บน 28/06/2024 434

ทำความเข้าใจการเชื่อมต่อหม้อแปลงสามเฟสในระบบพลังงานไฟฟ้า

ในภาคอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์หม้อแปลงสามเฟสมีบทบาทสำหรับการส่งผ่านและการกระจายพลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพด้วยการรวมหม้อแปลงเฟสเดี่ยวสามตัวไว้ในหนึ่งหน่วยพวกเขาจะลดต้นทุนขนาดและน้ำหนักหม้อแปลงเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายพลังงานไฟฟ้าระหว่างขดลวดแรงดันสูงและต่ำโดยไม่คำนึงถึงประเภทการก่อสร้างบทความนี้อธิบายถึงการก่อสร้างการดำเนินงานและการกำหนดค่าการเชื่อมต่อช่วยให้คุณเข้าใจการทำงานและแอปพลิเคชันของพวกเขามันเริ่มต้นด้วยการออกแบบประเภทแกนและเปลือกหอยซึ่งจัดการฟลักซ์แม่เหล็กและลดการสูญเสียพลังงานนอกจากนี้ยังครอบคลุมถึงหลักการปฏิบัติงานการปรับสมดุลฟลักซ์แม่เหล็กและประเภทการเชื่อมต่อเช่นเดลต้า/เดลต้า, เดลต้า/ไวย์, ไวย์/เดลต้าและไวย์/ไวย์พร้อมกับการเชื่อมต่อพิเศษเช่นสกอตต์และซิกแซกตัวอย่างและการเปรียบเทียบระหว่างหม้อแปลงชนิดแห้งและหม้อแปลงที่เต็มไปด้วยของเหลวมีไว้เพื่อช่วยให้วิศวกรเลือกหม้อแปลงที่เหมาะสมเพื่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่ดีที่สุด

แคตตาล็อก

การก่อสร้างหม้อแปลงสามเฟส

รูปที่ 1: การก่อสร้างหม้อแปลงสามเฟส

พวกเขารวมหม้อแปลงเฟสเดี่ยวสามตัวเป็นหนึ่งเดียวประหยัดเงินพื้นที่และน้ำหนักแกนกลางมีสามวงจรแม่เหล็กที่สมดุลการไหลของแม่เหล็กระหว่างชิ้นส่วนแรงดันสูงและต่ำการออกแบบนี้แตกต่างจากหม้อแปลงประเภทเชลล์สามเฟสซึ่งจัดกลุ่มสามคอร์เข้าด้วยกัน แต่ไม่รวมเข้าด้วยกันมันทำให้ระบบมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากขึ้นเมื่อเทียบกับระบบเฟสเดียว

การออกแบบที่พบบ่อยสำหรับหม้อแปลงสามเฟสคือประเภทแกนสามใบแขนขาแต่ละอันรองรับการไหลของแม่เหล็กของตัวเองและทำหน้าที่เป็นเส้นทางกลับสำหรับคนอื่น ๆ สร้างสามกระแสที่มี 120 องศาออกจากเฟสความแตกต่างของเฟสนี้ช่วยให้รูปร่างของแม่เหล็กเกือบเป็นไซน์ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรช่วยลดการบิดเบือนและการสูญเสียและปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานการออกแบบที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพนี้เป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานมาตรฐาน

ประเภทหลัก

รูปที่ 2: ประเภทหลัก

ในการก่อสร้างประเภทแกนสำหรับหม้อแปลงสามเฟสการออกแบบมุ่งเน้นไปที่สามแกนหลักแต่ละคู่จับคู่กับสองแอกโครงสร้างนี้กระจายฟลักซ์แม่เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพแต่ละแกนรองรับขดลวดหลักและทุติยภูมิซึ่งขดเป็นเกลียวรอบขาแกนการตั้งค่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแต่ละขามีทั้งแรงดันไฟฟ้าสูง (HV) และขดลวดแรงดันต่ำ (LV) ทำให้สมดุลไฟฟ้าและการกระจายฟลักซ์แม่เหล็ก

คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของหม้อแปลงประเภทหลักคือการลดการสูญเสียกระแสวนกระแสวนที่เกิดขึ้นภายในตัวนำโดยสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงสามารถทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานและลดประสิทธิภาพเพื่อลดการสูญเสียเหล่านี้แกนจะถูกลามิเนตสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการซ้อนวัสดุแม่เหล็กบาง ๆ แต่ละอันหุ้มฉนวนจากส่วนอื่น ๆ เพื่อ จำกัด กระแสวนและลดผลกระทบ

การวางตำแหน่งของขดลวดเป็นอีกแง่มุมการออกแบบขดลวดแรงดันไฟฟ้าต่ำจะอยู่ใกล้กับแกนกลางตำแหน่งนี้ทำให้ฉนวนกันความร้อนและการระบายความร้อนง่ายขึ้นเนื่องจากขดลวด LV ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าซึ่งต้องการฉนวนน้อยลงฉนวนและท่อน้ำมันได้รับการแนะนำระหว่างขดลวด LV และแกนกลางเพื่อเพิ่มความเย็นและป้องกันความร้อนสูงเกินไป

ขดลวดแรงดันสูงจะอยู่เหนือขดลวด LV รวมถึงฉนวนและเว้นระยะห่างด้วยท่อน้ำมันท่อน้ำมันเหล่านี้ดีที่สุดสำหรับการระบายความร้อนและรักษาประสิทธิภาพของระบบฉนวนภายใต้แรงดันไฟฟ้าสูงการจัดเรียงอย่างละเอียดของขดลวดและแกนลามิเนตช่วยให้หม้อแปลงประเภทแกนสามารถจัดการกับแรงดันไฟฟ้าสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุดและความเสถียรสูงหลักการออกแบบเหล่านี้ทำให้หม้อแปลงประเภทหลักเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการจัดการฟลักซ์แม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพและการทำงานของแรงดันไฟฟ้าสูง

ประเภทเชลล์

หม้อแปลงประเภทเชลล์นำเสนอวิธีการที่แตกต่างในการก่อสร้างหม้อแปลงสามเฟสโดดเด่นด้วยการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์และผลประโยชน์การดำเนินงานการออกแบบนี้เกี่ยวข้องกับการซ้อนหม้อแปลงเฟสเดี่ยวสามเฟสเพื่อสร้างหน่วยสามเฟสซึ่งแตกต่างจากหม้อแปลงประเภทแกนที่เฟสพึ่งพาซึ่งกันและกันในหม้อแปลงชนิดเชลล์แต่ละเฟสมีวงจรแม่เหล็กของตัวเองและทำงานอย่างอิสระวงจรแม่เหล็กอิสระถูกจัดเรียงขนานกันเพื่อให้แน่ใจว่าฟลักซ์แม่เหล็กอยู่ในเฟส แต่ไม่รบกวนกันและกันการแยกนี้มีส่วนช่วยอย่างมากต่อความมั่นคงของหม้อแปลงและประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน

รูปที่ 3: ประเภทเชลล์

ข้อได้เปรียบของหม้อแปลงชนิดเชลล์จะลดการบิดเบือนรูปคลื่นการทำงานที่เป็นอิสระของแต่ละเฟสส่งผลให้รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่สะอาดและเสถียรมากขึ้นเมื่อเทียบกับหม้อแปลงประเภทแกนสิ่งนี้มีความสำคัญในการใช้งานที่คุณภาพแรงดันไฟฟ้าถูกบุกรุกเช่นในระบบอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งการบิดเบือนอาจนำไปสู่การทำงานผิดปกติของอุปกรณ์

หม้อแปลงชนิดเชลล์ก็มีประสิทธิภาพเช่นกันแต่ละเฟสสามารถปรับให้เหมาะสมสำหรับเงื่อนไขการโหลดเฉพาะอย่างอิสระเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพการบิดเบือนรูปคลื่นที่ลดลงช่วยลดการสูญเสียฮาร์มอนิกช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของหม้อแปลง

การก่อสร้างและการทำงานของหม้อแปลงประเภทแกนและประเภทเชลล์ช่วยให้วิศวกรและช่างเทคนิคเลือกหม้อแปลงที่เหมาะสมสำหรับระบบไฟฟ้าของพวกเขาไม่ว่าจะเป็นความจำเป็นในการจัดการแรงดันไฟฟ้าสูงลดการสูญเสียพลังงานหรือสร้างความมั่นใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรเลือกประเภทหม้อแปลงที่เหมาะสมทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

การทำงานของหม้อแปลงสามเฟส

รูปที่ 4: การทำงานของหม้อแปลงสามเฟส

สามคอร์เว้นระยะห่างกัน 120 องศาถูกใช้ในหม้อแปลงสามเฟสเพื่อรับประกันการโต้ตอบที่มีประสิทธิภาพของฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดหลักแกนกลางของหม้อแปลงจัดการกับฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากกระแสน้ำ IR, IY และ IB ในขดลวดหลักกระแสเหล่านี้สร้างฟลักซ์แม่เหล็กɸr, ɸyและɸbเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟสามเฟสกระแสเหล่านี้ทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กในแกน

ในระบบที่สมดุลผลรวมของกระแสสามเฟส (IR + IY + IB) เป็นศูนย์ซึ่งนำไปสู่การฟลักซ์แม่เหล็กรวมกันเป็นศูนย์ (ɸr + ɸy + ɸb) ในขากึ่งกลางดังนั้นหม้อแปลงสามารถทำงานได้โดยไม่มีขาตรงกลางขณะที่ขาอีกข้างจัดการฟลักซ์อย่างอิสระหม้อแปลงสามเฟสกระจายพลังงานอย่างสม่ำเสมอในสามเฟสลดการสูญเสียพลังงานและเพิ่มเสถียรภาพของแหล่งจ่ายไฟสมดุลฟลักซ์ในโครงสร้างหลักที่จำเป็นสำหรับการทำงานของหม้อแปลงที่มีประสิทธิภาพการกระจายของฟลักซ์แม่เหล็กภายในแกนกลางของหม้อแปลงสามเฟสจะต้องมีความสมดุลเพื่อให้มันทำงานได้การจัดวางแกน 120 องศาและการเหนี่ยวนำของกระแสที่แม่นยำทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานที่มีประสิทธิภาพ

การเชื่อมต่อหม้อแปลงสามเฟส

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่แตกต่างกันขดลวดหม้อแปลงสามเฟสสามารถเชื่อมโยงกันได้หลายวิธี"Star" (Wye), "Delta" (Mesh) และ "Interconnected-Star" (zig-Zag) เป็นสามประเภทหลักของการเชื่อมต่อชุดค่าผสมอาจรวมถึงการเชื่อมต่อเดลต้าหลักกับการเชื่อมต่อดาวรองหรือในทางกลับกันขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน

รูปที่ 5: การเชื่อมต่อหม้อแปลงสามเฟส

การเชื่อมต่อเดลต้า/เดลต้า

การเชื่อมต่อเดลต้า/เดลต้านั้นใช้กันอย่างแพร่หลายเมื่อต้องใช้แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิเดียวหรือเมื่อโหลดหลักส่วนใหญ่ประกอบด้วยอุปกรณ์สามเฟสการตั้งค่านี้เป็นเรื่องธรรมดาในการตั้งค่าอุตสาหกรรมที่มีมอเตอร์ขนาดใหญ่สามเฟสทำงานที่ 480 V หรือ 240 V และมีแสงน้อยที่สุด 120 V และความต้องการที่รองรับอัตราส่วนการเลี้ยวระหว่างขดลวดหลักและรองสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการทำให้การตั้งค่านี้เหมาะสมน้อยกว่าสำหรับการแปลงแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

รูปที่ 6: สัญลักษณ์สำหรับหม้อแปลงเดลต้า/เดลต้า

รูปที่ 7: แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับ Delta/Delta Transformer

ข้อดี

การเชื่อมต่อ Delta/Delta มีข้อดีหลายประการประโยชน์อย่างหนึ่งคือกระแสเฟสที่ลดลงซึ่งเป็นเพียง 57.8% ของกระแสบรรทัดการลดลงนี้ช่วยให้ตัวนำขนาดเล็กลงสำหรับหม้อแปลงเฟสเดี่ยวแต่ละตัวเมื่อเทียบกับตัวนำสายที่ให้โหลดสามเฟสลดต้นทุนวัสดุและทำให้ระบบง่ายขึ้นนอกจากนี้กระแสฮาร์มอนิกมีแนวโน้มที่จะยกเลิกการปรับปรุงความสามารถของหม้อแปลงในการแยกเสียงรบกวนทางไฟฟ้าระหว่างวงจรหลักและสองสิ่งนี้ส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิที่มีเสถียรภาพโดยมีความผันผวนน้อยที่สุดในระหว่างการเพิ่มขึ้นของโหลดหากหม้อแปลงเฟสเดียวล้มเหลวระบบยังสามารถส่งแรงดันไฟฟ้าสามเฟสผ่านการกำหนดค่าเดลต้าแบบเปิดแม้ว่าจะมีความจุลดลง 58%

ข้อเสีย

แม้จะมีประโยชน์เหล่านี้การเชื่อมต่อเดลต้า/เดลต้ามีข้อเสียที่โดดเด่นมันมีแรงดันไฟฟ้ารองเพียงหนึ่งเดียวซึ่งอาจต้องใช้หม้อแปลงเพิ่มเติมสำหรับความต้องการแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันเพิ่มความซับซ้อนของระบบและต้นทุนตัวนำที่คดเคี้ยวหลักจะต้องได้รับการหุ้มฉนวนสำหรับแรงดันไฟฟ้าหลักเต็มรูปแบบซึ่งจำเป็นต้องมีฉนวนกันความร้อนพิเศษสำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูงข้อเสียอีกประการหนึ่งคือการขาดจุดพื้นดินทั่วไปในด้านรองซึ่งสามารถนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าสูงสู่พื้นดินทำให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยและความเสียหายของอุปกรณ์ที่อาจเกิดขึ้น

การเชื่อมต่อ Delta/Wye

การเชื่อมต่อ Delta/WYE เป็นการตั้งค่าหม้อแปลงทั่วไปที่ใช้กับแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิที่แตกต่างกันมันยอดเยี่ยมสำหรับระบบที่ต้องให้ระดับแรงดันไฟฟ้าต่างๆในเวลาเดียวกันตัวอย่างเช่นในโรงงานและอาคารพาณิชย์มักจะต้องมีแรงดันไฟฟ้าสูงสำหรับเครื่องจักรหนักและแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าสำหรับแสงและการใช้งานทั่วไปการใช้งานทั่วไปอาจรวมถึงการให้ 208 V สำหรับมอเตอร์และ 120 V สำหรับไฟและร้านค้าการเชื่อมต่อ Delta/WYE สามารถจัดการกับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันเหล่านี้ได้ดี

ในการตั้งค่านี้การคดเคี้ยวหลักอยู่ในรูปร่างของเดลต้า (Δ) และม้วนทุติยภูมิอยู่ในรูปร่างไวย์ (y)การเชื่อมต่อเดลต้าในด้านหลักนั้นดีสำหรับการจัดการโหลดพลังงานสูงทำให้แหล่งจ่ายไฟที่แข็งแกร่งและเสถียรสิ่งนี้มีประโยชน์ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมด้วยมอเตอร์ขนาดใหญ่และเครื่องจักรกลหนักการจัดเรียงเดลต้ายังช่วยลดเสียงรบกวนทางไฟฟ้าบางประเภททำให้มั่นใจได้ว่าแหล่งจ่ายไฟที่สะอาดกว่าไปยังอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ

รูปที่ 8: สัญลักษณ์สำหรับ Delta/Wye Transformer

รูปที่ 9: แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับ Delta/Wye Transformer

ข้อดี

การเชื่อมต่อ WYE ช่วยให้แรงดันไฟฟ้าสายรองจะสูงขึ้น 1.73 เท่าโดยมีจำนวนเทิร์นเท่ากันกับขดลวดหลักและรองของหม้อแปลงเฟสเดี่ยวแต่ละอันซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันหม้อแปลงแบบ step-upขดลวดทุติยภูมิต้องการฉนวนน้อยกว่าเนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีฉนวนสำหรับแรงดันไฟฟ้าสายรองเต็มความพร้อมใช้งานของแรงดันไฟฟ้าหลายตัวในด้านรองสามารถขจัดความจำเป็นสำหรับหม้อแปลงเพิ่มเติมเพื่อให้โหลด 120 V ในระบบสามเฟสที่มีแรงดันไฟฟ้าสาย 208 Vผลประโยชน์คือการปรากฏตัวของจุดทั่วไปในด้านรองถึงกราวด์ระบบ จำกัด ศักยภาพของแรงดันไฟฟ้าในการกราวด์และป้องกันไม่ให้เกินแรงดันไฟฟ้าระยะทุติยภูมิ

ข้อเสีย

อย่างไรก็ตามการเชื่อมต่อ Delta/Wye มีข้อเสียขดลวดหลักจะต้องมีฉนวนสำหรับแรงดันไฟฟ้าเส้นสามเฟสเต็มซึ่งต้องการฉนวนพิเศษโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชั่นก้าวลงแรงดันสูงการเชื่อมต่อไวย์ทุติยภูมิไม่ได้ยกเลิกกระแสฮาร์มอนิกที่ส่งผลกระทบต่อความเสถียรและประสิทธิภาพของหม้อแปลงขดลวดทุติยภูมิจะต้องพกพากระแสสามเฟสทั้งสามเฟสซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะต้องใหญ่กว่าในระบบเดลต้าที่มีความจุเท่ากัน

การเชื่อมต่อ WYE/Delta

การเชื่อมต่อ Y/Δ Transformer หรือที่เรียกว่าการเชื่อมต่อ WYE/Delta เป็นการตั้งค่าทั่วไปในระบบพลังงานไฟฟ้ามันมีประโยชน์เมื่อคุณต้องการแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิเดียวหรือเมื่อโหลดหลักคืออุปกรณ์สามเฟสเช่นมอเตอร์อุตสาหกรรมและเครื่องจักรหนักการตั้งค่านี้มักจะใช้ในหม้อแปลงแบบขั้นตอนเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าหลักสูงเพื่อความปลอดภัยและแรงดันไฟฟ้ารองที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในการเชื่อมต่อนี้ขดลวดหลักจะถูกจัดเรียงในรูปร่างไวย์ (y) โดยแต่ละม้วนเชื่อมต่อกับจุดเป็นกลางทั่วไปซึ่งมักจะมีสายดินขดลวดทุติยภูมิถูกจัดเรียงในรูปเดลต้า (Δ) ก่อตัวเป็นวงความสัมพันธ์เฟสและระดับแรงดันไฟฟ้ามีความเสถียรในขณะที่พลังงานสามเฟสถูกเปลี่ยนด้วยความช่วยเหลือของการตั้งค่านี้

รูปที่ 10: สัญลักษณ์สำหรับหม้อแปลงไวย์/เดลต้า

รูปที่ 11: แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับหม้อแปลงไวย์/เดลต้า

ข้อดี

อัตราส่วนการเลี้ยวส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสายรองที่ลดลงโดยปัจจัย 1.73 (หรือ 57.8%) เนื่องจากการเชื่อมต่อไวย์ทำให้เป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานหม้อแปลงแบบก้าวลงสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่ากระแสฮาร์มอนิกทุติยภูมิจะยกเลิกการแยกเสียงรบกวนที่ยอดเยี่ยมระหว่างวงจรหลักและรองขดลวดหลักไม่จำเป็นต้องมีฉนวนสำหรับแรงดันไฟฟ้าสามเฟสเต็มซึ่งอาจลดความต้องการของฉนวนกันความร้อนเมื่อก้าวลงจากแรงดันไฟฟ้าสูงพลังงานสามเฟสยังคงสามารถส่งมอบได้โดยใช้ระบบเดลต้าแบบเปิดในกรณีที่หม้อแปลงไฟฟ้าเฟสเดี่ยวล้มเหลว แต่ที่ความจุต่ำกว่า 58%

ข้อเสีย

การเชื่อมต่อ WYE/Delta มีข้อเสียเช่นเดียวกับการเชื่อมต่อเดลต้า/เดลต้ามีเพียงแรงดันไฟฟ้ารองเพียงครั้งเดียวที่ต้องการหม้อแปลงเพิ่มเติมเพื่อให้แสงและโหลดไม่มีจุดกราวด์ทั่วไปในด้านรองนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าสูงถึงพื้นตัวนำที่คดเคี้ยวหลักจะต้องมีกระแสไฟสามเฟสเต็มซึ่งจำเป็นต้องมีตัวนำขนาดใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับหลักที่เชื่อมต่อกับเดลต้าที่มีความจุเท่ากันสุดท้ายจุดทั่วไปของขดลวดหลักของไวย์ควรเชื่อมต่อกับระบบที่เป็นกลางเพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าด้วยโหลดที่ไม่สมดุล

การเชื่อมต่อ WYE/WYE

การเชื่อมต่อหม้อแปลงไวย์/ไวย์ไม่ค่อยใช้เนื่องจากการถ่ายโอนเสียงรบกวนการบิดเบือนฮาร์มอนิกสัญญาณรบกวนการสื่อสารและความไม่แน่นอนของแรงดันไฟฟ้าเฟสในการตั้งค่า WYE/WYE จุดเป็นกลางของขดลวดหลักและทุติยภูมิจะถูกต่อสายดินในขณะที่การต่อสายดินนี้ให้จุดอ้างอิงและสามารถช่วยปรับสมดุลโหลดได้ แต่ยังช่วยให้เสียงรบกวนระหว่างวงจรหลักและรองซึ่งหมายความว่าเสียงไฟฟ้าใด ๆ ที่ด้านหนึ่งสามารถย้ายไปอีกด้านหนึ่งได้อย่างง่ายดายทำร้ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนและทำให้เกิดความไร้ประสิทธิภาพ

การเชื่อมต่อ WYE/WYE มีแนวโน้มที่จะฮาร์มอนิกส์ซึ่งเป็นความถี่ที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งบิดเบือนกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิกส์อาจมาจากโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้นเช่นวงจรเรียงกระแสและไดรฟ์ความถี่ตัวแปรซึ่งแตกต่างจากการกำหนดค่าอื่น ๆ เช่น Delta/Wye, Transformers WYE/WYE ไม่ได้ยกเลิกฮาร์โมนิกเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 12: สัญลักษณ์สำหรับหม้อแปลงไวย์/ไวย์

รูปที่ 13: แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับหม้อแปลงไวย์/ไวย์

ข้อเสีย

•ไวต่อการโหลดที่ไม่สมดุลทำให้เกิดกระแสที่ไม่สมดุลในขดลวดซึ่งสามารถนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและลดประสิทธิภาพ

•กระแสไฟฟ้าที่เป็นกลางสามารถเกิดขึ้นได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโหลดที่ไม่สมดุลซึ่งต้องใช้มาตรการป้องกันเพิ่มเติม

•การต่อสายดินหม้อแปลงไวย์/ไวย์มีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเทียบกับการกำหนดค่าอื่น ๆ ส่งผลให้เกิดลูปพื้นดินและอันตรายด้านความปลอดภัย

•การบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าจากกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดจากโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้นอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนและอาจจำเป็นต้องมีการกรองเพิ่มเติมหรือมาตรการบรรเทาผลกระทบ

•การใช้หม้อแปลงไวย์/ไวย์อาจมีราคาแพงกว่าเนื่องจากความซับซ้อนของการเชื่อมต่อและมาตรการเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับปัญหาเช่นโหลดที่ไม่สมดุลและกระแสที่เป็นกลาง

เปิดการเชื่อมต่อ Delta หรือ V-V

รูปที่ 14: เปิดการเชื่อมต่อ Delta หรือ V-V

หม้อแปลงเฟสเดี่ยวสองตัวใช้ในการเชื่อมต่อเดลต้าแบบเปิดการตั้งค่านี้มีประโยชน์เมื่อหม้อแปลงหนึ่งหยุดลงหรือต้องการการบำรุงรักษาแม้ว่าการตั้งค่าเริ่มต้นใช้สามหม้อแปลง แต่ส่วนที่เหลืออีกสองยังสามารถให้พลังงานสามเฟส แต่ที่ความจุลดลง 58%

ในการจัดเรียงนี้ขดลวดหลักของหม้อแปลงทั้งสองเชื่อมต่อในเดลต้าโดยเปิดขาข้างหนึ่งแรงดันไฟฟ้าของเฟส VAB และ VBC ผลิตขึ้นในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงสองตัวในขณะที่ VCA ถูกสร้างขึ้นจากแรงดันไฟฟ้ารองของหม้อแปลงสองชนิดด้วยวิธีนี้แหล่งจ่ายไฟสามเฟสสามารถทำงานกับหม้อแปลงเพียงสองตัวแทนสามตัว

เมื่อคุณเปลี่ยนจากการเชื่อมต่อ Delta-Delta ที่สมดุลไปยัง Delta ที่เปิดอยู่หม้อแปลงแต่ละตัวจะต้องจัดการกระแสไฟฟ้ามากขึ้นการเพิ่มขึ้นนี้ประมาณ 1.73 เท่าของปริมาณปกติซึ่งสามารถโอเวอร์โหลดหม้อแปลงได้มากกว่า 73.2% มากกว่ากำลังการผลิตปกติของพวกเขาเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายในระหว่างการบำรุงรักษาคุณควรลดภาระด้วยปัจจัยเดียวกันที่ 1.73

หากคาดว่าเฟสหนึ่งจะออกไปการเชื่อมต่อเดลต้าแบบเปิดสามารถใช้เพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ทำงานในขณะที่คุณทำงานกับหม้อแปลง

การเชื่อมต่อของสก็อตต์

รูปที่ 15: การเชื่อมต่อของสก็อตต์

ในการสร้างแรงดันไฟฟ้าสองเฟสด้วยการเลื่อนเฟส 90 °การเชื่อมต่อสกอตต์ของหม้อแปลงสามเฟสใช้สองหม้อแปลง: หนึ่งมีการแตะตรงกลางของทั้งสองขดลวดและอีกอันมีการแตะ 86.6%การตั้งค่านี้ช่วยให้สามารถแปลงพลังงานระหว่างระบบเดี่ยวและสามเฟสด้วยหม้อแปลงสองตัว

หม้อแปลงทั้งสองแยกจากแม่เหล็ก แต่เชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าหม้อแปลงเสริมเชื่อมต่อควบคู่ไปกับการเปลี่ยนเฟส 30 °ในขณะที่หม้อแปลงหลักได้รับแรงดันไฟฟ้าสามเฟสบนคดเคี้ยวหลักสำหรับโหลดเฟสเดี่ยวขดลวดจะเชื่อมต่อแบบขนานในด้านรองแรงดันไฟฟ้าของแหล่งที่มาไปที่สองรวมเพื่อเปลี่ยนเฟสเดี่ยวเป็นสามเฟสให้เอาต์พุตสามเฟสที่สมดุล

โดยการแยกแกนหม้อแปลงแยกออกจากกันการแยกแม่เหล็กนี้ช่วยให้หม้อแปลงสองตัวสร้างแรงดันไฟฟ้าเฟสที่สามที่จำเป็นสำหรับไฟฟ้าสามเฟสโดยไม่ต้องใช้งานมากเกินไปสำหรับการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเฟสเดียวเป็นสามเฟสหรือสามเฟสเป็นเฟสเดียวที่มีชิ้นส่วนน้อยลงการเชื่อมต่อของสกอตต์เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าการเชื่อมต่อ Scott มักใช้ในการแปลงระบบสามเฟสเป็นระบบสองเฟส

การเชื่อมต่อสามเฟสซิกแซก

การเชื่อมต่อของหม้อแปลงซิกแซกเกี่ยวข้องกับการแยกแต่ละเฟสที่คดเคี้ยวออกเป็นสองครึ่งเท่ากันโดยครึ่งแรกของแกนหนึ่งและครึ่งหลังของแกนอื่นรูปแบบนี้จะทำซ้ำสำหรับแต่ละเฟสส่งผลให้ส่วนของสองเฟสในแต่ละแขนขาโดยมีหนึ่งม้วนในแต่ละแขนขาเชื่อมต่อที่ปลายทาง

เมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้าที่สมดุลระบบจะยังคงอยู่โดยมีแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำการยกเลิกซึ่งกันและกันสร้างหม้อแปลงเป็นอิมพีแดนซ์สูงต่อแรงดันไฟฟ้าลำดับบวกและลบในระหว่างรัฐที่ไม่สมดุลเช่นความผิดพลาดของพื้นดินขดลวดให้เส้นทางความต้านทานต่ำสำหรับกระแสลำดับศูนย์โดยแยกกระแสไฟฟ้าออกเป็นสามเท่าและส่งกลับไปยังเฟสที่เกี่ยวข้องความต้านทานสามารถปรับได้เพื่อตั้งค่ากระแสไฟพื้นดินสูงสุดหรือหม้อแปลงสามารถใช้กับตัวต้านทานพื้นดินเพื่อรักษาค่าที่สอดคล้องกันในระบบแรงดันไฟฟ้ากลาง

รูปที่ 16: การเชื่อมต่อสามเฟสซิกแซก

หม้อแปลงประเภทแห้งและของเหลว

หม้อแปลงสามเฟสแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: หม้อแปลงประเภทแห้งและหม้อแปลงที่เต็มไปด้วยของเหลวแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะตามวิธีการระบายความร้อนและการก่อสร้าง

หม้อแปลงประเภทแห้ง

รูปที่ 17: หม้อแปลงประเภทแห้ง

หม้อแปลงประเภทแห้งใช้อากาศสำหรับการระบายความร้อนพวกเขาจะถูกแบ่งออกเป็นหม้อแปลงเฟรมเปิดและหม้อแปลงคอยล์แบบหล่อ

Open Frame Transformers: Open Frame Transformers ได้สัมผัสกับแกนและขดลวดที่มีการติดตั้งเรซิ่นและได้รับการออกแบบมาสำหรับพื้นที่ล้อมรอบโดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะรองรับแรงดันไฟฟ้าได้สูงถึง 1,000V และให้กำลังสูงถึง 500 kVAการออกแบบของพวกเขาช่วยให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องการเสียงรบกวนต่ำและการบำรุงรักษาน้อยที่สุดอย่างไรก็ตามลักษณะที่เปิดเผยของพวกเขาจำเป็นต้องมีสภาพแวดล้อมที่ควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน

หม้อแปลงขดลวด Cast-resin: ในหม้อแปลงคอยล์ Cast-resin แต่ละขดลวดจะถูกหล่ออย่างแน่นหนาในอีพ็อกซี่ให้การป้องกันและความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้นพวกเขาสามารถจัดการแรงดันไฟฟ้าได้สูงถึง 36.0 kV และให้กำลังสูงถึง 40 MVAEpoxy encapsulation นำเสนอฉนวนกันความร้อนที่ยอดเยี่ยมความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานต่อความชื้นและสารปนเปื้อนสิ่งนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการตั้งค่าอุตสาหกรรมและกลางแจ้ง

หม้อแปลงที่เต็มไปด้วยของเหลว

รูปที่ 18: หม้อแปลงที่เต็มไปด้วยของเหลว

หม้อแปลงที่เต็มไปด้วยของเหลวจะถูกแช่ในน้ำมันแร่ภายในภาชนะโลหะที่ปิดผนึกสุญญากาศน้ำมันทำหน้าที่เป็นสื่อความเย็นและฉนวนหม้อแปลงเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้พลังงานและแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นโดยมีการจัดอันดับตั้งแต่ 6.0 kV ถึง 1,500 kV และพลังงานสูงถึง 1,000+ MVAน้ำมันแร่ให้ประสิทธิภาพและฉนวนการระบายความร้อนที่เหนือกว่าทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมและยูทิลิตี้ที่มีความต้องการสูง

ภาชนะที่ปิดผนึกสูญญากาศช่วยปกป้องส่วนประกอบจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานและความน่าเชื่อถือหม้อแปลงที่เต็มไปด้วยของเหลวเป็นที่ต้องการสำหรับการกระจายพลังงานขนาดใหญ่เนื่องจากความสามารถในการจัดการโหลดสูงและรักษาประสิทธิภาพที่มั่นคงเพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ทำงานได้อย่างราบรื่นและหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปความร้อนจะต้องกระจายไปอย่างเพียงพอผ่านการแช่น้ำมัน

บทสรุป

การก่อสร้างหม้อแปลงสามเฟสไม่ว่าจะเป็นแกนหรือประเภทเปลือกหอยที่มีค่าในการจัดการฟลักซ์แม่เหล็กและลดการสูญเสียหม้อแปลงประเภทแกนเหมาะสำหรับการทำงานของแรงดันไฟฟ้าสูงในขณะที่หม้อแปลงประเภทเชลล์ให้ความมั่นคงและประสิทธิภาพของคลื่นที่ดีขึ้นหลักการปฏิบัติงานของพวกเขารวมถึงการกระจายฟลักซ์แม่เหล็กที่สมดุลและการจัดวางแกน 120 องศาทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพและการสูญเสียพลังงานลดลงการเชื่อมต่อพิเศษเช่น Scott และ Zig-Zag เพิ่มความสามารถรอบด้านสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะการเลือกระหว่างหม้อแปลงประเภทแห้งและของเหลวขึ้นอยู่กับความต้องการการระบายความร้อนระดับแรงดันไฟฟ้าและสภาพแวดล้อมการทำความเข้าใจรายละเอียดทางเทคนิคและประโยชน์ของประเภทหม้อแปลงที่แตกต่างกันและการกำหนดค่าช่วยให้วิศวกรสามารถเพิ่มประสิทธิภาพระบบพลังงานเพื่อความมั่นคงประสิทธิภาพและอายุยืน

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามอเตอร์ 3 เฟสสูญเสียเฟส?

เมื่อมอเตอร์ 3 เฟสสูญเสียหนึ่งในเฟสของมันเงื่อนไขจะเรียกว่าการวางขั้นตอนเดียวมอเตอร์จะพยายามทำงานต่อไป แต่จะได้รับผลกระทบหลายประการก่อนอื่นมอเตอร์จะผลิตพลังงานน้อยลงและทำงานด้วยการสั่นสะเทือนและเสียงที่เพิ่มขึ้นนอกจากนี้ยังจะดึงกระแสมากขึ้นในสองเฟสที่เหลือซึ่งนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับขดลวดมอเตอร์หากปล่อยให้ทำงานภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้มอเตอร์อาจได้รับความเสียหายและอายุการใช้งานจะลดลงในทางปฏิบัติผู้ปฏิบัติงานจะสังเกตเห็นเสียงฮัมเพลงที่ผิดปกติลดประสิทธิภาพและอาจเพิ่มอุณหภูมิของปลอกมอเตอร์

2. หม้อแปลงสามเฟสคืออะไรที่เชื่อมต่อกันโดยปกติ?

หม้อแปลงสามเฟสเชื่อมต่อในการกำหนดค่าเดลต้า (Δ) หรือการกำหนดค่า WYE (y)การเชื่อมต่อเดลต้าจะเป็นวงปิดที่มีการเชื่อมต่อแบบม้วนหม้อแปลงแต่ละครั้งสร้างสามเหลี่ยมการเชื่อมต่อไวย์เชื่อมต่อแต่ละหม้อแปลงที่คดเคี้ยวไปยังจุดที่เป็นกลางทั่วไปสร้างรูปร่าง 'y'การกำหนดค่าเหล่านี้มีผลต่อระดับแรงดันไฟฟ้าการกระจายของโหลดและวิธีการต่อสายดินในระบบไฟฟ้า

3. เทอร์มินัลของหม้อแปลง 3 เฟสคืออะไร?

หม้อแปลง 3 เฟสมีเทอร์มินัลหกตัวที่ด้านหลักและหกด้านในด้านรองเทอร์มินัลเหล่านี้สอดคล้องกับสามขั้นตอน (a, b และ c) และสิ้นสุดตามลำดับ (H1, H2, H3 สำหรับด้านหลักและ x1, x2, x3 สำหรับด้านรอง)หากหม้อแปลงถูกกำหนดค่าในการเชื่อมต่อ WYE (Y) อาจมีขั้วที่เป็นกลางทั้งในด้านหลักและสองด้าน

4. หม้อแปลง 3 เฟสมีกี่สาย?

หม้อแปลง 3 เฟสมีสายไฟหลักสามสายและสายทุติยภูมิสามสายหากเชื่อมต่อในการกำหนดค่า Delta-Delta หรือ Delta-Wyeหากมีการเชื่อมต่อในการกำหนดค่า Wye-Wye หรือ Wye-Delta อาจมีลวดที่เป็นกลางเพิ่มเติมทั้งสองด้านหลักด้านรองหรือทั้งสองอย่างดังนั้นจึงสามารถมีสายไฟระหว่างสามถึงสี่ในแต่ละด้านขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าและการมีอยู่ของการเชื่อมต่อที่เป็นกลาง

5. 3 เฟสสำหรับ 3 เฟส?

ระบบ 3 เฟสใช้สายเคเบิลพลังงานสามสายแต่ละอันมีการจัดหาไฟฟ้าเฟสหนึ่งเฟสหากระบบมีสายไฟเป็นกลางมันจะมีสายเคเบิลทั้งหมดสี่สายสำหรับระบบที่รวมถึงลวดดิน (พื้นดิน) อาจมีสายเคเบิลห้าสายพร้อมกัน: สายไฟสามเฟสลวดกลางหนึ่งสายและสายดินหนึ่งสาย

6. จะเกิดอะไรขึ้นถ้าหนึ่งเฟสของหม้อแปลง 3 เฟสล้มเหลว?

หากเฟสหนึ่งของหม้อแปลง 3 เฟสล้มเหลวก็สามารถนำไปสู่ปัญหาได้หลายอย่างหม้อแปลงจะไม่สามารถจ่ายพลังงานสามเฟสที่สมดุลส่งผลให้โหลดที่ไม่สมดุลเงื่อนไขนี้อาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปกระแสที่เพิ่มขึ้นในเฟสที่เหลือและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อคุณภาพพลังงานจะลดลงซึ่งนำไปสู่ความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นหรือความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่อาศัยกำลังสามเฟสผู้ประกอบการจะสังเกตเห็นประสิทธิภาพที่ลดลงเสียงรบกวนที่เพิ่มขึ้นและการใช้ระบบไฟฟ้ามากเกินไป

7. การเชื่อมต่อ 3 เฟสที่พบบ่อยที่สุดคืออะไร?

การเชื่อมต่อ 3 เฟสที่พบมากที่สุดคือการเชื่อมต่อ Delta-wye (Δ-y)ในการกำหนดค่านี้การขดลวดหลักจะเชื่อมต่อในการจัดเรียงเดลต้าและม้วนทุติยภูมิเชื่อมต่อในการจัดเรียงไวย์การตั้งค่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายเพราะช่วยให้การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าและเป็นจุดที่เป็นกลางสำหรับการต่อสายดินซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความเสถียรในระบบการกระจายไฟฟ้า

8. พูดถึงแอปพลิเคชันของหม้อแปลง 3 เฟส

การกระจายพลังงาน: พวกเขามีค่าในการส่งและการกระจายพลังงานไฟฟ้าในระยะทางไกลลดระดับแรงดันไฟฟ้าสำหรับการใช้ที่อยู่อาศัยที่ปลอดภัยเชิงพาณิชย์และการใช้งานอุตสาหกรรม

อุปกรณ์อุตสาหกรรม: เครื่องจักรอุตสาหกรรมและไดรฟ์มอเตอร์จำนวนมากต้องการพลังงานสามเฟสสำหรับการทำงานที่มีประสิทธิภาพทำให้หม้อแปลงเหล่านี้ดีในการตั้งค่าอุตสาหกรรม

ระบบ HVAC: ระบบทำความร้อนการระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศขนาดใหญ่มักใช้พลังงานสามเฟสสำหรับคอมเพรสเซอร์และมอเตอร์ของพวกเขา

ระบบพลังงานหมุนเวียน: ใช้ในการตั้งค่าพลังงานหมุนเวียนเช่นโรงไฟฟ้าลมและพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อแปลงและกระจายพลังงานที่เกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ

กริดไฟฟ้า: พวกเขามีบทบาทในสถานีย่อยและกริดพลังงานทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกียร์สูงเพื่อลดระดับการกระจาย