Balansni transformatori
Napon između svake faze trofazne izmjenične mreže i neutralne žice idealno je 220 volti. Međutim, kada se na svaku od faza elektroenergetske mreže priključe različita opterećenja, različite prirode i veličine, ponekad dolazi do prilično značajne neravnoteže faznih napona.
Da su otpori opterećenja jednaki, struje koje teku kroz njih također bi bile međusobno jednake. Njihov geometrijski zbroj bio bi nula. Ali kao rezultat nejednakosti ovih struja u neutralnoj žici, nastaje struja izjednačenja (nulta točka se pomiče) i pojavljuje se napon odstupanja.
Fazni naponi se međusobno mijenjaju i dolazi do fazne neravnoteže... Posljedica takve fazne neravnoteže je povećanje potrošnje električne energije iz mreže i neispravan rad električnih prijamnika, što dovodi do kvarova, oštećenja i prijevremenog trošenja izolacija. U takvoj situaciji sigurnost korisnika je ugrožena.
Za autonomne trofazne izvore energije, neravnomjerno opterećenje faza prepuno je svih vrsta mehaničkih oštećenja. Kao rezultat toga, dolazi do kvara električnih prijamnika, pogoršanja izvora energije, povećane potrošnje ulja, goriva i rashladne tekućine za generator. Na kraju se povećavaju troškovi i električne energije općenito i potrošnog materijala za generator.
Da biste uklonili neravnotežu faza, izjednačili fazne napone, prvo morate izračunati struje opterećenja za svaku od tri faze. Međutim, to nije uvijek moguće učiniti unaprijed. U industrijskim razmjerima, gubici zbog neuravnoteženosti faznog napona mogu biti jednostavno kolosalni, a ekonomski učinak u određenoj mjeri razoran.
Za otklanjanje negativnih trendova potrebno je primijeniti fazno uravnoteženje... U tu svrhu koriste se tzv. balun transformatori.
U trofaznom transformatoru fazni namoti i višeg i nižeg napona su spojeni u zvijezdu, ugrađen je dodatni uređaj za uravnoteženje u obliku dodatnog namota koji okružuje visokonaponske namote. Ovaj dodatni namot je dizajniran da izdrži trajnu struju nazivnog opterećenja transformatora, tj. za nazivnu struju jedne faze. Namot je uključen u prekid neutralne žice transformatora iz sljedećeg izračuna.
U slučaju izjednačenja struje u neutralnom vodiču, zbog neuravnoteženog opterećenja, tokovi nulte sekvence u magnetskom krugu (namoti radnih transformatora) bit će u potpunosti kompenzirani suprotno usmjerenim tokovima nulte sekvence balansnog namota. Uostalom, neravnoteža faznog napona je potpuno spriječena.
Dijagram ožičenja namota trofaznog transformatora za uravnoteženje faza prikazan je na slici 1.
Riža. 1. Uređaj transformatora za uravnoteženje
1) Trostupanjski magnetski krug trofaznog transformatora.
2) Visokonaponske zavojnice.
3) Namoti niskog napona.
4) Namatanje iz kompenzacijskih zavoja.
5) Klinovi za razmak.
6) Kraj kompenzacijskog namota spojen na neutralni dio namota niskog napona.
7) Kraj kompenzacijske zavojnice koji je izvučen.
Energetske karakteristike takvih transformatora, gubici u praznom hodu, kratkog spoja i drugih, od dodavanja uređaja za uravnoteženje, gotovo se ne mijenja, ali se gubici električne energije u mreži značajno smanjuju. S nejednolikim faznim opterećenjem, sustav faznog napona je simetričan na isti način kao kod spajanja namota prema shemi zvijezda-cik-cak.
Balansni transformator TST
Proračuni i eksperimenti istraživača pokazali su da s ispravnim usklađivanjem zavoja kompenzacijskih i radnih namota, napon na kompenzacijskom namotu transformatora s uređajem za uravnoteženje, jednak nazivnoj struji u neutralnom vodiču, doseže vrijednost nazivnog faznog napona uravnoteženja na neutralnom dijelu namota s niskim EMF naponom nulte sekvence koji proizlazi iz radnih namota do nule.
Ovaj dizajn značajno smanjuje otpor nulte sekvence trofaznog energetskog transformatora. To daje značajno povećanje jednofaznih struja kratkog spoja i jedna je od glavnih prednosti balun transformatora, jer omogućuje pouzdano i jednostavno podešavanje relejna zaštita i njegov pouzdan rad u kratkom spoju.
Osim toga, destruktivni učinak velike jednofazne struje kratkog spoja na namote takvog balansnog transformatora mnogo je manji od struje kratkog spoja u nedostatku balansnog namota, budući da je destruktivni snažni asimetrični tok nulte sekvence sada je u potpunosti nadoknađen.