2. Усталений режим (або примусовий режим)

Для імпульсної прямокутної форми хвилі напруги цей режим відповідає тривалому часу прикладання напруги . Через обмотку протікає «наскрізний» примусовий струм . Ємнісні струми рівні нулю, оскільки ємності вже зарядилися. Заступна схема представлена тільки індуктивними елементами (рис. 4.16).

Рисунок 4.16 – Заступна схема обмотки трансформатора в усталеному режимі

Оскільки обмотка однорідна, то розподіл напруги по котушкам (виткам) буде рівномірним, але залежить від режиму нейтралі. У випадку заземленої нейтралі, примусова напруга рівномірно спадає до нуля (рис. 4.17, а) і може бути записана рівнянням:

86486\* MERGEFORMAT (.)

Рисунок 4.17 – Розподіл напруги вздовж обмотки трансформатора в різних стадіях: а) опір нейтралі рівний нулю; б) опір нейтралі рівний нескінченності

Для ізольованої нейтралі струм через обмотку не протікає . Отже, на початку і в кінці обмотки однакове (рис. 4.17, б). . Звідси слідує, що у випадку з ізольованою нейтраллю кінець обмотки повинен мати таку ж ізоляцію, як і початок.

3. Перехідний процес

З рисунка 4.17 випливає очевидна невідповідність між початковим і усталеним режимами в обмотці трансформатора. Це призводить до виникнення перехідного процесу, де віссю коливань є прямі усталеного режиму. Заступна схема,, що представлена на рис. 4.14, б, де кожна комірка представляє коливальний контур з власною частотою коливання від до . При цьому в обмотці можуть бути досягнуті максимальні потенціали більші за .

87487\* MERGEFORMAT (.)

де - вільна складова коливань, що визначається як сума ординат (амплітуд) всіх гармонік в даній точці обмотки.

Максимальні потенціали вздовж обмотки описуються згинаючою максимальних потенціалів. Величина залежить від режиму нейтралі. При заземленій нейтралі і припадає на початкові витки обмотки (рис. 4.16, а). При ізольованій нейтралі в перехідному режимі і припадає на кінець обмотки (рис. 4.17, б).

Перенапруги в перехідному режимі небезпечні для головної ізоляції. Тому головна ізоляція трансформатора повинна бути посилена:

- для заземленої нейтралі в початковій стадії обмотки (1/3 від початку обмотки);

- для ізольованої нейтралі посилення необхідно виконувати по всій довжині, але особливо в кінці обмотки.

4. Розподілення напруги вздовж обмоток 3—фазного трансформатора

Імпульсні перенапруги впливають на трансформатор, як правило, зі сторони високої напруги, при цьому хвиля перенапруги може приходити як з ПЛ, так і по кабельні вставці. Розподіл напруги по обмотці трифазного трансформатора залежить від:

- схеми з’єднання обмоток;

- режиму нейтралі.

Обмотки трансформатора з високої сторони для імпульсного впливу навантажені на повітряну ЛЕП чи кабель. Хвильовий опір повітряної лінії в залежно від конструкції та класу напруги складає . Хвильовий опір обмоток трансформатора , тобто трансформатор навантажений на малий опір порівняно з власним. Для спрощення можна представити, що обмотки, по котрих не приходять хвилі перенапруг, закорочені. Розглянемо різноманітні схеми з’єднання, що наведені на рис. 4.18.

Рисунок 4.18 – Еквівалентні заступні схеми для аналізу перенапруг в обмотках трансформаторів: а) – «зірка» з заземленою нейтраллю; б) – «зірка» з ізольованою нейтралю; в), г) – заступна схема для «зірки» з ізольованою нейтраллю