Трехфазный трансформатор

Пусть на холостом ходу к сети с синусоидальным напряжением подключена первичная обмотка, соединенная треугольником, а вторичная обмотка, соединенная в звезду, разомкнута (рис. 2.3). Фазные напряжения первичной обмотки синусоидальны. Поэтому потоки каждой фазы также будут синусоидальными, а реактивные составляющие тока намагничивания будут содержать высшие нечетные гармоники.

Гармоники, кратные трем , совпадают по фазе. Поэтому в линейных проводах они будут отсутствовать, замыкаясь внутри треугольника.

Если трансформатор питать со стороны обмотки, включенной в звезду (рис. 2.4, а), то гармоники, кратные трем, в фазных проводниках будут отсутствовать в силу условия

.

При отсутствии наиболее значимых третьих гармоник реактивные составляющие тока намагничивания можно полагать синусоидальными. Тогда, согласно рис. 2.4, б, высшие гармоники появятся в фазных потоках:

Третьи гармоники потока всех трех фаз первичной обмотки совпадают по фазе и будут индуцировать во вторичной обмотке три равные по величине и совпадающие по фазе ЭДС , и . Складываясь в контуре треугольника, эти ЭДС создадут ток . Ток создает свое магнитное поле , направленное навстречу полю первичной обмотки, и поток будет почти полностью скомпенсирован. Поэтому результирующие потоки фаз и соответствующие ЭДС будут практически синусоидальны. Это обстоятельство является существенным преимуществом трехфазных трансформаторов, у которых одна из обмоток соединена в треугольник. Конструкция магнитопровода в этом случае не оказывает влияния на форму потоков и токов намагничивания.

При соединении обеих обмоток трансформатора в звезду гармонические составляющие токов намагничивания, кратные трем, существовать не могут ни в одной из обмоток. Следовательно, они появятся в потоках и вызовут искажения фазных ЭДС:

Величина гармоник фазных ЭДС может быть значительной, так как их амплитуда пропорциональна порядку гармоники. Однако в линейных ЭДС гармоники, кратные трем, будут отсутствовать. Величина потока третьей гармонической составляющей будет зависеть от конструкции магнитопровода. В групповой конструкции (рис. 1.7, а) поток третьей гармоники замыкается полностью по стальному сердечнику и может достигать больших значений. В трехстержневом магнитопроводе (рис. 1.7, б) потоки полностью по сердечнику замыкаться не могут в силу условия

.

Поэтому поток третьей гармоники замыкается по путям рассеяния. Ввиду большого магнитного сопротивления по этим путям поток получается небольшим, но тем не менее он вызывает потери на вихревые токи в стенках бака и крепежных деталях, что снижает КПД увеличивает нагрев трансформатора. В связи с этим соединение обеих обмоток трансформатора в звезду для мощных трансформаторов, как правило, не применяется.