Рис. 2.42. Вектора первых и третьих

Гармоник тока холостого хода

Кривая потока будет иметь уплощённую форму, и кроме основной гармоники, из кривой потока можно выделить высшие гармоники, самая сильная из которых – третья (рис. 1.43). Фазные ЭДС и напряжения также несинусоидальны, и кроме основной гармоники содержат высшие. Частота третьей гармоники ЭДС:

(2.110)

и для промышленной частоты , .

Рис. 2.43. Кривые тока холостого хода и потока

Фазная ЭДС из-за влияния третьей гармоники увеличивается на 45 … 60%. Это явление нежелательное и опасное для потребителей. ГОСТом не допускается соединение по схеме Y/Y в трансформаторах с независимой магнитной системой. Следует отметить, что кривые линейных ЭДС не искажаются, т.к. в разности двух фазных ЭДС третьи гармоники исчезают.

2. Трёхфазный стержневой трансформатор со связанной магнитной системой, схема соединения Y/Y (рис. 2.44).

А

Рис. 2.44. Стержневой трёхфазный трансформатор

налогично, как и в случае с независимой магнитной системой, третьи гармоники тока выпадают из кривой тока х.х., и появляются третьи гармоники потока (рис. 2.45).

Рис. 2.45. Третьи гармоники тока

Холостого хода

Третьи гармоники потока по замкнутому пути в сердечнике замыкаться не могут, так как в каждый момент времени имеют одинаковое направление. Поэтому они замыкаются от одного ярма к другому через трансформаторное масло, воздух, крепёжные детали и стенки бака, что приводит к уменьшению величин третьих гармоники потока, и искажение фазных ЭДС будет незначительным. Но замыкание потока через крепёжные детали и стенки бака вызывает добавочные потери на вихревые токи, что приводит к уменьшению КПД.

3. Схема соединения Y₀ /Y (рис. 2.46).

Рис. 2.46. Схема соединения Y₀ /Y

Третьи гармоники тока замыкаются по нулевому проводу, при этом ток холостого хода в каждой фазе содержит третьи гармоники тока. А поскольку ток является несинусоидаильной функцией времени, то поток изменяется во времени синусоидаильно, и процесс намагничивания происходит без особенностей.

4. Схема соединения Δ/Y (рис. 2.47). Магнитная система любая.

Рис. 2.47. Схема соединения Δ/Y

Так как третьи гармоники тока холостого хода могут замыкаться по контуру треугольника, то они не выпадают из кривой тока холостого хода, а, значит, не появляются третьи гармоники потока, и не наблюдается искажения фазных ЭДС. Процесс намагничивания происходит без особенностей.

5. Схема соединения Y/Δ (рис. 2.48). Магнитная система любая.

Рис. 2.48. Схема соединения Y/ Δ

Третьи гармоники тока х.х. выпадают из кривой тока х.х., появляются третьи гармоники потока Ф ₍₃₎, которые наводят ЭДС третьей гармоники в первичной и вторичной обмотках: е₁₍₃₎, е₂₍₃₎ .

Под действием ЭДС е₂₍₃₎ во вторичной обмотке будет протекать ток i₂₍₃₎. Создаваемые этим током третьи гармоники потока вторичной обмотки Ф₂₍₃₎ будут почти полностью компенсировать потоки Ф ₍₃₎. Искажения фазных ЭДС и напряжений практически не будет: они синусоидальны. Векторная диаграмма потоков, ЭДС и токов третьей гармоники представлена на рис. 2.49.

Рис. 2.49. Диаграмма ЭДС, потоков и токов (третьи гармоники)

Вывод:

Чтобы избежать неблагополучных явлений при намагничивании сердечника трансформатора, одну из обмоток рекомендуется соединять в треугольник.