и уступают шпалам из дерева, по этому применяются дополнительные резиновые прокладки между рельсом и шпалой. Минимальное сопротивление изоляции в норме должно быть не менее 1 Ом*км, зимой 100 Ом*км. Удельное сопротивление зависит от частоты тока и тем выше, чем выше частота.

Также источник питания может работать в нескольких режимах: непрерывном, импульсном и кодовом. Последний применяется для передачи сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Действующие показания светофора кодируются специальным устройством, и передаются по рельсам на приемные катушками, установленные на любом локомотиве или самоходном подвижном составе.

3 ответа

NO = нормально разомкнут (open = разомкнутая цепь = не создает путь для текущего)
NC = нормально замкнутый (замкнутый = короткое замыкание = создание пути для тока)
C = Common

(На чертежах показано состояние в отсутствие силы.)

Когда вы нажимаете кнопку с нормально разомкнутым контактом, вы предоставляете путь для текущего.
Когда вы нажимаете нормально закрытую кнопку, вы препятствуете протеканию тока.

В реле, когда катушка не активирована, подключены C и NC. Когда катушка возбуждается, магнитное поле притягивает подвижный металл, а вместо С и NO подключаются.

Кнопки ЧПУ используются в кнопках аварийного останова. Вы нажимаете их, когда произошел несчастный случай или может произойти, и вам нужно немедленно остановить какую-либо машину, действие которой может нанести ущерб кому-либо или чему-то. Обычно закрытые кнопки предпочтительны по двум причинам:
а) они не полагаются на создание хорошего контакта, чтобы что-то сигнализировать. Им просто нужно открыть схему, что намного проще. NC более надежный и, следовательно, более безопасный.
б) они реагируют быстрее. Для кнопки NO событие сигнала происходит в конце движения (когда подвижная часть контактирует). Для кнопки ЧПУ событие сигнала происходит в начале движения (когда подвижная часть перестает контактировать).

NO нормально разомкнут, то есть контакты нормально открываются и закрываются при включении переключателя.

NC нормально закрыт, то есть контакты обычно закрываются и открываются при включении выключателя.

1NO1NC обычно используется для описания контакторов (промышленных силовых реле) и ручных переключателей, таких как кнопки аварийной остановки. Это означает, что есть одна пара нормально замкнутых и одна пара нормально разомкнутых контактов с их собственными терминалами, то есть четыре терминала.

Переключатель, который вы описываете с помощью трех терминалов, обычно называется .

Обычно нормально разомкнутые контакты используются в большинстве электроники, особенно для кнопок мгновенного контакта — более интуитивно понятно работать с такими переключателями.

Вы найдете нормально замкнутые контакты во многих промышленных приложениях, поскольку логика полностью реализуется коммутаторами и контакторами. NC-контакты используются на кнопке аварийного останова, чтобы прервать ток, удерживающий катушку контактора под напряжением, например .

Аббревиатура «НЕТ» означает «Нормально открытая». Аббревиатура «NC» означает «Обычно закрытая».

Эти переключатели обычно имеют кратковременный тип, а не запирание. «Momentary» означает, что они доступны только тогда, когда вы нажимаете их как ключ на клавиатуре, а не защелкиваетесь, а это означает, что они остаются там, где вы ставите их как выключатель света. Это может быть подпружиненный тумблер, или они могут быть кнопочной кнопкой. Это может быть также пара переключателей или контакторов, разделяющих один рычаг активации.

«C» почти наверняка означает «Common», который будет терминалом, который разделяется между двумя коммутаторами. Когда сам корпус коммутатора имеет общий терминал, это обычно называют переключателем «SPDT» или «Single-pole Double-Throw». Один полюс — это общий терминал, и переключатель можно «выбросить» в любом направлении.

Вот простая схема коммутатора 1NC1NO. Представьте, что — пружина, потянув центральный рычаг влево:

В этой настройке по умолчанию левый терминал «NC» закрыт; он связан с C1. В переключателе «НЕТ» есть разрыв; он открыт или не подключен к C2. При активации ситуация меняется:

Теперь терминал «NC» является открытым, а терминал «NO» закрыт. Когда он будет выпущен, он будет возвращаться влево и находиться в исходной конфигурации.

Во многих ситуациях вы можете использовать отдельный переключатель NC или NO. Например, кнопка сброса обычно используется для схемы сброса:

Три блока на задней панели коммутатора представляют собой отдельные блоки с собственными приводами.

Два основных типа контакторов

Контакторы распределяются на два вида и могут быть одинарными и сдвоенными.

Одинарный контактор содержит в своей конструкции электромагнитное устройство, служащее для эффективного гашения электрической дуги. Он рекомендуется для цепей постоянного тока и тяжелых эксплуатационных условий, таких как: использование для железнодорожного оборудования, гидроэлектростанций, для индукционных печей и т. д.

Контактор должен осуществлять гашение дуги, возникающее при разрыве электрической цепи. При этом дуга не должна быть слишком короткой (быстрой), чтобы не вызвать перенапряжения в сети и недлинной, чтобы не способствовать разрушению материалов, из которых состоит контактор. Сопротивление дуги находится в прямой зависимости от числа свободных электронов, присутствующих в плазме Ферромагнитные элементы, из которых состоят дугогасящие камеры и помещенные в область дуги обязательно присутствуют в конструкции полюсов. Они должны развернуть дугу в нужном направлении, это так называемое магнитное взрывание, так они будут способствовать охлаждению среды и контактного соединения после гашения дуги. Для защиты от перегрузки контакторы совмещают с электронными или тепловыми реле перегрузки.

Рис. №2. Устройство контактора.

Катушка

Катушка контактора создает электромагнитное поле, в котором перемещается подвижная часть контактора, осуществляя замыкание электрической цепи. Питание на катушку приходит от сети постоянного и переменного тока.

Питание катушки переменным током

В случае питания от сети переменного тока его значение определяется полным сопротивлением катушки. Если магнитный зазор при включении катушки велик, индуктивность катушки имеет малое значение, полное сопротивление будет минимальным. Ток, проходящий через катушку, максимален и ограничивается величиной сопротивления. Величина тока нагрузки диктует тяговое усилие, необходимое для включения контактора.

Когда происходит замыкание магнитной цепи, ее магнитное сопротивление падает, в тоже время ее полное сопротивление многократно увеличивается, а ток снижается не менее чем в 10 раз. Ток в катушке уменьшается с повышением полного значения сопротивления, которое вызвано с уменьшением зазора в контакторе, но в тоже время его должно хватить для удержания электромагнитной катушки в закрытом состоянии.

Питание катушки постоянным током

Для сетей постоянного тока в питающую цепь катушки включают добавочное сопротивление (как правило, резистор).

В системах автоматизации используются специально разработанные контакторы с электромагнитами с невысоким энергопотреблением. Они разрешают прямое подключение оборудования, управление этими устройствами осуществляется с дискретного выхода прямым способом. Для осуществления этой функции контактор оснащен специальным электромагнитом.

Рис. №3. Схема электромагнита с низким энергопотреблением.

Дополнительная контактная система

Основная функция дополнительных контактов – самоблокировка, взаимная блокировка и блокирование контактов, а также индикация состояния контактора.

Основные модификации дополнительных контактов

Их три типа:

• НО (NO) – нормально открытые контакты (разомкнутое состояние соответствует открытому контакту), закрытое состояние – соответствует подаче питающего напряжения на электромагнит.
• НЗ (NC) – нормально закрытые контакты: закрытое состояние соответствует разомкнутому положению контактора, открытый контакт – подача питания на электромагнит.
• Перекидные контакты НО/НЗ. Если на контактор не поступает питание, его контакты будут находиться в открытом или закрытом состоянии. После поступления напряжения их состояние переключается на противоположное.

Дополнительная контактная система оборудуется выдержкой времени, которую можно использовать после открытия или закрытия контактора. Время – регулируется.

Отрывок, характеризующий Нормально замкнутые контакты

– Нет. Я говорю только, что убеждают в необходимости будущей жизни не доводы, а то, когда идешь в жизни рука об руку с человеком, и вдруг человек этот исчезнет там в нигде, и ты сам останавливаешься перед этой пропастью и заглядываешь туда. И, я заглянул… – Ну так что ж! вы знаете, что есть там и что есть кто то? Там есть – будущая жизнь. Кто то есть – Бог. Князь Андрей не отвечал. Коляска и лошади уже давно были выведены на другой берег и уже заложены, и уж солнце скрылось до половины, и вечерний мороз покрывал звездами лужи у перевоза, а Пьер и Андрей, к удивлению лакеев, кучеров и перевозчиков, еще стояли на пароме и говорили. – Ежели есть Бог и есть будущая жизнь, то есть истина, есть добродетель; и высшее счастье человека состоит в том, чтобы стремиться к достижению их. Надо жить, надо любить, надо верить, – говорил Пьер, – что живем не нынче только на этом клочке земли, а жили и будем жить вечно там во всем (он указал на небо). Князь Андрей стоял, облокотившись на перила парома и, слушая Пьера, не спуская глаз, смотрел на красный отблеск солнца по синеющему разливу. Пьер замолк. Было совершенно тихо. Паром давно пристал, и только волны теченья с слабым звуком ударялись о дно парома. Князю Андрею казалось, что это полосканье волн к словам Пьера приговаривало: «правда, верь этому». Князь Андрей вздохнул, и лучистым, детским, нежным взглядом взглянул в раскрасневшееся восторженное, но всё робкое перед первенствующим другом, лицо Пьера. – Да, коли бы это так было! – сказал он. – Однако пойдем садиться, – прибавил князь Андрей, и выходя с парома, он поглядел на небо, на которое указал ему Пьер, и в первый раз, после Аустерлица, он увидал то высокое, вечное небо, которое он видел лежа на Аустерлицком поле, и что то давно заснувшее, что то лучшее что было в нем, вдруг радостно и молодо проснулось в его душе. Чувство это исчезло, как скоро князь Андрей вступил опять в привычные условия жизни, но он знал, что это чувство, которое он не умел развить, жило в нем. Свидание с Пьером было для князя Андрея эпохой, с которой началась хотя во внешности и та же самая, но во внутреннем мире его новая жизнь.

Выбор контактора

При выборе контактора для управления электродвигателем руководствуются следующими требованиями:

• Рабочий ток и режим отключения.
• Тип электродвигателя (нагрузки) – это: сопротивление, электродвигатель с беличьей клеткой или с контактными кольцами.
• Условия, которые влияют на открытие или замыкание контактов – это: электродвигатель запущен в работу или остановлен, пуск электродвигателя или торможение противовключением и прочие операции.

При выборе контактора принимаются во внимание ограничения, не описанные в стандартных правилах пользования. Это температура окружающей среды, влажность, географическое месторасположение, высота над уровнем или приближенность к морю

Трудность в обслуживании также может играть решающую роль при выборе контактора, на это условие оказывает влияние долговечность устройства или его надежность.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.