З'єднання в зигзаг застосовують, щоб нерівномірне навантаження вторинних обмоток розподілити більш рівномірно між фазами первинної мережі і навіть при нерівномірному навантаженні зберегти магнітне рівновагу.
З'єднання в зигзаг однофазного трансформатора
розглянемо на двох типових прикладах.
1. Трансформатор живить трьохпровідний мережу, як показано на малюнку 1, а. Вторинна обмотка II розділена на чотири рівні частини 3, 4, 5 і 6. Послідовно з'єднані частини обмотки: 3 на лівому стрижні і 6 - на правому стрижні, 4 - на правому стрижні і 5 - на лівому стрижні. Таким чином, кожна половина обмотки складається з двох частин: одна з них - на лівому, а інша - на правому стрижні.
Малюнок 1. Приклади з'єднання в зигзаг однофазних трансформаторів.
Припустимо найбільш несприятливий випадок: навантажена тільки одна половина вторинної обмотки. Точками на малюнку 1, а показані початку частин обмотки, стрілками - напрямки струмів. Неважко бачити, що струм навантаження в рівній мірі впливає на обидві половини 1 і 2 первинної обмотки I. Дійсно, чверть вторинної обмотки 5 діє на половину 1 первинної обмотки так само, як чверть обмотки 4 діє на половину обмотки 2. Тому магнітне рівновагу майже не порушується.
2. Трансформатор живить двухполуперіодний випрямляч за схемою з нульовим виводом. В цьому випадку вторинні обмотки трансформатора потрібно з'єднати в зигзаг, але, щоб зрозуміти, навіщо потрібна така сполука, розглянемо малюнок 1, б.
На ньому показаний однофазний трансформатор з двома вторинними обмотками, між якими виведена середня (нульова) точка 0. Вона є негативним полюсом випрямляча. У кожній вторинної обмотці за позитивний напрямок приймається напрямок від нульової точки до їх зовнішнім кінців a і b, що відповідно збігається з проводять напрямком вентилів В1 і В2. Напрямок струму в позитивний напівперіод показано зеленими стрілками, в негативний - жовтими. Несприятлива особливість цієї схеми полягає в тому, що по вторинних обмоток трансформатора проходить струм одного напрямку, тобто струм, що містить не тільки змінну, але і постійну складові. Постійна складова насичує муздрамтеатр, а насичення, як пояснено в статті " Поняття про магнітне рівновазі трансформатора ", Порушує роботу трансформатора, збільшує намагнічує струм і породжує вищі гармоніки.
Можна, однак, так з'єднати обмотки трансформатора, що і постійна, і змінна складові будуть повністю компенсуватися. Таке з'єднання показано на малюнку 1, ст. Розглядаючи цей малюнок, неважко бачити, що первинна обмотка I трансформатора складається з двох частин 1 і 2, розташованих на різних стрижнях і з'єднаних паралельно. Вторинна обмотка II з'єднана в зигзаг. В позитивний напівперіод (зелені стрілки) працює половина вторинної обмотки, причому частини 4 (вторинна обмотка) і 2 (первинна обмотка), розташовані на правому стрижні, взаємодіють так само, як частини 1 і 5 на лівому стрижні. В негативний напівперіод (жовті стрілки) працює друга половина вторинної обмотки: взаємодії частин 1 і 3 на лівому стрижні і 2 і 6 на правому - однакові.
З'єднання в зигзаг - зірку трифазного трансформатора
Первинні обмотки трансформаторів з'єднані в зірку , Вторинні в зигзаг - зірку (рисунок 2, а). Для цього вторинна обмотка кожної фази складається з двох половин: одна половина розташована на одному стрижні, інша - на іншому. Кінець, наприклад x 1, з'єднаний з кінцем (а не з початком!) Y 2 і так далі. Почала a 2, b 2 і c 2 з'єднані і утворюють нейтраль. До початків a 1, b 1, c 1 приєднують лінійні проводи вторинної мережі. При такому з'єднанні електрорушійні сили (е. Д. С.) Обмоток, розташованих на різних стрижнях, зрушені на 120 °; векторна діаграма е. д. з. вторинної обмотки приведена на малюнку 2, б.
Ця векторна діаграма побудована в такий спосіб. Припустимо, що з'єднані кінці x 1, y 1, c 1 і отримана діаграма (рисунок 2, в). Потім припущено, що з'єднані початку a 2, b 2, c 2. Це відповідає діаграмі на рисунку 2, г, поверненою щодо діаграми на малюнку 2, в на 180 °. Нарешті, відповідно до схеми на малюнку 2, а вироблено геометричне складання векторів, які зображені на малюнках 1, в і г.
Малюнок 2. З'єднання в зигзаг - зірку трифазного трансформатора.
Літерами a 1, b 1, c 1, a 2, b 2, c 2 позначені початку вторинних обмоток, буквами x 1, y 1, z 1, x 2, y 2, z 2 - їх кінці електрорушійної сили вторинних обмоток: e '1, e' 2, e '3, e' '1, e' '2, e' '3, лінійні напруги E 1, E 2, E 3
З'єднання в зигзаг - зірку дорожче з'єднання в зірку, так як вимагає більшого числа витків. Дійсно, при послідовному з'єднанні двох половин обмотки, розташованої на одному стрижні, їх е. д. з. складаються алгебраїчно, тобто в даному випадку подвоюються. При з'єднанні обмоток, розташованих на різних стрижнях, е. д. з. складаються геометрично під кутом 120 ° і дають е. д. з, √3 разів більше однієї з них. Отже, щоб отримати е. д. з. тієї ж величини при з'єднанні в зигзаг - зірку, потрібно на 15% більше витків, ніж при з'єднанні в зірку, так як 2 / 1,73 = 1,15.
При з'єднанні в зигзаг - зірку можна отримати три напруги, наприклад 400, 230 і 133 В. Зазначені величини відносяться до холостого ходу. Під навантаженням у споживачів напруги будуть нижче, наближаючись до номінальній напрузі мережі 380, 220 і 127 В.
Джерело: Камінський Є. А., "Зірка, трикутник, зигзаг" - 4-е видання, перероблене - Москва: Енергія, 1977 - 104с.