Transformadores de balanceamento

A tensão entre cada fase da rede CA trifásica e o fio neutro é idealmente de 220 volts. No entanto, quando cargas diferentes, de natureza e tamanho diferentes, são conectadas a cada uma das fases da rede elétrica, às vezes ocorre um desequilíbrio bastante significativo das tensões de fase.

Se as resistências de carga fossem iguais, as correntes fluindo através delas também seriam iguais entre si. Sua soma geométrica seria zero. Porém, como resultado da desigualdade dessas correntes no fio neutro, surge uma corrente de equalização (o ponto zero é deslocado) e surge uma tensão de desvio.

As tensões de fase mudam uma em relação à outra e um desequilíbrio de fase é encontrado... A consequência de tal desequilíbrio de fase é um aumento no consumo de eletricidade da rede e operação inadequada de receptores elétricos, o que leva a quebras, danos e desgaste prematuro de o isolamento. Em tal situação, a segurança dos usuários fica comprometida.

Para fontes de energia trifásicas autônomas, a carga desigual das fases está repleta de todos os tipos de danos mecânicos. Como resultado, há mau funcionamento dos receptores elétricos, deterioração das fontes de energia, aumento do consumo de óleo, combustível e refrigerante do gerador. No final, aumentam os custos tanto da eletricidade em geral quanto dos consumíveis para o gerador.

Para eliminar o desequilíbrio de fase, equalizar as tensões de fase, deve-se primeiro calcular as correntes de carga para cada uma das três fases. No entanto, nem sempre é possível fazer isso com antecedência. Em escala industrial, as perdas devido ao desequilíbrio de tensão de fase podem ser simplesmente colossais e o efeito econômico até certo ponto devastador.

Para eliminar tendências negativas, você precisa aplicar balanceamento de fase... Para isso, são utilizados os chamados transformadores balun.

Em um transformador trifásico, os enrolamentos de fase da tensão mais alta e mais baixa são conectados em estrela, um dispositivo de balanceamento adicional é construído na forma de um enrolamento adicional que envolve os enrolamentos de alta tensão. Este enrolamento adicional é projetado para suportar a corrente contínua da carga nominal do transformador, ou seja, para a corrente nominal de uma fase. O enrolamento está incluído na quebra do fio neutro do transformador a partir do cálculo a seguir.

No caso de equalização de corrente no condutor neutro, devido a uma carga desequilibrada, os fluxos de seqüência zero no circuito magnético (enrolamentos dos transformadores em operação) serão totalmente compensados ​​pelos fluxos de seqüência zero de sentido oposto do enrolamento de balanceamento. Afinal, o desequilíbrio de tensão de fase é totalmente evitado.

O diagrama de fiação dos enrolamentos de um transformador trifásico de balanceamento de fases é mostrado na Figura 1.

Arroz. 1. O dispositivo do transformador de balanceamento

1) Circuito magnético de três estágios de um transformador trifásico.

2) Bobinas de alta tensão.

3) Enrolamentos de baixa tensão.

4) Enrolamento de voltas de compensação.

5) Cunhas de espaçamento.

6) A extremidade do enrolamento de compensação conectada à parte neutra dos enrolamentos de baixa tensão.

7) A extremidade da bobina de compensação que é retirada.

As características de energia de tais transformadores, perdas ociosas, curto-circuito e outros, já que a adição de um dispositivo de balanceamento, quase não muda, mas as perdas de eletricidade na rede são significativamente reduzidas. Com carregamento de fase não uniforme, o sistema de tensão de fase é simétrico da mesma forma que ao conectar os enrolamentos de acordo com o esquema estrela-zigue-zague.

Transformador de balanceamento TST

Os cálculos e experimentos dos pesquisadores mostraram que, com a correspondência correta das voltas dos enrolamentos de compensação e de trabalho, a tensão no enrolamento de compensação do transformador com o dispositivo de balanceamento, igual à corrente nominal no condutor neutro, atinge o valor do balanceamento da tensão nominal de fase na parte neutra dos enrolamentos com baixa tensão EMF de sequência zero decorrente dos enrolamentos operacionais para zero.

Esse projeto reduz significativamente a resistência de seqüência zero de um transformador de potência trifásico. Isso proporciona um aumento significativo nas correntes de curto-circuito monofásico e é uma das principais vantagens dos transformadores balun, pois fornece ajuste confiável e fácil proteção de relé e sua operação de curto-circuito confiável.

Além disso, o efeito destrutivo de uma grande corrente de curto-circuito monofásica nos enrolamentos de tal transformador de balanceamento é muito menor do que a corrente de curto-circuito na ausência de um enrolamento de balanceamento, uma vez que o poderoso fluxo assimétrico de sequência zero destrutivo agora está totalmente compensado.