Холостой ход трехфазного трансформатора
При изучении режима холостого хода трансформатора мы видим, что при подведенном синусоидальном напряжении, кривые первичной ЭДС и основного потока не синусоидальна, т.е. кривая тока наряду с первой гармоникой содержит сильно выраженную третью гармонику. Посмотрим, как ток третьей гармоники будет влиять на различные схемы соединения трансформаторов.
1) Соединение обмоток трансформатора l/l
При соединении трансформатора в l/l без нулевого провода токи третьей гармоники протекать не будут, так как они в любой момент времени направлены в одну сторону.
Так как токи третьей гармоники выпадут из кривой фазных токов, то поток будет не синусоидален. Разложим его на гармоники (Ф(1), Ф(3)) т.е. в кривой потока появится поток третьей гармоники. Посмотрим, как этот поток будет влиять на групповой и стержневой трансформатор при соединении их в l/l.
2) Соединение обмоток трансформатора D/l
Так как мы видим, что D представляет контур, по которому все три гармоники тока текут в одном направлении. Но так как в каждой фазе присутствует ток третьей гармоники, то кривая потока будет синусоидальной и наводимые фазные ЭДС будут также синусоидальны. Однако соединение первичной обмотки с D невыгодно, т.к. UФ = UЛ, то изоляцию фазы необходимо выполнить на линейное напряжение (перерасход изоляционных материалов), кроме того число витков фазы рассчитываются на линейное напряжение, т.е. будет перерасход меди. Поэтому на практике применяют соединение обмоток D/l,l/D.
3) Соединение обмоток трансформатора l/D
Соединение обмоток l/D не имеет существенного отличия от D/l. Действительно, при соединении первичной обмотки l из кривой тока холостого хода выпадает третья гармоническая тока, в силу чего поток имеет упрощенный вид. Третья гармоническая потока Ф3 наводит в каждой фазе вторичной обмотки третью гармоническую ЭДС – Е23, отстающей от Ф3 на 90°. ЭДС Е23 создает ток I23 замыкающий по вторичному контуру треугольника и отстающего от Е23 почти на 90°, так как вторичный контур обладает большим индуктивным сопротивлением.
Т.е. Ф13 ® Е23 ® I23 ® Ф23
Видим, что ток L23 находится почти в противофазе с Ф13, т.е. создает свой поток Ф23, который практически компенсирует поток Ф13. Вследствие этого кривая результирующего потока и соответственно фазная ЭДС приближаются к синусоиде
Групповой трансформатор
В групповом трансформаторе поток третьей гармоники замыкается по тому же пути, что и основной поток, т.е. по малому магнитному сопротивлению. Поэтому величина потока Ф3 достигает 15¸20% от основного потока. Поток Ф3 наводит в фазах ЭДС е13, е23 с тройной частотой f3 = f13, поэтому фазная ЭДС е23 достигает 40¸60% от ЭДС первой гармоники Е23 = 4,443×f1W2Ф3. ЭДС третьей гармоники накладывается на фазную ЭДС первой гармоники Е1. Искажая ее и увеличивая на 40-60%. Такое повышение фазной ЭДС не желательно, так как возможен пробой изоляции и перегорание потребителей рассчитанных на фазную ЭДС. Поэтому групповой трансформатор по схеме l/l не применяется.