ХОЛОСТОЙ ХОД ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

5.1. Холостой ход трехфазного трансформатора при соединении его обмоток по способу Y/Y₀–0

При изучении режима холостого хода однофазного трансформатора мы видели, что при подведенном синусоидальном напряжении кривые первичной и основного потока синусоидальны, а кривая тока содержит наряду с первой гармонической сильно выраженную третью гармоническую (см. рис. 3.3).

Возьмем теперь трансформаторную группу, состоящую из трех одинаковых однофазных трансформаторов, обмотки которых соединены по способу Y/Y₀ – 0 (рис. 5.1).

Основное, что отличает работу при холостом ходе такой трансформаторной группы от работы при холостом ходе однофазного трансформатора, состоит в том, что в ней нет третьих гармонических тока. Эго непосредственно вытекает из сказанного ранее (см. 4.3). Аналогично формулам (4.За), (4.3б) и (4.Зв) для третьих гармонических тока имеем:

(5.1а)

(5.1б)

(5.1в)

Таким образом, третьи гармонические тока, так же как третьи гармонические , совпадают по фазе во времени, и, следовательно, каждая из этих гармонических направлена в любой момент времени либо от начала обмотки к ее концу, либо в обратном направлении. Следовательно, при соединении обмоток звездой токи третьей гармонической выпадают из кривой тока холостого хода, поскольку в каждый данный момент они направлены либо все к нейтральной точке, либо от нее.

Токи пятой гармонической продолжают существовать в кривой тока холостого хода, но, в соответствии со сказанным выше [см. формулы (4.За), (4.3б) и (4.Зв)], с обратным порядком следования фаз.

Отсутствие третьей гармонической в кривой тока холостого хода искажает кривую магнитного потока. На рис. 5.2 изображены кривые тока и потока Ф при наличии третьей гармонической в кривой тока (рис. 5.2, а) и при отсутствии ее в этой кривой (рис. 5.2, б). В первом случае кривая потока Ф синусоидальна. Выпадение третьей гармонической можно представить как наложение на кривую тока на рис. 5.2, а кривой тока третьей же гармонической, но обратно направленной, т. е.– . Соответственно на синусоидальную кривую потока Ф нужно наложить кривую потока Ф₃, создаваемого током — (тонкие штриховые линии на рис. 5.2, б); кривая результирующего потока Ф показана на рис. 5.2, б жирной штриховой линией.

Так как каждая из фаз трансформатора имеет самостоятельную магнитную систему (см. рис. 5.1), то магнитный поток Ф₃ замыкается по тому же пути, что и поток Ф₁ т. е. по пути, имеющему малое магнитное сопротивление.

Поэтому в трехфазной группе величина потока Ф₃ в отдельных случаях составляет 15 – 20% от Ф₁. При резко выраженной третьей гармо-

нической потока Ф₃ кривая результирующего потока Ф приобретает седлообразный характер.

Поток Ф₃ наводит е₁₃ и е₂₃ в первичной и вторичной обмотках трансформатора и, так как он изменяется с частотой = 3f, то наводимые им тройной частоты достигают 45 – 60% от е₁ и е₂. При этом, как видно из сопоставления кривых e₁ и е₁₃ (рис. 5.3), амплитуды этих гармонических складываются. Это повышает на те же 45 – 60% наибольшее значение фазной и на 10 – 17% ее действующее значение (). Такое повышение нежелательно и в ряде случаев опасно. Поэтому, например, в трансформаторах большой мощности повышенного напряжения соединение Y/Y – 0 в чистом виде не применяется.

Несмотря на резкое изменение кривых фазных напряжений, линейные напряжения остаются синусоидальными, так как при соединении обмоток звездой третьи гармонические в линейных напряжениях исчезают.

Иначе обстоит дело в трехстержневом трансформаторе, в котором магнитные цепи представляют собой связанную систему. Действительно, потоки третьих гармонических во всех трех фазах, так же как и токи, совпадают во времени. Это значит, что потоки третьих гармонических в каждый момент времени равны друг другу по величине и в стержнях трансформатора направлены все в одну сторону, например, вниз, как это показано на рис. 5.4. Мы видим, что поток третьей гармонической в каком-нибудь одном стержне, например в первом, не может замкнуться ни через второй, ни через третий стержни, так как в каждом из них он встречает поток третьей гармонической, направленный ему навстречу. Эго приводит к тому, что линии

третьей гармонической потока во всех трех фазах выступают из сердечника и замыкаются от ярма к ярму через воздух. Этот путь имеет большое магнитное сопротивление; поэтому потоки третьей гармони-

ческой невелики, и при нормальных насыщениях стали кривые фазных напряжений, как правило, остаются практически синусоидальными.

Потоки третьей гармонической, замыкаясь через воздух, пульсируют с частотой 3f. Они, естественно, стремятся идти по пути, имеющем наименьшее сопротивление, т. е. через стенки бака, стяжные болты и т. д. В результате в этих частях возникают вихревые токи, вызывающие местные нагревания и понижающие к. п. д. трансформатора.

Исследования показывают, что уже при индукциях в стержне порядка 1,4 тл потери в баке составляют около 10% от потерь в сердечнике; при увеличении индукции в стержне потери в баке быстро растут и при индукции 1,6 тл достигают 50—65% от потерь в сердечнике.

5.2. Холостой ход трехфазного трансформатора при соединении его обмоток по способу ∆/Y

Как мы знаем, первичный треугольник трансформатора представляет собой контур , по которому все три тока третьей гармонической протекают в одном направлении (рис. 5.5).

Но если в токе холостого хода имеется третья гармоническая, то формы кривых магнитного потока и соответственно первичной и вторичной приближаются к синусоиде (см. рис. 5.2), т. е. отпадают все те неблагоприятные явления, о которых мы говорили в предыдущем параграфе. Эго составляет весьма ценное преимущество соединения обмоток по способу ∆/Y перед соединением по способу Y/Y.

5.3. Холостой ход трехфазного трансформатора при соединении его обмоток по способу Y/∆

То обстоятельство, что здесь, в противоположность соединению

∆/Y, звездой соединяется первичная обмотка, а треугольником — вторичная (рис. 5.6), не имеет существенного значения.

Действительно, при соединении первичной обмотки звездой из кривой тока холостого хода выпадает третья гармоническая, и кривая потока приобретает уплощенную форму (см. рис. 5.2, б). Третья гармоническая потока Ф₃, наводит в каждой фазе вторичной обмотки. Третью гармоническую Е₂₃, отстающую от потока Ф₃, по фазе на 90° (рис.5.7).

E₂₃ создают токи I₂₃, замыкающиеся по вторичному треугольнику (рис. 5.6) и отстающие от E₂₃ почти на 90°, так как контур вторичной обмотки имеет значительное индуктивное сопротивление.

Мы видим, что ток I₂₃ находится почти в противофазе с третьей гармонической потока, т. е. создает поток Ф₃, практически компенсирующий поток Ф₃; вследствие этого кривые результирующего потока и соответственно приближаются к синусоиде.

Таким образом, соединение Y/∆, так же как и соединение ∆/Y,

вполне защищает трансформатор от всякого рода вредных воздействий третьих гармонических потока и В дальнейшем мы распространим этот вывод и на случай работы трансформатора при нагрузке.

5.4. Соединение Y₀/Y₀ – 0 трехфазного трансформатора с третичной обмоткой

Соединение Y₀/Y₀ – 0не применяют в мощных трансформаторах высокого напряжения из-за недостатков, о которых мы говорили выше. Но иногда считают выгодным заземлить трансформатор, как со стороны первичной обмотки, так и со стороны вторичной. В этом случае обе обмотки соединяют звездой, но устраивают так называемую

третичную обмотку, которая представляет собой добавочную обмотку,

соединенную треугольником и замкнутую на себя (рис. 5.8).

По отношению к этой третичной обмотке поток третьей гармонической будет действовать совершенно так же и с теми же результатами, что обмоткой и при соединении Y/∆ — 11.

Трансформаторы с третичной обмоткой встречаются относительно редко, так как обычно заземляется только обмотка ВН.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 978; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!