Trasformatori di bilanciamento

La tensione tra ciascuna fase della rete CA trifase e il filo neutro è idealmente di 220 volt. Tuttavia, quando carichi diversi, diversi per natura e dimensioni, sono collegati a ciascuna delle fasi della rete elettrica, a volte si verifica uno squilibrio piuttosto significativo delle tensioni di fase.

Se le resistenze di carico fossero uguali, anche le correnti che le attraversano sarebbero uguali tra loro. La loro somma geometrica sarebbe zero. Ma come risultato della disuguaglianza di queste correnti nel filo neutro, sorge una corrente di equalizzazione (il punto zero viene spostato) e appare una tensione di deviazione.

Le tensioni di fase cambiano l'una rispetto all'altra e si riscontra uno squilibrio di fase... La conseguenza di tale squilibrio di fase è un aumento del consumo di elettricità dalla rete e un funzionamento improprio dei ricevitori elettrici, che porta a guasti, danni e usura prematura di l'isolamento. In una tale situazione, la sicurezza degli utenti è compromessa.

Per le fonti di alimentazione trifase autonome, il carico irregolare delle fasi è irto di tutti i tipi di danni meccanici. Di conseguenza, si verifica un malfunzionamento dei ricevitori elettrici, deterioramento delle fonti di alimentazione, aumento del consumo di olio, carburante e refrigerante per il generatore. Alla fine, aumentano i costi sia dell'energia elettrica in generale che dei materiali di consumo per il generatore.

Per eliminare lo squilibrio di fase, equalizzare le tensioni di fase, occorre prima calcolare le correnti di carico per ciascuna delle tre fasi. Tuttavia, non è sempre possibile farlo in anticipo. Su scala industriale, le perdite dovute allo squilibrio della tensione di fase possono essere semplicemente colossali e l'effetto economico in una certa misura devastante.

Per eliminare le tendenze negative, è necessario applicare bilanciamento di fase... A tale scopo vengono utilizzati i cosiddetti trasformatori balun.

In un trasformatore trifase, gli avvolgimenti di fase sia della tensione superiore che inferiore sono collegati a stella, un dispositivo di bilanciamento aggiuntivo è integrato sotto forma di un avvolgimento aggiuntivo che circonda gli avvolgimenti ad alta tensione. Questo avvolgimento aggiuntivo è progettato per resistere alla corrente continua del carico nominale del trasformatore, vale a dire. per la corrente nominale di una fase. L'avvolgimento è incluso nella rottura del filo neutro del trasformatore dal seguente calcolo.

Nel caso di equalizzazione della corrente nel conduttore neutro, a causa di un carico squilibrato, i flussi omopolari nel circuito magnetico (avvolgimenti dei trasformatori operativi) saranno completamente compensati dai flussi omopolari diretti in senso opposto dell'avvolgimento di bilanciamento. Dopotutto, lo squilibrio della tensione di fase è completamente evitato.

Lo schema elettrico degli avvolgimenti di un trasformatore di bilanciamento di fase trifase è mostrato in Figura 1.

Riso. 1. Il dispositivo del trasformatore di bilanciamento

1) Circuito magnetico a tre stadi di un trasformatore trifase.

2) Bobine ad alta tensione.

3) Avvolgimenti di bassa tensione.

4) Avvolgimento da spire di compensazione.

5) Cunei distanziatori.

6) L'estremità dell'avvolgimento compensatore collegata alla parte neutra degli avvolgimenti di bassa tensione.

7) L'estremità della bobina di compensazione che viene portata fuori.

Le caratteristiche energetiche di tali trasformatori, perdite oziose, corto circuito e altri, poiché l'aggiunta di un dispositivo di bilanciamento, quasi non cambia, ma le perdite di elettricità nella rete sono notevolmente ridotte. Con un carico di fase non uniforme, il sistema di tensione di fase è simmetrico allo stesso modo di quando si collegano gli avvolgimenti secondo lo schema a stella a zigzag.

Trasformatore di bilanciamento TST

I calcoli e gli esperimenti dei ricercatori hanno dimostrato che con il corretto abbinamento delle spire degli avvolgimenti di compensazione e di lavoro, la tensione sull'avvolgimento di compensazione del trasformatore con il dispositivo di bilanciamento, pari alla corrente nominale nel conduttore neutro, raggiunge il valore del bilanciamento della tensione di fase nominale sulla parte neutra degli avvolgimenti con bassa tensione EMF a sequenza zero derivante dagli avvolgimenti operativi a zero.

Questo design riduce significativamente la resistenza a sequenza zero di un trasformatore di potenza trifase. Ciò consente un aumento significativo delle correnti di cortocircuito monofase ed è uno dei principali vantaggi dei trasformatori balun, in quanto fornisce una regolazione semplice e affidabile protezione relè e il suo affidabile funzionamento in cortocircuito.

Inoltre, l'effetto distruttivo di una grande corrente di cortocircuito monofase sugli avvolgimenti di un tale trasformatore di bilanciamento è molto inferiore alla corrente di cortocircuito in assenza di un avvolgimento di bilanciamento, poiché il potente flusso asimmetrico distruttivo a sequenza zero ora è completamente risarcito.