Зигзагообразная обмотка трансформатора — это обмотка трансформатора специального назначения с зигзагообразным или «взаимосвязанным звездным» соединением, таким образом, что каждый выход представляет собой векторную сумму двух (2) фаз, смещенных на 120°. [1] Она используется в качестве заземляющего трансформатора , создавая отсутствующее нейтральное соединение из незаземленной 3-фазной системы, чтобы обеспечить заземление этой нейтрали в опорную точку земли ; для выполнения подавления гармоник, поскольку они могут подавлять триплетные (3-я, 9-я, 15-я, 21-я и т. д.) гармонические токи; [2] для подачи 3-фазного питания в качестве автотрансформатора (выступающего в качестве первичной и вторичной обмотки без изолированных цепей); [3] и для подачи нестандартного, сдвинутого по фазе, 3-фазного питания. [1]
.svg/1280px-Zigzag_Transformer_(Vector_Schematic).svg.png){kind=spacer}
Девятиобмоточные трехфазные трансформаторы обычно имеют три первичные и шесть идентичных вторичных обмоток, которые могут использоваться в зигзагообразном соединении обмоток, как показано на рисунке. [1]
Обычный шестиобмоточный, заземляющий трансформатор или зигзагообразная группа [1] с тем же количеством обмоток и сердечников, что и у обычного трехфазного трансформатора, также может использоваться при зигзагообразном соединении обмоток.
Во всех случаях первая катушка на каждом зигзагообразном сердечнике обмотки соединена противоположно второй катушке на следующем сердечнике. Затем все вторые катушки связаны вместе, чтобы сформировать нейтраль, а фазы соединены с первичными катушками. Каждая фаза, таким образом, соединяется с каждой другой фазой, и напряжения компенсируются. Таким образом, через нейтральную точку будет проходить незначительный ток, поскольку зигзаг имеет высокое положительное и отрицательное последовательное полное сопротивление с низким нулевым последовательным полным сопротивлением, которое может быть связано с землей. [4]
Каждая из трех «ветвей» разделена на две секции. Две половины каждой ветви имеют одинаковое количество витков и намотаны в противоположных направлениях. При заземленной нейтрали во время короткого замыкания фазы на землю треть тока возвращается в ток короткого замыкания, а оставшаяся часть должна пройти через две из трех фаз при использовании для получения точки заземления из источника треугольника. [5]
Если одна или несколько фаз замыкаются на землю, напряжение, приложенное к каждой фазе трансформатора, больше не находится в равновесии; потоки в обмотках больше не противодействуют. (Используя симметричные компоненты , это I a0 = I b0 = I c0 .) Ток нулевой последовательности (замыкание на землю) существует между нейтралью трансформатора и замыкающей фазой. Целью зигзагообразного трансформатора в этом приложении является обеспечение обратного пути для замыканий на землю в системах, соединенных треугольником. При незначительном токе в нейтрали в нормальных условиях трансформатор с недостаточным размером (не способный выдерживать постоянную нагрузку замыкания) может использоваться только в качестве кратковременного номинала, при условии, что неисправная нагрузка будет автоматически отключена в состоянии замыкания. Сопротивление трансформатора не должно быть слишком низким для желаемого максимального тока замыкания. Сопротивление может быть добавлено после суммирования вторичных обмоток для ограничения максимальных токов замыкания (путь 3 I o ). [6]
Для достижения сдвига фазы вектора можно использовать комбинацию обмоток Y (звезда или звезда), дельта и зигзаг . Например, электрическая сеть может иметь сеть передачи из трансформаторов звезда/звезда 110 кВ/33 кВ, с дельта/звезда 33 кВ/11 кВ для высоковольтной распределительной сети. Если требуется преобразование непосредственно между сетью 110 кВ/11 кВ, то можно использовать трансформатор звезда/треугольник 110 кВ/11 кВ. Проблема в том, что у дельты 11 кВ больше нет точки отсчета заземления. Установка зигзагообразного трансформатора вблизи вторичной стороны трансформатора 110 кВ/11 кВ обеспечивает необходимую точку отсчета заземления. [7]
Зигзагообразные трансформаторы часто требуются коммунальным службам при подключении трехфазных инверторов (обычно для возобновляемых источников энергии ) к сети для обеспечения стабильного нейтрального напряжения и предотвращения чрезмерных напряжений фаза-земля. Это также защищает коммутационные устройства внутри инверторов, которые обычно представляют собой биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). [8]