что такое бросок тока
Понятие и причины возникновения тока намагничивания трансформатора
В энергосистеме при подключении силового трансформатора к напряжению, а также при восстановлении рабочих параметров цепи после отключения оборудования на режиме короткого замыкания в питающей устройство обмотке возникает резкий толчок. Это явление получило название тока намагничивания трансформатора. Он имеет затухающий характер, а его максимальная величина превышает номинальный параметр, что необходимо учитывать при проектировании схем защиты оборудования.
Понятие намагничивающего тока
Внезапное возрастание, то есть бросок тока намагничивания (БТН), объясняется насыщением сердечника магнитной индукцией. Трансформаторы динамически устойчивы к броскам благодаря изготовлению обмоток с учетом больших по кратности токов, как правило, возникающих при замыканиях накоротко. В среднем намагничивающий ток превышает номинальное значение прибора в 6-8 раз.
Рис. 1. Условия появления БТН
В режиме короткого замыкания напряжение силового агрегата характеризуется предельным понижением до нуля, а после отключения зоны повреждения устанавливается на зажимах устройства скачкообразно.
Восстановление магнитного потока происходит неравномерно и не сразу, что обуславливает возникновение переходного процесса, в течение которого образуются два потока – установившийся ФУ и свободный ФСВ. Для определения общего значения используется формула:
В точке отсчета, характеризующей начальный момент времени при t = 0, ФТО также приравнивается к нулю, поэтому справедливым представляется равенство ФСВ = — ФУ. Знаки полярности магнитных потоков совпадают во втором полупериоде, и, соответственно, результирующая величина достигает пикового максимума (ФТмакс).
Рис. 2. Магнитные потоки в сердечнике под нагрузкой
Схематически наблюдается отставание ФУ от UТ на 90 градусов, что говорит о зависимости ФСВ и ФТмакс от фазы напряжения. Данные величины достигают наибольших значений при включении – в момент прохождения UТ через ноль. Если не брать во внимание постепенное затухание, ФТмакс ≈ 2ФУ. Но пиковая величина потока может быть и выше, когда в толще сердечника присутствует остаточное намагничивание Фост, по знаку совпадающее с ФСВ.
Сердечник насыщается при значениях потоков, приближенных к 2ФУ, вызывая резкий бросок Iнам. Ток намагничивания образуется только в той обмотке цепи, на которую подается напряжение при включении. Он преобразуется через защитное устройство и поступает на реле, заставляя его срабатывать при соблюдении неравенства Iнам > Iс.з..
Почему происходит бросок при включении
Кратковременный скачок характеризуется броском намагничивающего тока трансформатора (БТН). Его значения на одном и том же приборе могут отличаться по величине при разных включениях. Причиной образования БТН в силовых устройствах является внезапное изменение уровня напряжения намагничивания. Помимо нагрузки, передаваемой на обмотку, скачок может быть вызван и другими причинами:
Ток намагничивания вносит дисбаланс на выводах трансформатора. Защита прибора воспринимает БТН как дифференциальный ток. Но чтобы она корректно выполняла свое назначение, система должна эффективно функционировать и отстраиваться с учетом БТН путем включения в цепь таких вспомогательных устройств, как промежуточные трансформаторы.
Чтобы скачки не повлияли на эксплуатационный ресурс службы агрегата, нежелательно допускать отключение трансформатора в результате бросков.
При включении обмотки на полную нагрузку вследствие асинхронного распределения мощности и переходных волновых процессов возникает высокое перенапряжение, способное вызвать внутреннее короткое замыкание.
Важно! Перенапряжения по причине БТН являются безопасными только при правильной организации дифференциальной защиты системы.
Как происходит процесс
При подаче нагрузки намагничивание прибора из-за включения рассматривается как негативное явление, способное спровоцировать БТН максимальной амплитуды. При отключении ток намагничивания сокращается до нулевой отметки, а магнитная индукция корректируется в зависимости от степени намагничивания стального сердечника, в результате чего в магнитопроводе сохраняется остаточная индукция.
Если через время повторить включение токопреобразующего устройства под напряжение, подчиненное синусоидальному закону изменения, магнитная индукция меняется со смещением остаточной величины до 90% от номинального значения. В результате возникает высокая амплитуда намагничивания и изменение формы кривой.
Рис. 3. Кривая БНТ классического типа
Уровень намагничивающего тока затухает на десятые доли секунды, но полное «сглаживание» кривой наступает в течение нескольких секунд, а при определенных условиях – через несколько минут. Длительность затухания апериодической составляющей осциллограммы БТН обусловлена высокой амплитудой тока в начальный (нулевой) момент времени и содержанием разных гармоник. Пиковая величина зависит от нагрузочного напряжения и его параметров, а также от значения и полярности остаточного магнитного потока в сердечнике.
Пик тока может быть выше номинального значения для высокомощных агрегатов в 10-15 раз, а для приборов мощностью (
Понятие и причины возникновения тока намагничивания трансформатора
Понятие намагничивающего тока
Внезапное возрастание, то есть бросок тока намагничивания (БТН), объясняется насыщением сердечника магнитной индукцией. Трансформаторы динамически устойчивы к броскам благодаря изготовлению обмоток с учетом больших по кратности токов, как правило, возникающих при замыканиях накоротко. В среднем намагничивающий ток превышает номинальное значение прибора в 6-8 раз.
Рис. 1. Условия появления БТН
В режиме короткого замыкания напряжение силового агрегата характеризуется предельным понижением до нуля, а после отключения зоны повреждения устанавливается на зажимах устройства скачкообразно.
Восстановление магнитного потока происходит неравномерно и не сразу, что обуславливает возникновение переходного процесса, в течение которого образуются два потока – установившийся ФУ и свободный ФСВ. Для определения общего значения используется формула:
В точке отсчета, характеризующей начальный момент времени при t = 0, ФТО также приравнивается к нулю, поэтому справедливым представляется равенство ФСВ = – ФУ. Знаки полярности магнитных потоков совпадают во втором полупериоде, и, соответственно, результирующая величина достигает пикового максимума (ФТмакс).
Рис. 2. Магнитные потоки в сердечнике под нагрузкой
Схематически наблюдается отставание ФУ от UТ на 90 градусов, что говорит о зависимости ФСВ и ФТмакс от фазы напряжения. Данные величины достигают наибольших значений при включении – в момент прохождения UТ через ноль. Если не брать во внимание постепенное затухание, ФТмакс ≈ 2ФУ. Но пиковая величина потока может быть и выше, когда в толще сердечника присутствует остаточное намагничивание Фост, по знаку совпадающее с ФСВ.
ФТмакс = (2ФУ + Фост)> 2ФУ
Сердечник насыщается при значениях потоков, приближенных к 2ФУ, вызывая резкий бросок Iнам. Ток намагничивания образуется только в той обмотке цепи, на которую подается напряжение при включении. Он преобразуется через защитное устройство и поступает на реле, заставляя его срабатывать при соблюдении неравенства Iнам > Iс.з..
ТОКИ НАМАГНИЧИВАНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ ПОД НАПРЯЖЕНИЕ
а) Характер изменения токов намагничивания
При включении силовых трансформаторов под напряжение или при восстановлении на них напряжения после отключения внешнего к. з. в обмотке, питающей трансформатор, возникает резкий бросок тока намагничивания, имеющий затухающий характер (рис. 16-25). Максимальное значение этого тока в несколько раз превосходит номинальный ток трансформатора.
Резкое возрастание тока намагничивания объясняется насыщением магнитопровода трансформатора. При включении трансформатора под напряжение оно появляется на его обмотке внезапно. Аналогичная картина имеет место на трансформаторе после отключения к. з. при восстановлении напряжения (рис. 16-26).
Во время к. з. напряжение на трансформаторе понижается в пределе до нуля (точка А
на рис. 16-26, а). После отключения повреждения (точка
Б)
происходит скачкообразное восстановление напряжения на зажимах трансформатора.
В обоих случаях магнитный поток в сердечнике трансформатора устанавливается не сразу. Возникает переходный процесс, сопровождающийся появлением двух потоков: установившегося Фу и свободного, постепенно затухающего Фсв (рис. 16-27). Результирующий поток Фт =ФУ + Фсв; в начальный момент (t = 0) Фто = 0 и поэтому Фсво = — Фуо. Во втором полупериоде знаки обоих потоков совпадают и результирующий поток трансформатора достигает максимума Фт.макс.
Установившийся поток Фу отстает от напряжения Uт на 90°, поэтому величина свободного потока ФСВо, а следовательно, и Фт. макс зависят от фазы UТ и достигают наибольшего значения при включении (трансформатора в момент прохождения
U
тчерез нуль. В этом случае без учета затухания Фт.макс ≈2ФУ. Величина потока Фт. макc может достигать и больших значений, если магнитопровод трансформатора имеет остаточное намагничивание и соответствующий ему поток Фост совпадает по знаку со свободным потоком Фсв. Тогда Фт. макс = (2ФУ + Фост) > 2ФУ.
При потоках, близких к 2ФУ, магнитопровод трансформатора насыщается, что и обусловливает резкий рост (бросок) намагничивающего тока I
нам по времени характеризуется следующими особенностями:
1. Кривая тока носит асимметричный характер до тех пор, пока I
нам не достигнет установившегося значения.
2. Кривая может быть разложена на апериодическуюсоставляющую и синусоидальные токи различных гармоник. Апериодическая составляющая имеет весьма большое удельное значение в токе I
3. Время затухания токов определяется постоянными времени трансформатора и сети и может достигать 2—3 с. Чем мощнее трансформатор, тем дольше продолжается затухание.
4. Первоначальный бросок тока может достигать 5—10-кратного значения номинального тока трансформатора. Кратность броска тока на мощных трансформаторах меньше, чем на маломощных.
Ток намагничивания I
нам появляется только в одной обмотке силового трансформатора, той, на которую подается напряжение при его включении. Как видно из рис. 16-26, б, этот ток трансформируется через трансформатор тока защиты и поступает в реле, вызывая его работу, если
I
нам>
I
с.з. Для предотвращения ложной работы дифференциальной защиты под действием
I
нам принимаются специальные меры, рассмотренные ниже.
б) Способы предотвращения работы защиты от бросков тока намагничивания
Наиболее простым и ранее широко применявшимся является способ замедления защиты па время порядка 1 с. Однако при этом терялось наиболее ценное свойство защиты — ее быстродействие. Применялись и другие, более сложные способы отстройки от токов намагничивания с сохранением быстродействия (блокировки от понижения напряжения, торможение от токов высших гармоник и т. д.).
Опыт эксплуатации показал, что эти способы или себя не оправдали, или приводили к усложнению защиты и не давали достаточно надежной отстройки от намагничивающих токов. Поэтому в Советском Союзе указанные способы не рекомендуются к применению.
На основании работ ВНИИЭ, ТЭП и опыта эксплуатации энергосистем в настоящее время в СССР приняты два способа отстройки от токов намагничивания.
Первый из них заключается в применении быстронасыщающихся трансформаторов (БНТ), через которые включаются дифференциальные реле [Л. 66, 67]. БНТ не пропускают апериодического тока, составляющего значительную часть тока намагничивания, и позволяют, таким образом, надежно отстроить дифференциальные реле от намагничивающих токов.
Второй способ состоит в отстройке тока сбрасывания реле от тока намагничивания по величине. На таком принципе выполняется защита, называемая дифференциальной отсечкой.
Преимуществом обоих способов являются: простота, надежность и сохранение основного достоинства дифференциальной защиты — быстроты действия.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Почему происходит бросок при включении
Кратковременный скачок характеризуется броском намагничивающего тока трансформатора (БТН). Его значения на одном и том же приборе могут отличаться по величине при разных включениях. Причиной образования БТН в силовых устройствах является внезапное изменение уровня напряжения намагничивания. Помимо нагрузки, передаваемой на обмотку, скачок может быть вызван и другими причинами:
Ток намагничивания вносит дисбаланс на выводах трансформатора. Защита прибора воспринимает БТН как дифференциальный ток. Но чтобы она корректно выполняла свое назначение, система должна эффективно функционировать и отстраиваться с учетом БТН путем включения в цепь таких вспомогательных устройств, как промежуточные трансформаторы.
Чтобы скачки не повлияли на эксплуатационный ресурс службы агрегата, нежелательно допускать отключение трансформатора в результате бросков.
При включении обмотки на полную нагрузку вследствие асинхронного распределения мощности и переходных волновых процессов возникает высокое перенапряжение, способное вызвать внутреннее короткое замыкание.
Важно! Перенапряжения по причине БТН являются безопасными только при правильной организации дифференциальной защиты системы.
Причины возникновения броска тока намагничивания
Причиной возникновения БНТ в силовых трансформаторах является резкое изменение уровня напряжения намагничивания. Хотя обычно возникновение БНТ связывают с включением трансформатора под напряжение, он также может быть обусловлен:
Поскольку ветвь намагничивания схемы замещения трансформатора, может быть представлена как шунт при его насыщении, ток намагничивания нарушает баланс между токами на выводах трансформатора. Дифференциальная защита воспринимает ток БНТ как дифференциальный, однако должна устойчиво функционировать в таком случае. Отключение трансформатора при БНТ является нежелательным с точки зрения условий обеспечения длительного срока службы трансформатора (отключение тока индуктивного характера вызывает высокие перенапряжения, что может представлять угрозу для трансформатора и быть косвенной причиной возникновения внутреннего КЗ).
Как происходит процесс
При подаче нагрузки намагничивание прибора из-за включения рассматривается как негативное явление, способное спровоцировать БТН максимальной амплитуды. При отключении ток намагничивания сокращается до нулевой отметки, а магнитная индукция корректируется в зависимости от степени намагничивания стального сердечника, в результате чего в магнитопроводе сохраняется остаточная индукция.
Если через время повторить включение токопреобразующего устройства под напряжение, подчиненное синусоидальному закону изменения, магнитная индукция меняется со смещением остаточной величины до 90% от номинального значения. В результате возникает высокая амплитуда намагничивания и изменение формы кривой.
Рис. 3. Кривая БНТ классического типа
Уровень намагничивающего тока затухает на десятые доли секунды, но полное «сглаживание» кривой наступает в течение нескольких секунд, а при определенных условиях – через несколько минут. Длительность затухания апериодической составляющей осциллограммы БТН обусловлена высокой амплитудой тока в начальный (нулевой) момент времени и содержанием разных гармоник. Пиковая величина зависит от нагрузочного напряжения и его параметров, а также от значения и полярности остаточного магнитного потока в сердечнике.
Пик тока может быть выше номинального значения для высокомощных агрегатов в 10-15 раз, а для приборов мощностью (
что такое намагничивающий ток трансформатора и от чего зависит
Бросок тока намагничивания трансформатора — это кратковременный ток намагничивания трансформатора, превышающий номинальный ток нагрузки, возникающий при включении трансформатора (автотрансформатора) под напряжение или при его восстановлении. При этом, бросок тока намагничивания раз от раза может отличаться на одном и том же трансформаторе, так как имеет значение вектор и величина напряжения, подаваемая на обмотку трансформатора при включении коммутационного аппарата.
Причины возникновения броска тока намагничивания
Причиной возникновения БНТ в силовых трансформаторах является резкое изменение уровня напряжения намагничивания. Хотя обычно возникновение БНТ связывают с включением трансформатора под напряжение, он также может быть обусловлен:
Поскольку ветвь намагничивания схемы замещения трансформатора, может быть представлена как шунт при его насыщении, ток намагничивания нарушает баланс между токами на выводах трансформатора. Дифференциальная защита воспринимает ток БНТ как дифференциальный, однако должна устойчиво функционировать в таком случае. Отключение трансформатора при БНТ является нежелательным с точки зрения условий обеспечения длительного срока службы трансформатора (отключение тока индуктивного характера вызывает высокие перенапряжения, что может представлять угрозу для трансформатора и быть косвенной причиной возникновения внутреннего КЗ).
Броски тока намагничивания (БТН) трансформатора, признаки их, способы отстройки от них.
Бросок тока намагничивания (БТН) ток в питающей обмотке трансф-ра в первый момент включения трансф-ра под напряжение и при восстановлении напряжения после отключения внешних КЗ, максимальные мгновенные значения которого достигают 6-8-кратных значений амплитуды номинального тока. Ток намагничивания, проходя через реле, может вызвать неправильное срабатывание защиты. Переходный ток намагничивания содержит значительные высшие гармонические (2-ю и 3-ю), а также значительную апериодическую составляющую, в результате чего кривая его мгновенных значений почти полностью смещается от оси времени. Время полного затухания переходного тока намагничивания определяется постоянными времени ветви намагничивания трансф-ра и сети и может достигать нескольких секунд. Однако уже по истечении времени t= 0,3…0,5с его max мгновенные значения становятся меньше амплитуды номинального тока трансф-ра.
Признаки БТН:
1) Однополярность апериодических бросков. Признак однополярности броска – появляется только в первом периоде.
3) Наличие второй гармоники в БТН.
Отстройка защиты от броска тока намагничивания достигается тремя путями:
1) Загрублением защиты по току срабатывания.
2) Включением реле через промежуточные насыщающиеся трансф-ры тока.
3) Выявлением различия между формой кривой тока КЗ и формой кривой тока намагничивания.
Защита трансформаторов от сверхтоков, обусловленных внешними КЗ
Защита Т и АТ от сверхтоков является резервной, предназначенной для отключения их от источников питания как при повреждениях самих Т (АТ) и отказе основных защит, так и при повреждениях смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей. При отсутствии специальной защиты шин защита Т (АТ) от сверхтоков осуществляет также защиту этих шин.
В качестве защиты от сверхтоков при междуфазных КЗ используются максимальная токовая защита. Максимальная токовая защита с пуском от напряжения, максимальная направленная защита, максимальная токовая защита обратной последовательности. При этом защита устанавливается со стороны источника питания, а при нескольких источниках питания — со стороны главных источников. Для защиты при однофазных КЗ используются максимальная токовая защита и максимальная направленная защита нулевой последовательности. Защита устанавливается со стороны обмоток, соединенных в схему звезды с заземленной нулевой точкой.
Максимальная токовая защита (МТЗ) двухобмоточного понижающего трансформатора. На Т с односторонним питанием (рис. 26) устанавливается один комплект защиты, со стороны источника питания, действующий на отключение всех выключателей.
Рис. 26. Однолинейная схема защиты понижающего трансформатора
На трехобмоточном Т с односторонним питанием устанавливаются два комплекта защиты: один со стороны обмотки НН действует на отключение выключателя этой обмотки; другой со стороны обмотки ВН действует с двумя выдержками времени, с меньшей — на отключение выключателя обмотки СН, с большей — на отключение всех выключателей Т. Аналогично выполняется защита понижающих ДТ при отсутствии питания со стороны обмотки СН.
Ток срабатывания МТЗ находится из условия возврата токовых реле при максимальной нагрузке.
Выдержка времени выбирается из условий селективности на ступень выше наибольшей выдержки времени РЗ присоединений, питающихся от трансформатора.
Токовая защита нулевой последовательности реагирует на ток, появляющийся в Т при внешних одно- и двухфазных КЗ на землю и КЗ в трансформаторе. Защита применяется на повышающих Т (АТ) и устанавливается со стороны обмоток ВН и СН, если последние соединены по схеме звезды и работают с глухозаземленной нулевой точкой.
Описание процесса
Намагничивание трансформатора изза включения его под напряжение считается самым неблагоприятным случаем, вызывающим БНТ наибольшей амплитуды. Когда производится отключение трансформатора, напряжение намагничивания оказывается равным нулю, ток намагничивания снижается до нуля, в то время как магнитная индукция изменяется согласно характеристике намагничивания сердечника. Указанное обуславливает наличие остаточной индукции в сердечнике. Когда, по истечении некоторого времени, производится повторное включение трансформатора под напряжение, изменяющееся по синусоидальному закону, магнитная индукция начинает изменяться по тому же закону, однако со смещением на значение остаточной индукции. Остаточная индукция может составлять 80–90% номинальной индукции, и, таким образом, точка может переместиться за излом характеристики намагничивания, что, в свою очередь, обуславливает большую амплитуду и искажение формы кривой тока.
На рисунке представлена характерная форма БНТ. Данная осциллограмма отображает наличие длительно затухающей апериодической составляющей, может быть охарактеризована содержанием различных гармоник и большой амплитудой тока в начальный момент времени (до 30 раз превышающей значение номинального тока трансформатора). Кривая значительным образом затухает через десятые секунды, однако полное затухание характерно через несколько секунд. При определенных обстоятельствах БНТ затухает лишь спустя минуты после включения трансформатора под напряжение.
Однофазный трансформатор
При холостом ходе трансформатора для первичного напряжения действительно уравнение
то есть напряжение u расходуется на падение напряжения r × i и уравновешивание электродвижущей силы (э. д. с.)
Если пренебречь незначительным падением напряжения r × i, то
Поэтому, если напряжение синусоидально:
то поток Ф также должен изменяться по синусоидальному закону:
Пренебрежем сначала также потерями в стали. Тогда потребляемый из сети ток холостого хода i = i0 является чисто реактивным намагничивающим током (i = i0r).
Поток Ф создается током i0r. Так как при наличии насыщения пропорциональность между Ф и i0r нарушается, то при синусоидальном потоке Ф ток i0r уже не будет синусоидальным.
На рисунке 1 в правом квадранте представлена кривая Ф = f(i0r) при наличии насыщения, а в левом квадранте – синусоидальная кривая Ф = f(t), где t – время. В нижнем квадранте этого рисунка изображена кривая i0r = f(t), которую можно получить, как показано на рисунке, если значения Ф по кривой Ф = f(t) для отдельных моментов времени 1, 2, 3 и так далее снести на кривую Ф = f(i0r) и получаемые при этом значения i0r снести вниз и отложить для этих же моментов времени. Отрицательная полуволна кривой i0r = f(t) будет иметь такую же форму, как и положительная. Такая несинусоидальная кривая i0r = f(t) (рисунок 2) содержит все нечетные гармоники (v = 1, 3, 5…), из которых наряду с первой, или основной (v = 1), наиболее сильной будет третья гармоника. Для стали марки 15… и максимальной индукции 1,4 Т третья гармоника составляет около 30%, а пятая – около 15% от основной.
| Рисунок 2. Гармоники намагничивающего тока однофазного трансформатора |
Кроме реактивной составляющей i0r, ток холостого хода i0 содержит также относительно малую активную составляющую i0a, которая синусоидальна и вызвана магнитными потерями в магнитопроводе (рисунок 2). Полный намагничивающий ток i0 = i0a + i0r имеет несимметричную форму.
Трехфазный трансформатор с соединением Y/Δ
Пусть на холостом ходу к сети с синусоидальным напряжением включена обмотка, соединенная треугольником (рисунок 3, а). При этом каждая фаза этой обмотки будет подключена к синусоидальному напряжению сети. Следовательно, потоки каждой фазы также будут синусоидальными, а намагничивающие токи фаз i0ra, i0rb, i0rc, как и у однофазного трансформатора, будут содержать нечетные высшие гармоники. В каждой фазе высшие гармоники тока будут располагаться относительно основной гармоники тока идентичным образом (рисунок 4).
| Рисунок 3. Питание трансформатора с соединением обмоток Y/Δ на холостом ходу: а – со стороны обмотки, соединенной в треугольник; б – со стороны обмотки соединенной в звезду | Рисунок 4. Реактивные составляющие намагничивающего тока и его гармоник в отдельных фазах обмотки трансформатора, соединенной треугольником |
Однако, в то время как основные гармоники отдельных фаз будут сдвинуты относительно друг друга на 120°, третьи гармоники будут сдвинуты на 3 × 120° = 360° или 0°, пятые – на 5 × 120° = 600° или 240°, седьмые – на 7 × 120° = 840° или 120°, девятые – на 9 × 120° = 3 × 360° или 0° и так далее.
Таким образом, гармоники, кратные трем (v = 3, 9, 15…), в отдельных фазах обмотки будут совпадать по фазе. По этой причине в линейных токах, которые представляют собой разность токов соответствующих фаз, гармоники кратные трем будут отсутствовать. Поэтому токи этих гармоник будут циркулировать внутри замкнутого треугольника (рисунок 3, а), причем, будучи равными по значению и совпадая по фазе, они образуют общий замкнутый циркуляционный ток.
Если трансформатор с соединением обмоток Y/Δ питать на холостом ходу со стороны обмотки, соединенной в звезду (рисунок 3, б), то гармоники, кратные трем, в фазных токах существовать не могут, поскольку они должны совпадать по фазе и в то же время их сумма должна равняться нулю, так как из нулевой точки выхода тока нет. Однако, как было выяснено выше в связи с рассмотрением процесса намагничивания магнитопровода однофазного трансформатора, при наличии насыщения для получения синусоидально изменяющегося магнитного потока намагничивающий ток должен содержать гармоники, кратные трем. Поскольку в рассматриваемом случае наличие таких гармоник тока невозможно, то поток будет несинусоидальным.
| Рисунок 5. Форма кривой потока при синусоидальном намагничивающем токе (а) и векторная диаграмма потоков и токов третьей гармоники (б) |
При отсутствии гармоник, кратных трем, ток i0r будет близок к синусоидальному (рисунок 5), так как гармоники v = 5, 7… относительно малы. При такой форме тока i0r кривая потока ФY, создаваемого обмоткой, соединенной в звезду, вследствие насыщения будет иметь уплощенную или затупленную сверху форму (рисунок 5, а). Такая кривая потока наряду с основной гармоникой Ф1Y будет содержать также относительно сильную третью гармонику Ф3Y. Третьи гармоники потока Ф3Y всех трех фаз совпадают по фазе и будут индуктировать во вторичной обмотке, соединенной треугольником, три равные по значению и совпадающие по фазе э. д. с. E3Δ (рисунок 5, б). Складываясь в контуре треугольника, эти э. д. с. создают в этом контуре ток I3Δ, который вследствие преобладания индуктивного сопротивления будет почти чисто индуктивным. Создаваемые этим током потоки Ф3Δ будут почти полностью компенсировать потоки Ф3Y. Поэтому результирующие потоки фаз будут практически синусоидальными. Таким образом, по сравнению с питанием со стороны обмотки, соединенной треугольником, разница заключается практически только в том, что третья и кратные ей гармоники намагничивающего тока возникают на вторичной стороне (рисунок 3, б).
Из изложенного следует, что в случае соединенной одной из обмоток трансформатора в треугольник магнитные потоки, э. д. с. и напряжения фаз остаются синусоидальными. Это обстоятельство составляет существенное преимущество трехфазных трансформаторов, у которых одна из обмоток соединена в треугольник.
Сказанное в равной степени относится как к групповым трехфазным трансформаторам, так и к трехфазным трансформаторам с общим магнитопроводом.