4.7. Особенности холостого хода трехфазных

трансформаторов

4.7.1. Ток холостого хода трехфазных трансформаторов

При рассмотрении холостого хода однофазного трансформатора было установлено, что при синусоидальном напряжении U₁, ЭДС и основной магнитный поток также изменяются по синусоидальному закону, а кривая тока i₀, если магнитная цепь насыщена,– несинусоидальна. Кривая тока i₀ может быть разложена в гармонический ряд. Из высших гармонических наиболее сильно выражена третья гармоника.

В трехфазном трансформаторе напряжения первичной обмотки симметричны и синусоидальны. Если первичная обмотка соединена звездой с нулевым проводом или треугольником, то в групповом трансформаторе каждую фазу можно рассматривать изолированно от других, то есть в каждой фазе происходят такие же процессы как и при холостом ходе однофазного трансформатора.

Первые гармоники токов холостого хода будут сдвинуты друг относительно друга на 120 и их можно записать в виде

;

; (4.25)

.

Третьи гармонические будут сдвинуты на угол в три раза больший, так как их период в три раза меньше

;

; (4.26)

.

Из (4.26) видно, что третьи гармонические во всех фазах совпадают во времени.

Если первичную обмотку соединить звездой с изолированной нейтралью, то третьи гармоники в фазных токах будут отсутствовать, так как должно выполняться условие

.

Связь между током холостого хода и магнитным потоком осуществляется через нелинейную кривую намагничивания сердечника. Поэтому если из кривой i₀ выпадают третьи гармонические, то в кривой магнитного потока они появляются. Как и третьи гармоники тока холостого хода, третьи гармоники магнитного потока во всех фазах совпадают во времени.

4.7.2. Холостой ход группового трансформатора

при соединении обмоток по схеме Y/Y – 0

В этом случае из кривой i₀ выпадают третьи гармоники, а в кривой магнитного потока фаз они появляются (Ф₃). Так как магнитные цепи фаз в групповом трансформаторе независимы, то потоки Ф₃ свободно замыкаются по тем же путям, что и потоки первой гармоники Ф₁ и достигают величины Ф_3m = (0,150,20)·Ф_1m. В обмотках трансформатора возникают ЭДС утроенной частоты, величина которых во вторичной обмотке равна

. (4.27)

Присутствие третьих гармоник в ЭДС вторичной обмотки искажает синусоидальную форму напряжения на выходе трансформатора.

Действующее значение ЭДС вторичной обмотки становится равным

. (4.28)

Из (4.28) видим, что ЭДС вторичной обмотки увеличивается на 1017 %. Такое повышение ЭДС нежелательно и даже опасно. Учитывая негативные последствия соединения обмоток Y/Y – 0 в групповых трансформаторах такое соединение не применяется.

4.7.3.Холостой ход трехстержневого трансформатора

при соединении обмоток по схеме Y/Y – 0

Как и в предыдущем случае в кривой магнитного потока появляются третьи гармонические составляющие, равные по величине и совпадающие во времени. Как видно из рис. 4.22 магнитные потоки Ф₃ по сердечнику замыкаться не могут, так как во всех стержнях направлены встречно, поэтому вытесняются из сердечника и замыкаются по путям рассеяния (по воздуху и стенкам бака). Этот путь имеет большое магнитное сопротивление, поэтому Ф₃ – малы и практически не искажают ЭДС. При этом, однако, возникают дополнительные потери в стенках бака, что несколько снижает КПД.