Рис. 2.54. Схема замещения для токов

Обратной последовательности

Тогда сопротивление трансформатора для токов обратной последовательности:

(1.120)

Токи и потоки нулевой последовательности

В обмотках, соединённых в звезду, токи нулевой последовательности могут возникать только при наличии нулевого провода, т.е. в схеме Y₀ (рис. 2.55). Роль нулевого провода может играть также земля, если нулевая точка заземлена.

Тогда

.

Рис. 2.55. Схема Y₀ для токов нулевой

Последовательности

В обмотках, соединённых в треугольник, токи составляют ток, циркулирующий по замкнутому контуру треугольника (рис. 2.56), следовательно, токи нулевой последовательности могут возникать только в результате их индуцирования другой обмоткой трансформатора.

Рис. 2.56. Схема  для токов нулевой последовательности

Токи нулевой последовательности I_оп, протекая во всех фазах обмотки, создают потоки нулевой последовательности Ф_оп, которые во времени совпадают по фазе. В этом отношении они аналогичны третьим гармоникам потока, возникающими из-за насыщения магнитной цепи. В трансформаторах с броневой и бронестержневой конструкцией, в трёхфазной трансформаторной группе, потоки Ф_оп замыкаются по замкнутым стальным сердечникам, магнитное сопротивление которых мало, и уже небольшие по величине токи I_оп создают значительные потоки Ф_оп.

В трёхстержневом трансформаторе потоки нулевой последовательности направлены в любой момент времени одинаково, и поэтому замыкаются от одного ярма к другому через воздух, масло и бак трансформатора, магнитное сопротивление относительно велико, а в стенках бака индуктируются вихревые токи, и возникают дополнительные потери.

Потоки нулевой последовательности Ф_оп индуцируют во вторичной и первичной обмотках ЭДС само- и взаимоиндукции нулевой последовательности Е_оп. Для токов нулевой последовательности можно построить Т-образную схему замещения.

Схемы замещения трансформатора для токов нулевой последовательности

Вид схемы замещения трансформатора для токов нулевой последовательности зависит от схем соединения первичной и вторичной обмоток.

1. Схема соединения Y₀/Y₀ (рис.2.57)

Рис. 2.57. Схема Y₀/ Y₀ для токов нулевой

Последовательности

Тогда схема замещения трансформатора для токов нулевой последовательности на рис. 2.58.

Рис. 2.58. Схема замещения (Y₀/ Y₀) для токов

Нулевой последовательности

На схеме замещения – – ток намагничивающего контура нулевой последовательности;– полное, активное и индуктивные сопротивления намагничивающего контура для токов нулевой последовательности:. Учитывая, что, то намагничивающим контуром можно пренебречь, и тогда схема замещения преобразуется (рис. 2.59).

Рис. 2.59. Упрощённая схема замещения (Y₀/ Y₀) для токов нулевой последовательности

Сопротивление трансформатора для токов нулевой последовательности:

(2.121)

2. Схема соединения Y₀/ (рис. 2.60)

Рис. 2.60. Схема Y₀/  для токов нулевой

Последовательности

Тогда схема замещения трансформатора для токов нулевой последовательности на рис. 2.61.

Рис. 2.61. Схема замещения (Y₀/ ) для токов

нулевой последовательности

Учитывая, что , то намагничивающим контуром можно пренебречь, и тогда схема замещения преобразуется (рис.1.62).

Рис. 2.62. Упрощённая схема замещения (Y₀/ )

для токов нулевой последовательности

Сопротивление трансформатора для токов нулевой последовательности:

(2.122)

3. Схема соединения Y/Y₀ (рис. 2.63)

Рис. 2.63. Схема Y₀/  для токов нулевой последовательности

Тогда схема замещения трансформатора для токов нулевой последовательности на рис. 2.64.

Рис. 2.64. Схема замещенияY/Y₀ для токов

нулевой последовательности

Поскольку токи нулевой последовательности по схеме «звезда» без нулевого провода протекать не могут, т.е. первичная обмотка разомкнута для токов нулевой последовательности, то схему замещения можно изобразить следующим образом (рис. 2.65).

Рис. 2.65. Схема замещения Y/ Y₀

для токов нулевой последовательности

Тогда сопротивление трансформатора для токов нулевой последовательности:

(2.123)

Следовательно, в этих схемах достигает значительных величин.

Несимметричный режим работы при наличии токов нулевой последовательности

Рассмотрим для схемы соединения Y/Y₀.Тогда, как было показано ранее,

(2.124)

Токи нулевой последовательности протекают только по вторичной обмотке и являются чисто намагничивающими, т.к. они не уравновешиваются токами нулевой последовательности в первичной обмотке. Токи нулевой последовательности создают поток нулевой последовательности, частоты f₁ , который индуцирует в обеих обмотках ЭДС нулевой последовательности:

ЭДС нулевой последовательности суммируется с ЭДС прямой последовательности, в результате чего фазные ЭДС будут:

(2.125)

Если пренебречь падением напряжения в обмотке, то фазные напряжения:

(2.126)

На векторной диаграмме видно искажение системы фазных напряжений (рис. 2.66).

Рис. 2.66. Векторная диаграмма

Диаграмма вторичных напряжений будет иметь аналогичный вид. Направление и величина вектора ЭДС нулевой последовательности зависит от фазы токов нулевой последовательности и определяется условиями нагрузки. На величину линейных напряжений ЭДС нулевой последовательности не влияет, т.к. в разности фазных напряжений нулевые составляющие исчезают.

Таким образом, в трёхфазной трансформаторной группе, броневых и бронестержневых трансформаторах с соединением Y/Y₀ искажение системы фазных напряжений бывает уже при незначительных токах нулевой последовательности. В таких типах трансформаторов соединение Y/Y₀ не применяют, или же выполняется дополнительная третичная обмотка, которая соединяется в треугольник, предназначенная для уравновешения токов нулевой последовательности. Её концы наружу не выводятся.

В стержневых с соединением Y/Y₀ искажение системы фазных напряжений меньше, т. к. . В трансформаторах такого типа соединениеY/Y₀ применяют до мощности , при этом ток в нулевом проводе.