Различия между трехфазным трансформатором и однофазным трансформатором
Трансформаторы являются важными компонентами электрических систем, без них большая часть окружающего нас оборудования, которое мы считаем само собой разумеющимся, была бы невозможна. Отличие трехфазного трансформатора от однофазного заключается в количестве электрических проводников, используемых для соединения вторичных обмоток с нагрузкой. Однофазный трансформатор имеет два проводника, а трехфазный трансформатор обычно имеет три.
Определение
Трансформатор — это устройство, используемое для передачи электрической энергии от одной цепи к другой посредством электромагнитной индукции. Его основная цель — преобразовать одно напряжение переменного тока (AC) с одного уровня на другой. Это достигается за счет изменения магнитной потокосцепления между его входной и выходной обмотками, что осуществляется путем пропускания переменного тока через первичную обмотку.
Трехфазный трансформатор — это тип трансформатора, используемый в электрических системах. Это устройство, имеющее три обмотки или катушки, подключенные к одной и той же трехфазной электрической линии. Первичная обмотка используется для получения напряжения от источника питания, а вторичные обмотки используются для передачи мощности на нагрузку.
Однофазный трансформатор — это трансформатор, который имеет только одну обмотку или катушку и подключен к однофазной электрической линии. Однофазный трансформатор имеет входную катушку и выходную катушку, причем выходная катушка получает электроэнергию от линии.
Функция
Трехфазный трансформатор принимает однофазное входное напряжение и делит его на три фазы. Затем он увеличивает или уменьшает напряжение в зависимости от конфигурации трансформатора. Затем трехфазный выход трансформатора используется для питания устройств нагрузки.
Однофазный трансформатор принимает однофазное линейное напряжение и либо повышает, либо понижает его по мере необходимости в зависимости от конфигурации. Выход однофазного трансформатора используется для питания устройств нагрузки.
Сфера использования
Трехфазные трансформаторы обычно используются в промышленном оборудовании, электродвигателях и когда требуются более высокие уровни напряжения для больших нагрузок. Эти трансформаторы также часто встречаются в линиях распределения электроэнергии и соединениях с электросетями.
Однофазные трансформаторы в основном используются в жилых или небольших коммерческих помещениях, где нагрузки обычно имеют более низкое напряжение. Они также широко используются в цепях управления небольшими двигателями, источниках питания и других подобных устройствах.
Преимущества и недостатки
Основное преимущество трехфазного трансформатора заключается в том, что он более эффективен, чем однофазный трансформатор того же номинала. Это связано с тем, что трехфазный трансформатор имеет в три раза большую мощность или в три раза большую эффективность, чем однофазный трансформатор. Он также требует меньшего тока, что полезно в некоторых приложениях.
Основным недостатком трехфазного трансформатора является то, что он дороже однофазного трансформатора того же номинала. Это связано с тем, что обычно требуется три отдельных обмотки или катушки, в отличие от одной катушки для однофазного трансформатора.
Главное преимущество однофазного трансформатора в том, что он дешевле трехфазного. Это связано с его упрощенной конструкцией, для которой требуется только одна первичная и одна вторичная катушки по сравнению с тремя для трехфазного трансформатора. Он также требует меньшего тока, что полезно в некоторых приложениях.
Основным недостатком однофазного трансформатора является то, что он менее эффективен, чем трехфазный трансформатор. Это связано с его однофазным входом, который требует большего тока для питания той же нагрузки, что и трехфазный вход.
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что разница между трехфазным трансформатором и однофазным трансформатором заключается в количестве электрических проводников, используемых для подключения вторичных обмоток к нагрузке. Трехфазный трансформатор имеет три проводника, а однофазный только два. Они оба имеют свои преимущества и недостатки и используются в различных приложениях в зависимости от их требований.
Однофазные и трехфазные трансформаторы
Однофазные трансформаторы небольшой мощности применяют в качестве сварочных, измерительных, испытательных, специального назначения и для бытовых нужд.
Мощные однофазные силовые трансформаторы служат для трансформации электрической энергии трехфазного тока и для питания специальных промышленных установок. Простейший однофазный трансформатор (рис. 1) состоит из рамообразной магнитной системы, включающей два стержня 5, верхнее 4 и нижнее 5 ярма, обмоток высшего 1 и низшего 2 напряжения.
Левый стержень, если смотреть на трансформатор со стороны выведенных от обмоток ВН концов (отводов), принято обозначать буквой А, правый — X. Чтобы двухстержневую магнитную систему однофазного трансформатора использовать наиболее рационально и трансформатор конструктивно был более компактным, обмотки ВН и НН как бы делят на две части и размещают их на стержнях А и X. Соединив между собой параллельно или последовательно отдельные части обмоток ВН и со-
ответственно НН, от обмоток, размещены на стержне А, выводят их «начала», а на стержне X — их «концы».
Трансформацию трехфазного тока однофазными трансформаторами осуществляют следующим образом: устанавливают рядом три однофазных трансформатора, образующих трехфазную группу, и внешние зажимы обмоток ВН и НН (при трехобмоточных трансформаторах и СН) соединяют в трехфазные электрические схемы (звезда — звезда, звезда — треугольник). Полученная трехфазная трансформаторная группа имеет общую электрическую схему, а электромагнитная система каждого трансформатора работает раздельно.
Рис. 1. Устройство простейшего однофазного трансформатора
Рис. 2. Получение трехфазного трансформатора из трех однофазных: а — схема объединения трех магнитных систем с фазными обмотками в одну трехфазную, б — схема пространственной симметричной магнитной системы трехфазного трансформатора
В трехфазном трансформаторе электрические и электромагнитные системы трех однофазных трансформаторов объединены в одну.
Физическую сторону такого совмещения схематично можно пояснить следующим образом. Если три магнитные системы однофазных трансформаторов с обмотками ВН и НН, размещенными на одном стержне (рис. 2), составить под углом 120° друг к другу, свободные от обмоток стержни примкнуть — состыковать в один, соединить обмотки в трехфазные схемы и подать на одну из них трехфазное напряжение, то и получится трехфазный трансформатор с общей электрической и магнитной системой, состоящей из трех стержней с обмотками и одного центрального стержня без обмоток. Однако исходя из известного положения электротехники о том, что сумма мгновенных значений токов и магнитных полей трехфазной системы равна нулю, магнитный поток в центральном стержне будет отсутствовать, а следовательно, в нем нет необходимости, поэтому его из конструкции магнитной системы удаляют. Полученная при этом трехстержневая пространственная магнитная система (рис. 2, б) является симметричной — у нее длина путей основного магнитного поля каждой фазы одинакова.
Рис. 3. Пространственная (а) и плоская несимметричная магнитная система трехфазного трансформатора с обмотками (б): 1 — элементы навитой ленточной магнитной системы; 2 — стеклобандаж, скрепляющий составной стержень; 3 — изоляционная прокладка стыка стержня
Симметричная магнитная система наиболее совершенна, однако трудности, связанные с технологией изготовления и ремонта трансформаторов с такой магнитной системой, ограничивают ее применение; она используется только в трансформаторах некоторых серий мощностью в основном до 250 кВ-А. На рис. 3, а изображена одна из трехфазных пространственных магнитных систем, применяемая в трансформаторах I и частично II габаритов. Она состоит из трех ленточных магнитных систем, составленных под углом 60° и скрепленных стеклобандажной лентой. Каждая из них навита (намотана) непрерывной (без стыков) электротехнической лентой. Чтобы форма составленного стержня была близка к кругу и в местах стыка. Так как навитая магнитная система неразъемная, то обмотки с помощью специальных станков приходится наматывать («вматывать») непосредственно на стержне. У навитых магнитных систем переход из стержней в ярма плавный, совпадающий с направлением магнитного потока, тем самым исключаются добавочные потери в местах перехода стержней в ярма под прямым углом при применении анизотропной стали. Кроме того, процесс сборки трансформаторов с пространственными магнитными системами может быть полностью механизирован. Однако, по ранее указанным причинам, они нашли применение только в трансформаторах небольшой мощности.
Для упрощения конструкции и технологии сборочно-разборочных операций в трехфазном трансформаторе применяют главным образом плоскую несимметричную магнитную систему (рис. 3, б). Она состоит из трех стержней, расположенных в одной плоскости, и перекрывающих их ярм — верхнего и нижнего. Из рис. 3, б видно, что длина пути А—Б магнитного потока среднего стержня меньше длин пути потока крайних стержней. Асимметрия магнитной системы несколько сказывается на значении токов холостого хода отдельных фаз.
Фазные обмотки на стержнях трехфазной магнитной системы размещаются так же, как и на однофазной, — концентрически соосно и соединяются в трехфазные схемы.
Стоимость изготовления и монтажа одного трехфазного трансформатора ниже стоимости трех однофазных на ту же суммарную мощность. Современные силовые трансформаторы преимущественно имеют трехфазное исполнение. Масса трехфазного трансформатора на 30—35% меньше массы трех однофазных трансформаторов. Кроме того, он экономичнее в работе и обслуживании.
Применение в отдельных случаях однофазных силовых трансформаторов объясняется тем, что одновременное повреждение нескольких фаз маловероятно. Поэтому достаточно иметь один запасной однофазный трансформатор, чтобы в случае аварии заменить поврежденную фазу. Однако в настоящее время однофазные трансформаторы применяют только для очень крупных мощностей, где транспортировка и установка трехфазных трансформаторов, имеющих большие массы и размеры, вызывает значительные трудности.
Различия между трехфазными трансформаторами и однофазными трансформаторами
Хотя трехфазные трансформаторы и однофазные трансформаторы являются различными типами трансформаторных изделий, они оба имеют очень похожие функции и могут играть роль в изменении напряжения и тока, безопасной изоляции и регулировании напряжения, а также играют роль во многих профессиональных областях. играет очень важнейшую роль. Однако трехфазные трансформаторы и однофазные трансформаторы – это всегда разные типы трансформаторов, и между ними есть явные различия:
1. Тип входного и выходного источника питания
Однофазный трансформатор представляет собой устройство, использующее принцип электромагнитной индукции для достижения цели изменения напряжения переменного тока, в котором первичная катушка, вторичная катушка и магнитопровод являются его основными компонентами. При этом стоит отметить, что однофазный трансформатор отличается от трехфазного трансформатора по типам входной и выходной мощности. Прежний вход и выход являются однофазным питанием переменного тока и должны обеспечивать только однофазное питание для однофазных нагрузок. . Вход и выход трехфазного трансформатора представляют собой трехфазный симметричный переменный ток, который может обеспечивать два различных типа источников питания, трехфазный источник питания и однофазный источник питания. А высококачественный трехфазный трансформатор использует три независимые обмотки, которые могут вводить и выводить трехфазную мощность переменного тока с различными методами подключения.
2. Области применения
Поскольку однофазный трансформатор прост по конструкции и невелик по размерам, он больше подходит для использования в низковольтных распределительных сетях с относительно небольшой плотностью нагрузки. Трехфазные трансформаторы широко используются в печати и упаковке, нефтехимии, школах, торговых центрах, лифтах, почтовых и телекоммуникационных средствах, а также различном оборудовании промышленной автоматизации, поскольку их структура отличается и сложнее, чем однофазные трансформаторы. повод. Более того, поскольку трехфазный трансформатор с высоким качеством обслуживания обладает способностью снимать общие помехи электросети и проблемы других нейтральных линий, он может эффективно избегать высокочастотных импульсных помех и шумов, связанных с трансформатором, и может быть хорошо адаптирован к различным сложным условиям применения.
Таким образом, разница между трехфазным трансформатором и односторонним трансформатором в основном отражается на типе входного и выходного источника питания и областях применения. В то же время из приведенного выше введения видно, что трехфазные трансформаторы и однофазные трансформаторы имеют свои особенности и преимущества. Кроме того, для того, чтобы эти трансформаторы функционировали в практическом применении, необходимо строго соблюдать разумный метод работы.
Различия между трёхфазным и однофазным напряжением
Термины «однофазная» и «трехфазная» сеть знакомы любому обывателю, однако далеко не все понимают разницу между этими понятиями. В этой статье мы постараемся доступно объяснить, чем трехфазное напряжение отличается от однофазного, и в каких случаях применяется тот или другой вариант.
Одна фаза
В большинстве случаев бытовые потребители получают электрический ток напряжением 220-230 В, при частоте 50 Гц. Для его подачи применяют один фазный и один нулевой проводник. На фазную линии подают напряжение, а нулевую заземляют на подстанции. Может показаться, что вся суть питания в однофазной сети заключается в перетекании электричества от фазной линии на нулевую.
На практике напряжение на фазе попеременно то повышается на 220 В относительно нулевого значения, то опускается на такую же величину. Говоря техническим языком, происходит «смена полярности». Это провоцирует движение заряженных частиц то в одном, то в другом направлении (отсюда звание такого тока — «переменный»). 50 Гц указывает на периодичность смены полярности на фазе за одну секунду времени. Напряжение, которое замеряется между фазой и нулем, называют фазным.
Интересно! Если быть предельно точным, то степень колебания напряжения тока на фазе относительно нуля доходит до 311 В. Его также называют амплитудным значением напряжения (Um). Что касается величины 220 В, то она является усредненной.
Три фазы
В состав трехфазной схемы входят четыре провода: один «ноль» и три «фазы». Модель поведения каждой фазы полностью соответствует вышеописанному алгоритму в однофазной сети. Частота смены полярности (50 Гц) и значение перепада относительно нуля в этом случае также совпадают.
Главные отличия трехфазной сети от однофазной:
1. Перепады потенциала на каждой фазе происходят не одновременно, а с некоторой задержкой по времени относительно друг друга. Как правило, степень сдвигания соответствует 1/3 периода.
2. Значение напряжения между отдельными фазами достигает 380-400 В. Причина — сдвигание периода колебания между фазными линиями. То есть при максимальном значении напряжения на одном проводе второй может иметь минусовое значение величиной до 150 В и более. Такой тип напряжения называют «межфазным».
Все магистральные линии имеют трехфазное напряжение, однако при разводке питания по отдельным квартирам используют общий «ноль» и одну из фаз. Это позволяет получить стандартную однофазную сеть с фазным напряжением 220 В. На объектах, внутри которых используются схемы и на одну, и на три фазы, рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения итальянского производителя ORTEA. Эта компания производит качественные приборы для однофазных и трехфазных сетей с точностью стабилизации 0,5%.
Плюсы и минусы трехфазной сети
Недостатки трехфазного питания:
• Дороговизна. Для организации проводки требуются дорогостоящие 4-жильные кабели, трехфазные автоматы и УЗО.
• Сложность монтажа. Трехфазная сеть требует использования соответствующих трансформаторов и преобразователей.
Преимущества трехфазной сети:
• Есть возможность подключать мощное оборудование. Технические нормативы предписывают удерживать от использования в однофазной сети электрических приборов суммарной мощностью 12 кВт.
• Снижение потерь при транспортировке электроэнергии. На однофазных линиях такие потери в 6 раз выше.
Большинство мощных электроприборов разрабатываются под трехфазное питания, что благотворно влияет на их КПД и исключает вероятность перекоса фаз. Оборудование данного типа рекомендуется подключать через качественные стабилизаторы напряжения (хороший вариант — трехфазный стабилизатор Orion).