1.16. Трансформация несимметричных токов

Вторичная обмотка трансформатора может быть соединена в звезду с нулевым проводом Y₀ и в треугольник Δ.

В случае соединения вторичной обмотки в звезду с нулевым проводом Y₀ в нейтральном проводе при подключенной несимметричной нагрузке протекает утроенный ток нулевой последовательности

. Первичная обмотка при этом может быть соединена в звездуY, звезду с нулевым проводом Y₀ или в треугольник Δ.

При соединении первичной обмотки в звезду с нулевым проводом Y₀ или в треугольник Δ, фазные токи первичной обмотки равны соответствующим приведенным вторичным фазным токам для каждой из фаз:

,,;

,,;

.

При соединении первичной обмотки в звезду с нулевым проводом Y₀ линейные токи равны фазным:

,,. В нейтральном проводе протекает ток:

.

При соединении первичной обмотки треугольником Δ линейные токи не содержат составляющих нулевой последовательности

, а ток нулевой последовательности замыкается в контуре треугольника и не попадает в линейные провода.

При соединении первичной обмотки звездой без нулевого провода Y токи нулевой последовательности отсутствуют

, а по фазам этой обмотки (и в линейных проводах) протекают только токи прямой и обратной последовательностей.

В случае соединения вторичной обмотки треугольником Δ линейные и фазные вторичные токи не содержат составляющих нулевой последовательности, поэтому токи вторичной обмотки полностью трансформируются в первичную обмотку независимо от способа ее соединения.

1.17. Магнитные поля и эдс при несимметричной нагрузке

Магнитное поле при несимметричной нагрузке в линейном приближении можно представить в виде суммы полей, образованных токами прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Токи прямой и обратной последовательностей в первичной и вторичной обмотках трансформатора уравновешивают друг друга не полностью. Не скомпенсированная часть этих токов представляет собой намагничивающие токи, создающие симметричную систему потоков прямой и обратной последовательности. Симметричная система магнитных потоков обладает всеми свойствами потоков в симметрично нагруженных трансформаторах.

ЭДС взаимной индукции прямой и обратной последовательностей:

, где– приведенная ЭДС взаимной индукции прямой и обратной последовательностей в фазеа; .

Магнитные потоки нулевой последовательности, образованные токами нулевой последовательности, и пути их замыкания зависят от схемы соединения обмоток и типа магнитопровода трансформатора.

При стержневой конструкции магнитопровода потоки нулевой последовательности выходят из стержней магнитопровда и замыкаются через немагнитные промежутки, стенки бака и другие конструктивные элементы. Из-за большого магнитного сопротивления немагнитных промежутков потоки нулевой последовательности в этом случае значительно меньше, чем в бронестержневом или групповом трехфазном трансформаторе.

Магнитные потоки нулевой последовательности особенно велики, когда токи нулевой последовательности, протекающие по вторичной обмотке, соединенной в звезду с нейтральным проводом, не уравновешиваются токами в первичной обмотке (например при схеме соединения – звезда без нейтрального провода).

ЭДС взаимной индукции нулевой последовательности:

где– приведенная ЭДС взаимной индукции обратной последовательности в фазеа.

ЭДС взаимной индукции нулевой последовательности может быть выражена через токи нулевой последовательности , возбуждающие потоки нулевой последовательности:

, где– сопротивление взаимной индукции для токов нулевой последовательности;– индуктивной сопротивление взаимной индукции, пропорциональное магнитной проводимости для потока нулевой последовательности;– активная составляющая сопротивления взаимной индукции, определяющаяся активными потерями в магнитопроводе от полей нулевой последовательности.