Высшие гармоники в трехфазных цепях произвольной конфигурации

Если говорить об особенностях высших гармоник в трехфазных цепях других конфигураций («звезда-треугольник», «треугольник-звезда»), проведенный в предыдущих разделах анализ и использованные при этом методики создают все возможности для установления гармонического состава и ЭДС, и напряжений, и токов во всех элементах таких схем. Это позволяет такие конфигурации трехфазных цепей здесь не рассматривать.

При этом необходимо хорошо понимать, что определение спектрального состава, то есть простая констатация наличия или отсутствия тех или иных высших гармоник, в трехфазных цепях интерес, конечно, представляет, но для электрика-эксплуатационника конечной целью быть не может. Важно понимать, какими при этом могут быть последствия для эксплуатации трёхфазных цепей и электрических устройств в них.

Для того, чтобы в каждом конкретном случае получить грамотный прогноз, необходимо исходить из следующего.

- Симметричные системы трехфазных токов с прямым чередованием фаз формируют вращающиеся магнитные поля прямой последовательности, вращающиеся с разными скоростями, но в одну сторону (например, по часовой стрелке). Это относится к токам гармоник 1, 4, 7, 10, 13,…

- Симметричные системы трехфазных токов с обратным чередованием фаз формируют вращающиеся магнитные поля обратной последовательности. Все эти магнитные поля вращаются в одну, но

противоположную сторону, то есть против часовой стрелки. Это относится к гармоникам с номерами 2, 5, 8, 11, 14, … Скорости вращения этих полей определяются частотами соответствующих гармоник.

- Одинаковые по величине и по фазе гармоники, кратные трем (3, 6, 9, 12,…), создают пульсирующие магнитные поля. Скорости пульсаций при этом определяются частотами соответствующих гармоник.

Это может оказывать существенное влияние, прежде всего, на работу электротехнических устройств, принцип действия которых основан на использовании вращающихся магнитных полей. Однако и в других электромагнитных устройствах эти явления могут приводить к негативным последствиям, в частности, к увеличению потерь в магнитных сердечниках.

На работе электротехнических устройств, принцип действия которых основан на использовании тепловых проявлений тока, высшие гармоники оказывают либо незначительное влияние, либо не оказывают никакого вообще.

Это может быть установлено при анализе работы конкретного устройства.

- Наличие или отсутствие в фазных и линейных напряжениях гармоник, кратных трем, как было установлено, может привести к нарушению известных соотношений и .

Конечно, это необходимо иметь в виду при проектировании и эксплуатации трехфазных систем, прежде всего в случаях, когда к качественным характеристикам напряжений предъявляются повышенные требования. Особое значение это приобретает в случаях, когда работа электротехнического устройства предусматривает переключения с одного вида соединения фаз на другое.

- Необходимо учитывать и проблемы существования токов в обмотках трансформаторов даже при их работе на холостом ходу, присутствие в симметричных системах напряжения тройной частоты между нулевыми точками при отсутствии нулевого провода и токов тройной частоты в нулевом проводе, если он есть.

- В некоторых случаях может оказаться необходимым учитывать изменение энергетических соотношений в фазах системы, а также между генератором и нагрузкой. Это связано и с наличием (или отсутствием) отдельных гармонических составляющих, и с необходимостью учета коэффициентов формы кривых при некоторых вычислениях, и с изменением действующих значений несинусоидальных электрических величин по сравнению с искажаемыми синусоидами.