Transformadores de equilibrio

El voltaje entre cada fase de la red de CA trifásica y el cable neutro es idealmente de 220 voltios. Sin embargo, cuando se conectan diferentes cargas, de diferente naturaleza y tamaño, a cada una de las fases de la red eléctrica, en ocasiones se produce un desequilibrio de tensiones de fase bastante importante.

Si las resistencias de carga fueran iguales, las corrientes que fluyen a través de ellas también serían iguales entre sí. Su suma geométrica sería cero. Pero como resultado de la desigualdad de estas corrientes en el cable neutro, surge una corriente de compensación (el punto cero se desplaza) y aparece un voltaje de desviación.

Los voltajes de fase cambian entre sí y se encuentra un desequilibrio de fase... La consecuencia de tal desequilibrio de fase es un aumento en el consumo de electricidad de la red y un funcionamiento inadecuado de los receptores eléctricos, lo que conduce a averías, daños y desgaste prematuro de el aislamiento En tal situación, la seguridad de los usuarios se ve comprometida.

Para las fuentes de alimentación trifásicas autónomas, la carga desigual de las fases está plagada de todo tipo de daños mecánicos. Como resultado, hay un mal funcionamiento de los receptores eléctricos, deterioro de las fuentes de energía, mayor consumo de aceite, combustible y refrigerante para el generador. Al final, aumentan los costos tanto de la electricidad en general como de los consumibles para el generador.

Para eliminar el desequilibrio de fase, igualar los voltajes de fase, primero debe calcular las corrientes de carga para cada una de las tres fases. Sin embargo, no siempre es posible hacer esto por adelantado. A escala industrial, las pérdidas debidas al desequilibrio de voltaje de fase pueden ser simplemente colosales y el efecto económico hasta cierto punto devastador.

Para eliminar tendencias negativas, debe aplicar equilibrio de fase... Para este propósito, se utilizan los llamados transformadores balun.

En un transformador trifásico, los devanados de fase de mayor y menor voltaje están conectados en estrella, se construye un dispositivo de equilibrio adicional en forma de un devanado adicional que rodea los devanados de alto voltaje. Este devanado adicional está diseñado para soportar la corriente continua de la carga nominal del transformador, es decir. para la corriente nominal de una fase. El devanado se incluye en la rotura del hilo neutro del transformador a partir del siguiente cálculo.

En el caso de igualar la corriente en el conductor neutro, debido a una carga desequilibrada, los flujos homopolares en el circuito magnético (devanados de los transformadores en funcionamiento) serán totalmente compensados ​​por los flujos homopolares dirigidos en sentido opuesto del devanado de equilibrio. Después de todo, el desequilibrio de tensión de fase se evita por completo.

El diagrama de cableado de los devanados de un transformador de equilibrio de fase trifásico se muestra en la Figura 1.

Arroz. 1. El dispositivo del transformador de equilibrio.

1) Circuito magnético de tres etapas de un transformador trifásico.

2) Bobinas de alto voltaje.

3) Devanados de baja tensión.

4) Devanado de vueltas de compensación.

5) cuñas espaciadoras.

6) El extremo del devanado de compensación conectado a la parte neutra de los devanados de baja tensión.

7) El extremo de la bobina de compensación que se saca.

Las características energéticas de tales transformadores, pérdidas inactivas, cortocircuito y otros, ya que la adición de un dispositivo de equilibrio, casi no cambia, pero las pérdidas de electricidad en la red se reducen considerablemente. Con una carga de fase no uniforme, el sistema de voltaje de fase es simétrico de la misma manera que cuando se conectan los devanados de acuerdo con el esquema de estrella en zigzag.

Transformador de equilibrio TST

Los cálculos y experimentos de los investigadores mostraron que con la coincidencia correcta de las vueltas de los devanados de compensación y de trabajo, el voltaje en el devanado de compensación del transformador con el dispositivo de equilibrio, igual a la corriente nominal en el conductor neutro, alcanza el valor del equilibrio de voltaje de fase nominal en la parte neutra de los devanados con bajo voltaje de EMF de secuencia cero que surge de los devanados operativos a cero.

Este diseño reduce significativamente la resistencia de secuencia cero de un transformador de potencia trifásico. Esto da un aumento significativo en las corrientes de cortocircuito monofásicas y es una de las principales ventajas de los transformadores balun, ya que proporciona un ajuste fácil y confiable. relé de protección y su operación confiable de cortocircuito.

Además, el efecto destructivo de una gran corriente de cortocircuito monofásica en los devanados de un transformador de equilibrio de este tipo es mucho menor que la corriente de cortocircuito en ausencia de un devanado de equilibrio, ya que el poderoso flujo asimétrico de secuencia cero destructivo ahora está totalmente compensado.