Два трансформатора в цепи

Как будет правильно соединить два идентичных транса, если нужно:
-увеличить ток
-удвоить напряжение

Для первого варианта вижу простое соединение вторичек параллельно и затем выпремитель.Так?
А по второму пункту как лучше?

вторички паралельно — удваиваем ток
вторички полседовательно — удваиваем напряжение

А можно ведь и после выпрямителя соединить. вот и вопрос у кого есть опыт.
В чем разница?

Для увеличения тока я бы сделал две однополупериодные схемы и соединил бы с соответствующей фазировкой. получилась бы двухполупериодная схема со средней точкой.

Самое правильное и граммотное решение.
1. Напряжение между первичной и вторичной обмоткой остается прежним.
2. Отсутствует разница напряжений вторичных обмоток, снижающая КПД тр-ров за счет нагрева. (Идеально одинаковых трансформаторов, увы, не существует.)
3. Экономия диодов вдвое.
4. Все свойства мостовой схемы остаются прежними.
Это если нужно увеличить ток нагрузки вдвое.
Если нужно увеличить напряжение вдвое, то я бы сделал два отдельных выпрямителя и соединил бы их последовательно.
В этом случае применение двух одинаковых тр-ров необязательно. Тр-ры могут быть разными. Можно получить несколько разных напряжений. Например соединив два выпрямителя (можно и больше) на напряжение 600 В и 2000 В получаем: 600 В для питания экранной сетки и 2600 В для питания анодной цепи. Однако следует учитывать, что через выпрямитель 600 В будет протекать сумма токов экранной и анодной цепи. Соответственно необходимо это учесть при выборе трансформатора и диодов выпрямителя.

Для увеличения тока я бы сделал две однополупериодные схемы и соединил бы с соответствующей фазировкой. получилась бы двухполупериодная схема со средней точкой.
Самый неправильный вариант.

Не надо его путать с двухполупериодной схемой на ОДНОМ трансформаторе (ОДНОМ магнитопроводе).

Читать так же: Цепь состоит из 3 параллельных участков

Однополупериодный выпрямитель производит постоянную составляющую, которая протекая по обмотке трансформатора подмагничивает магнитопровод.
Ток подмагничивания производит постоянный магнитный поток который снижает магнитную проницаемость магнитопровода, что приводит к его насыщению задолго до достижения номинальной мощности.

Двухполупериодный выпрямитель на одном магнитопроводе состоит из двух однополупериодных. Каждый из этих однополупериодных выпрямителей производит ток подмагничивания, однако эти токи производят нмагнитные потоки ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ направлений, и таким образом подмагничивание сердечника отсутствует. Транс работает на 100% мощности.

Когда два однополупериодных выпрямителя собраны на РАЗНЫХ трансах, на ОТДЕЛЬНЫХ магнитопроводах, они остаются однополупериодными, как их не соединяй.
Каждый из этих трансов будет способен работать лишь с пониженной мощностью.

Поэтому, если надо сложит напряжения, надо либо соединить вторичные обмотки последовательно с правильной фазировкой, либо вторичную обмотку каждого транса нагрузить на мостовой выпрямитель, а выпрямители соединить последовательно. В этом случае фазировка обмоток не имеет значения.

Не надо его путать с двухполупериодной схемой на ОДНОМ трансформаторе (ОДНОМ магнитопроводе).

К словам Сергея можно добавить то, что это очень удобное и правильное решение еще и в связи с тем, что конденсаторы фильтра питания не обязательно использовать на все суммарное выходное напряжение, а можно использовать на те напряжения+запас по напряжению (процентов 20-25 достаточно), которые выдает каждый из этих мостов отдельно. Практический пример.
В блоке питания усилителя мощности с вых. напряжением +3 кВ у меня используется два одинаковых трансформатора мощностью по 1 кВт.каждый.
Каждый из этих трансформаторов имеет три вых.обмотки и три моста
на диодах КД206В, вых. напряжение по постоянке на выходе каждого моста по 500 В, мосты включены последовательно, а параллельно к ним конденсаторы фильтра МБГО 100 мкф х 1 кВ., получается в общей сложности цепочка из 6 -и мостов и 6-и конденсаторов, удобно то, что нет необходимости выравнивать напряжения на конденсаторах фильтров с помощю делителей на основе резисторов, (особенно важно, если используются
электролитические конденсаторы в фильтрах питания)
т.к. напряжение на выходе каждого моста не превышает предельного значения и можно получить любое анодное напряжение с шагом 500 В. Т.е. 500-1000-1500-2000-2500-3000.

А параллельно, выходные обмотки включать крайне нежелательно, как бы они не были похожи, т.к. из за ассимметрии обмоток, по ним будет протекать ток, только нагревающий трансформаторы и т.п. и может резко увеличиться ток покоя трансформаторов.
Если уж надо увеличить ток нагрузки, надо постовить два моста на выходы, т.е. на выходе каждой обмотки свой мост, а выходы мостов включить в параллель. Т.е. собрать элемент «ИЛИ».
-Это будет правильное решение.
73! UA4UDJ ex:UA4UBJ Николай. Саранск.
Удачи!

Serge A. Pasko
«Не надо его путать с двухполупериодной схемой на ОДНОМ трансформаторе (ОДНОМ магнитопроводе). «

Сергей, спасибо.
Я это не учел. И на старуху бывает проруха.
Спасибо.

Использовал два тр-ра ТН61, каждый со своим мостовым выпрямителем. Выходы выпрямителей включены параллельно. При замере цифровым вольтметром выходных напряжений, последние совпадали с точностью до десятых долей вольта!
Это хорошо, что Вам так повезло. Впрочем разница в десятые доли Вольта, даже не из-за трансов, а из-за диодов, может привести к разнице в нагрузке на трансы в несколько Ампер, т.е. один транс перегружен, а другой недогружен.

Возможна и более тяжёлая картина, один транс перегружен на одном полупериоде, а другой на другом. В результате опять появляется постоянная составляющая тока обмотки в обоих трансах, подмагничивание, падение мощности и перегрев.

Самая хорошая схема для больших токов такова:

ТН-61 имеет несколько обмоток. Соединяем их последовательно и делаем два выпрямителя ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫХ со средней точкой.
Включаем эти выпрямители последовательно.

Трансы будут нагружены одинаково.
Нагрузка по току на диоды упадёт вдвое.
Падение напряжения на диодных переходах упадёт вдвое, что для низковольтных схем существенно.
Суммарная мощность, рассеиваемая диодами упадёт вдвое.
Количнство диодов в этой схеме в 2 раза меньше, не 8, а 4 шт.
Нагрузка по обратному напряжению на диоды возрастёт вдвое, но для низковольтных схем это не существенно.

Источник

§ 2.2. Параллельная работа трансформаторов

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединении одноименные зажимы трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети (рис. 2.7, а).

Рис. 2.7. Включение трансформаторов на параллельную работу

Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности необходимо для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в случае аварии в каком-либо трансформаторе или отключения его для ремонта. Это также целесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки, например когда мощность нагрузки значительно меняется в различные часы суток. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один или несколько трансформаторов для того, чтобы нагрузка трансформаторов, оставшихся включенными, была близка к номинальной. В итоге эксплуатационные показатели работы трансформаторов (КПД и сosφ₂) будут достаточно высокими.

Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов при следующих условиях:

1. При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации: k_I = k_II= k_III=… При несоблюдении этого условия, даже в режиме х.х., между параллельно включенными трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов (рис. 2.8, а):

Рис. 2.8. Появление напряжения ∆U при несоблюдении условий включения трансформаторов на параллельную работу

При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением х.х. (с меньшим коэффициентом трансформации) оказывается перегруженным, а трансформатор равной мощности, но с большим коэффициентом трансформации — недогруженным. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, то приходится снижать общую нагрузку. При значительной разнице коэффициентов трансформации нормальная работа трансформаторов становится практически невозможной. Однако ГОСТ допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ±0,5% их среднего значения:

где — среднее геометрическое значение коэффициентов трансформации.

2. Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения. При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U, под действием которого возникнет значительный уравнительный ток. Так, если включить на параллельную работу два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, но один из них принадлежит к нулевой (Y/Y—0), а другой — к одиннадцатой (Y/A—11) группам соединения, то линейное напряжение U₂_I первого трансформатора, будет больше линейного напряжения U₂_II второго трансформатора в раз (U₂_I / U₂_II = ). Кроме того, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30° (рис. 28, б). В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U. Для определения величины ∆U воспользуемся построениями рис. 28, б: отрезок ОА равен U₂_II/2 или, учитывая, что U₂_II = U₂_I /, получим ОА = 0,5U₂_I. Следовательно, треугольник, образованный векторами напряжений U₂_I, U₂_II и ∆U — равнобедренный, а поэтому разностное напряжение ∆U = U₂_II. Появление такого разностного напряжения привело бы к возникновению во вторичной цепи трансформаторов уравнительного тока, в 15—20 раз превышающего номинальный ток нагрузки, т. е, возникла бы аварийная ситуация. Величина ∆U становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединения (∆U = 2U₂), так как в этом случае векторы линейных вторичных напряжений окажутся в противофазе (см. рис. 2.3, б).

3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к. з.: . Соблюдение этого условия необходимо для того, чтобы общая нагрузка распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям.

С некоторым приближением, пренебрегая токами х.х., можно параллельно включенные трансформаторы заменить их сопротивлениями к.з. z_kI и z_kII и тогда от схемы, показанной на рис. 2.9, а, можно перейти к эквивалентной схеме (рис. 2.9, б). Известно, что токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям:

Умножим обе части равенства (2.7) на I_II_номU_ном/(I_1номU_ном), левую часть — на U_ном/U_ном, а правую часть — на 100/100, получим

рис. 2.9. К понятию о распределении нагрузки при параллельной работе трансформаторов.

Из соотношения (2.9) следует, что относительные мощности (нагрузки) параллельно работающих трансформаторов обратно пропорциональны их напряжениям к.з. Другими словами, при неравенстве напряжений к.з. параллельно работающих трансформаторов больше нагружается трансформатор с меньшим напряжением к.з. В итоге это ведет к перегрузке одного трансформатора (с меньшим u_к) и недогрузке другого (с большим u_к). Чтобы не допустить перегрузки трансформатора, необходимо снизить общую нагрузку. Таким образом, неравенство напряжений к.з. не допускает полного использования по мощности параллельно работающих трансформаторов.

Учитывая, что практически не всегда можно подобрать трансформаторы с одинаковыми напряжениями к.з., ГОСТ допускает включение трансформаторов на параллельную работу при разнице напряжений к.з. не более чем 10% от их среднего арифметического значения. Разница в напряжениях к.з. трансформаторов тем больше, чем больше эти трансформаторы отличаются друг от друга по мощности. Поэтому ГОСТ рекомендует, чтобы отношение номинальных мощностей трансформаторов, включенных параллельно, было не более чем 3:1.

Помимо соблюдения указанных трех условий необходимо перед включением трансформаторов на параллельную работу проверить порядок чередования фаз, который должен быть одинаковым у всех трансформаторов.

Соблюдение всех перечисленных условий проверяется фазировкой трансформаторов, сущность которой состоит в том, что одну пару, противоположно расположенных зажимов на рубильнике (см. рис. 2.7, б), соединяют проводом и вольтметром V₀ (нулевой вольтметр) измеряют напряжение между оставшимися несоединенными парами зажимов рубильника. Если вторичные напряжения трансформаторов равны, их группы соединения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольтметра V₀ равны нулю. В этом случае трансформаторы можно подключать на параллельную работу. Если вольтметр V_Q покажет некоторое напряжение, то необходимо выяснить, какое из условий параллельной работы нарушено. Необходимо устранить это нарушение и вновь провести фазировку трансформаторов. Следует отметить, что при нарушении порядка следования фаз вольтметр V₀ покажет двойное линейное напряжение. Это необходимо учитывать при подборе вольтметра, предел измерения которого должен быть не менее двойного линейного напряжения на вторичной стороне трансформаторов.

Общая нагрузка всех включенных на параллельную работу трансформаторов S не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов: S≤∑S_HO_М_X .

Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами определяется следующим образом:

где S_x — нагрузка одного из параллельно работающих трансформаторов, кВА; S—общая нагрузка всей параллельной группы, кВА; S —напряжение к.з. данного трансформатора, %; S_HOM_._X — номинальная мощность данного трансформатора, кВА. В выражении (2.10)

Пример 2.1. Три трехфазных трансформатора с одинаковыми группами соединения включены параллельно (см. рис. 2.7, a) на общую нагрузку 5000 кВ А Трансформаторы имеют следующие данные S_ном1 = 1000 кВ-А, и_k₁ = 6,5%, S_ном11=1800 кВ-А, и_k₁₁= 6,65%, S_ном_III = = 2200 кВ-А, и_k₁₁_I = =6,3%. Определить нагрузку каждого трансформатора

Р е ш е н и е. По (2.11) определим

По (2.10) определим нагрузку каждого трансформатора:

т. е. третий трансформатор оказался перегруженным на [(2250 — 2200)/2200]100 = 2,3%.

Для устранения этой перегрузки следует снизить внешнюю нагрузку трансформаторов на 2,3%, т. е. уменьшить ее до S‘=S—2,3S/100=5000-2,3 5000/100=4885 кВ·А.

В этом случае суммарная мощность трансформаторов будет использована лишь на 97,7%.

1. Что такое группа соединения и как она обозначается?

2. Какие группы соединения предусмотрены ГОСТом?

3. Как из основной группы соединения можно получить производную?

4. Как изменится отношение линейных напряжений трансформатора, если нулевую группу соединения изменить на 11-ю?

5. Какие условия необходимо соблюдать при включении трансформаторов на параллельную работу?

6. Что такое фазировка трансформатора и как она выполняется?

Источник