三相変圧器回路

三相は配電システムで頻繁に使用されるため、電圧を増減できるようにするには三相変圧器が必要になることは理にかなっています。

これは部分的にしか当てはまりません。通常の単相変圧器を連動させて、さまざまな構成の2つの三相システム間で電力を変換できるため、特別な三相変圧器が不要になります。

ただし、これらのタスク用に特別な三相変圧器が構築されており、モジュール式の変圧器よりも必要な材料、サイズ、重量が少なくて済みます。

三相変圧器の巻線と接続

三相変圧器は、一次巻線と二次巻線の3つのセットで構成されており、各セットは鉄心アセンブリの片方の脚に巻かれています。基本的に、下の図のように、結合されたコアを共有する3つの単相変圧器のように見えます。

三相変圧器コアには、3セットの巻線があります。

これらの一次巻線と二次巻線のセットは、ΔまたはY構成のいずれかで接続され、完全なユニットを形成します。これらの巻線を接続する方法のさまざまな組み合わせが、このセクションの焦点になります。

巻線セットが共通のコアアセンブリを共有する場合でも、各巻線ペアが個別の変圧器である場合でも、巻線接続オプションは同じです。

プライマリ-セカンダリ

• Y-Y
• Y-Δ
• Δ-Y
• Δ-Δ

変圧器の巻線接続にYまたはΔ構成を選択する理由は、他の3相アプリケーションの場合と同じです。Y接続は複数の電圧の機会を提供し、Δ接続はより高いレベルの信頼性を享受します（1つの巻線が故障した場合、他の2つは、負荷へのフルライン電圧を維持できます。

おそらく、3セットの一次巻線と二次巻線を接続して三相変圧器バンクを形成する最も重要な側面は、適切な巻線の位相調整（巻線の「極性」を表すために使用されるドット）に注意を払うことです。

ΔとYの相巻線間の適切な位相関係を覚えておいてください:(下の図）

（Y）「Y」の中心点は、すべての「-」またはすべての「+」巻線点を結び付ける必要があります。 （Δ）巻線の極性は、補完的に（+から-）スタックする必要があります。

巻線が通常のYまたはΔ構成で表示されていない場合にこの位相を正しくするのは難しい場合があります。下の図から始めて説明しましょう。

入力A ₁ 、B ₁ 、C ₁ 出力A ₂ と同様に、「Δ」または「Y」のいずれかに配線できます。 、B ₂ 、C ₂ 。

「Y-Y」変圧器の相配線

3つの個別の変圧器を相互に接続して、電力を1つの三相システムから別のシステムに変換します。まず、Y-Y構成の配線接続を示します。

「Y-Y」変圧器の相配線。

上の図では、ドットでマークされたすべての巻線端がそれぞれの相A、B、およびCに接続され、ドット以外の端が互いに接続されて各「Y」の中心を形成していることに注意してください。

一次巻線セットと二次巻線セットの両方を「Y」字型に接続すると、中性線（N ₁ ）を使用できます。 およびN ₂ ）各電力システムで。

「Y-Δ」変圧器の相配線

次に、Y-Δ構成を見てみましょう。

「Y-Δ」変圧器の相配線。

二次巻線（下のセット、上の図）がチェーンでどのように接続されているかに注意してください。一方の巻線の「ドット」側が次の「非ドット」側に接続され、Δループを形成します。

巻線のペア間のすべての接続ポイントで、2番目の電力システム（A、B、およびC）のラインに接続されます。

「Δ-Y」変圧器の相配線

それでは、下の図のΔ-Yシステムを調べてみましょう。

「Δ-Y」変圧器の相配線。

このような構成（上の図）では、ニュートラルを持たない電源システムから、2番目の電力システムに複数の電圧（ライン間またはラインからニュートラル）を供給することができます。

「Δ-Δ」変圧器の相配線

そして最後に、Δ-Δ構成に移ります。

「Δ-Δ」変圧器の相配線。

二次電源システムに中性線が必要ない場合は、Δ構成に固有の信頼性があるため、Δ-Δ接続方式（上記の図）が推奨されます。

「V」または「open-Δ」変圧器の相配線

Δ構成は1つの巻線がなくても十分に動作できることを考慮して、一部の電力システム設計者は、一次側と二次側の両方に巻線がないΔ-Δ構成を表す、2つの変圧器のみで3相変圧器バンクを作成することを選択します。

「V」または「open-Δ」は、2つの変圧器のみで2φの電力を供給します。

この構成は「V」または「Open-Δ」と呼ばれます。もちろん、2つの変圧器はそれぞれ、標準のΔ構成で3つと同じ量の電力を処理するために特大にする必要がありますが、全体的なサイズ、重量、およびコストの利点は、多くの場合、それだけの価値があります。

ただし、1つの巻線セットがΔ形状から欠落しているため、このシステムは通常のΔ-Δシステムのフォールトトレランスを提供しなくなることに注意してください。 2つの変圧器のいずれかが故障した場合、負荷の電圧と電流は確実に影響を受けます。

実際の例

次の写真（下の図）は、ワシントン州のグランドクーリー水力発電ダムにある昇圧変圧器のバンクを示しています。

この見晴らしの良い場所からいくつかの変圧器（緑色）が見える場合があり、それらは3つにグループ化されています。水力発電機ごとに3つの変圧器があり、何らかの形で三相構成で配線されています。

写真には一次巻線の接続は示されていませんが、二次巻線はY構成で接続されているようです。つまり、各変圧器から突き出ている大きな高電圧絶縁体は1つだけです。

これは、各変圧器の2次巻線の反対側が接地電位またはその近くにあることを示しています。これは、Yシステムでのみ当てはまります。

左側の建物は発電所とタービンが収容されている発電所です。右側の傾斜したコンクリートの壁は、ダムの下流面です。

関連するワークシート：

• デルタおよびY三相回路ワークシート