Zweiwendungs- und Drei-Winding-Transformatoren
Ein Zweiwindtransformator besteht aus zwei Wicklungen, was bedeutet, dass er zwei Spannungsniveaus wie 110/10kV hat. Die Leistungsverteilung zwischen den beiden Wicklungen beträgt typischerweise 100%/100%. Ein Drei-Winding-Transformator hat drei Wicklungen, was bedeutet, dass er drei Spannungsniveaus wie 110/35/10kV hat. In diesem Fall muss die Leistungsverteilung der Sekundärwicklungen nicht unbedingt zu 100% betragen. Zum Beispiel könnte es 100%/100%/50%betragen (wobei die 10 -kV -Wicklung eine maximale Kapazität von 50%der Gesamtkapazität des Transformators aufweist) oder 100%/100%/100%. Abgesehen von diesem Unterschied sind die beiden Arten von Transformatoren im Allgemeinen gleich.
1. Struktur und Anwendungen
Ein Drei-Winding-Transformator hat drei Wicklungen pro Phase. Wenn eine Wicklung mit einer Wechselstromversorgung verbunden ist, induzieren die beiden anderen Wicklungen unterschiedliche Spannungen. Diese Art von Transformator wird verwendet, wenn eine Last zwei unterschiedliche Spannungsniveaus erfordert.
Kraftwerke und Umspannwerke müssen häufig mit drei verschiedenen Spannungsniveaus arbeiten, sodass Dreiwindungstransformatoren in Stromversorgungssystemen häufig verwendet werden. Die hohen, mittel- und niedrigen Spannungswicklungen jeder Phase sind auf derselben Kernsäule montiert. Um eine ordnungsgemäße Isolierung zu gewährleisten, wird die Hochspannungswicklung typischerweise in die äußerste Schicht platziert, während die mittel- und niedrigen Spannungswicklungen in die inneren Schichten platziert werden.
Die Nennkapazität bezieht sich auf die Kapazität der größten Wicklung. Die Kapazitätsprozentsätze sind in den folgenden Formularen häufig: 100/100/50, 100/50/100 oder 100/100/100.
2. Eigenschaften
Die drei Verhältnisse eines Dreiwindungstransformators sind wie folgt:
k12 = N1/N2 ≈ U1/U2
k13 = N1/N3 ≈ U1/U3
k23 = N2/N3 ≈ U2/U3
Wenn der Transformator unterlastet ist und der No-Lad-Strom (i 0) ignoriert, lautet die Magnetguthabengleichung:
I1N1 + I2N2 + I3N3 = 0
I1 + I2/k12 + I3/k13 = 0
I1 + I2' + I3' = 0
In der vereinfachten äquivalenten Schaltung:
Z 1=r 1 + jx1ist die primäre Seitenimpedanz.
Z2 '= R2' + JX2 'ist die sekundäre Seitenimpedanz, die auf die Primärseite verwiesen wird.
Z3 '= r3' + jx3 'ist die dritte Seitenimpedanz, die auf die Primärseite verwiesen wird.
Diese sechs Parameter können durch Kurzschlusstests bestimmt werden:
ZK 12=rk 12 + jxk 12=(r 1 + r2 ') + j (x 1 + x2')
ZK 13=rk 13 + jxk 13=(r 1 + r3 ') + j (x 1 + x3')
ZK23 '= rk23' + jxk23 '= (r2' + r3 ') + j (x2' + x3 ')
Die Werte fürR1, X1, R2', X2', R3', X3'kann berechnet werden als:
R 1=1/2 (rk 12 + rk 13 - rk23 ')
X 1=1/2 (xk 12 + xk 13 - xk23 ')
R2 '= 1/2 (rk 12 + rk23' - rk13)
X2 '= 1/2 (xk 12 + xk23' - xk13)
R3 '= 1/2 (rk 13 + rk23' - rk12)
X3 '= 1/2 (xk 13 + xk23' - xk12)
Sobald diese Parameter bekannt sind, können die Eigenschaften des Transformators basierend auf der äquivalenten Schaltung berechnet werden.
Sowohl einphasige als auch dreiphasige Systeme können zu zweiwindenden oder dreiwindenden Transformatoren verarbeitet werden. Dreiphasentransformatoren werden jedoch häufiger in Stromversorgungssystemen eingesetzt. Beide Arten von Transformatoren haben breite Anwendungen.
3. Autotransformator
Was Sie als "Single-Winding-Smart-Transformator" erwähnt haben, bezieht sich wahrscheinlich auf einen Autotransformator. In einem Autotransformator sind die primären und sekundären Wicklungen nicht nur magnetisch gekoppelt, sondern auch elektrisch verbunden. Dies bedeutet, dass die Niederspannungswicklung tatsächlich ein Teil der Hochspannungswicklung ist, so dass der Autotransformator eine einzelne einheitliche Wicklung hat. Der Begriff "Autotransformator" impliziert, dass der gemeinsame Teil und der Serienabschnitt dieser einzelnen Wicklung magnetisch gekoppelt sind, um elektrische Energie zu übertragen.
In der tatsächlichen Konstruktion und Herstellung werden die Spannungsregulatoren mit kleinen Kapazitäten typischerweise mit einer einzelnen Spule hergestellt. Bei größeren Kapazitäten werden auch in Autotransformatoren die Wicklungen nicht als einzelne Wicklung hergestellt. Obwohl es in der Praxis theoretisch eine Wicklung ist, werden sie immer noch zu zwei getrennten Wicklungen verarbeitet. Dies gewährleistet ein besseres Gleichgewicht der Kurven und verringert das Risiko von Schäden, wenn der Transformator während des Betriebs einen Kurzschluss erfährt.