1.12. Многообмоточные трансформаторы

Многообмоточным называют трансформатор, у которого на каждом стержне магнитопровода имеется более двух электрически не связанных обмоток. В энергетических системах широко применяются трехобмоточные трансформаторы, связывающие электрические сети с различными напряжениями U₁, U₂ и U₃. Обычно трехобмоточные трансформаторы имеют одну первичную и две вторичных обмотки. Такие трансформаторы выпускаются как в однофазном (рис.1.42), так и в трехфазном исполнении, которые могут иметь группы соединений Y/Y₀/-12-11 и Y₀//-11-11. Применение трехобмоточных трансформаторов позволяет уменьшить стоимость оборудования по сравнению с эквивалентной группой обычных трансформаторов.

Если обмотки трехобмоточного трансформатора рассчитаны на три различных напряжения, то в справочниках они обозначаются как ВН – обмотка высшего напряжения , СН – обмотка среднего напряжения и НН – обмотка низшего напряжения. За номинальную мощность трехобмоточного трансформатора принимается номинальная мощность его наиболее мощной обмотки.

Рис.1.42. Схема трехобмоточного трансформатора

Токи, напряжения и сопротивления других обмоток, при составлении схемы замещения, принято приводить к обмотке с наибольшей мощностью. Если вторичные обмотки приведены к первичной, то используются коэффициенты трансформации

, (1.94)

и уравнения для приведения

(1.95)

Как и у обычных трансформаторов ток, создающий основной магнитный поток, равен току холостого хода и равен сумме комплексов токов отдельных обмоток

. (1.96)

При анализе работы трехобмоточного трансформатора часто намагничивающим током пренебрегают и считают, что

(1.97)

На основании второго закона Кирхгофа для каждой из обмоток схемы рис.1.41 можно записать

(1.98)

где - комплексы полных сопротивлений обмоток.

Используя уравнения 1.96 и 1.98 можно составить схему замещения трехобмоточного трансформатора (рис.1.43).

Рис.1.43. Схема замещения трехобмоточного транс­форма­тора

Схема замещения позволяет при известных паспортных данных трансформатора и заданных сопротивлениях нагрузки определять токи и напряжения обмоток, а также потери в них.

Из уравнения 1.96 следует, что при изменении любого из токов нагрузки, например I₂, так же происходит изменение токов I₁ и I₃, таким образом ,чтобы действующее значение тока I₀ осталось постоянным, то есть чтобы выполнялось равенство намагничивающих сил. Изменение тока в ветви, где не изменялась нагрузка, является нежелательным, поэтому стараются сделать так чтобы для выполнения равенства намагничивающих сил в большей степени менялся ток I₁. Для этого надо сделать сопротивление Z₁ как можно меньшим. Поскольку активное сопротивление обмотки уменьшить сложно уменьшают реактивное. При концентрическом расположении трех обмоток на стержне наименьшее сопротивление, за счет реактивных составляющих, имеет обмотка, расположенная в середине, поэтому обмотку 1 располагают между обмотками 2 и 3.

Для определения параметров схемы замещения трехобмоточного трансформатора производится три опыта короткого замыкания, соответствующие трем возможным парам сочетаний обмоток (рис.1.44). Схема рис.1.44а соответствует проведению опыта короткого замыкания во второй обмотке, к первой подводится напряжение питания, а третья не используется. В схеме рис.1.44.б закорачивается третья обмотка, напряжение подводится к первой, а вторая не используется. В схеме рис.1.44в не используется первая обмотка, напряжение питания подводится ко второй обмотке, а третья закорачивется. Из этих опытов, как для обычных двухобмоточных трансформаторов, определяются комплексы полных сопротивлений обмоток.

Рис.1.44. Схемы проведения опыта короткого замыкания в трехобмоточном трансформаторе

(1.99)

Решая совместно систему уравнений (1.99) находят значения комплексов полных сопротивлений обмоток трансформатора

(1.100)

В каталогах трансформаторов приводятся процентные значения напряжений u_к% для каждой пары обмоток. Например, для трансформатора ТДТН-25000/250 в каталоге приводятся следующие данные:

Тип	Потери, кВт		Напряжения короткого замыкания, uк%			i0%
	Рх	Рк	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТДТН-25000/250	50	135	12,5	20	6,5	1,2

По данным каталога можно определить параметры схемы замещения трансформатора, используя следующие уравнения:

(1.101)