3.1. Трансформатор со схемой соединения У/Ун (рис. 3.3а)

     Для упрощения анализа влияния схемы соединения на проявление составляющих нулевой последовательности будем рассматривать трансформатор с коэффициентом трансформации k = 1,0 и током холостого хода Ix = 0,0.


     В лабораторной установке все опыты проводятся на одном и том же трансформаторе, вторичная обмотка которого секционирована на две равные части, например, a1 - x1 и a2 - x2. Токи первичной обмотки обозначим IA, IB, IC, токи вторичной обмотки - Ia, Ib, Ic, ток в нейтральном проводе вторичной обмотки – In.

     В соответствии со 2-м законом Кирхгофа для магнитной цепи с учетом принятых допущений можно записать (обход по замкнутому контуру)

     IAIa + IbIB = 0, (1)

     IAIa + IcIC = 0. (2)

     На основании (1) и (2) получаем

     IAIa = IBIb = ICIc. (3)

     В соответствии с 1-м законом Кирхгофа для электрической цепи имеем

     IA + IB + IC = 0, (4)

     Ia + Ib + IcIn = 0. (5)

     Вычитая (5) из (4) запишем с учетом (3):

     IA = IaIn / 3 = IaIa0. (6)

     Аналогично получим:

     IB= IbIn / 3 = IbIb0, (7)

     IC= IcIn / 3 = IcIc0. (8)

     Из выражений (6), (7), (8) следует, что вторичные токи Ia, Ib, Ic не полностью трансформируются на первичную сторону трансформатора.

     Некоторая доля, а именно ток In/3 = Ia0 = Ib0 = Ic0, являющийся током нулевой последовательности протекает только во вторичной обмотке и замыкается через нейтральный провод. Токи нулевой последовательности Ia0, Ib0, Ic0 совпадают во времени во всех фазах (см. рис.3.1в).

     В частном случае, когда нагружена только одна фаза вторичной обмотки (например, фаза a = x), то токи в фазах этой обмотки равны (см. рис.3.3а):

     Ia = Iнг = In Ib = Ic = 0,

     а фазные (линейные) токи первичной обмотки определятся из выражений:

     IA = 2Iнгk21/3 , IB = - Iнгk21/3 , IC = - Iнгk21/3 , (9)
где k21 = Uab/ UAB - линейный коэффициент трансформации.

     Схема замещения трансформатора для тока нулевой последовательности Ia0 приведена на рис.3.4а. (см. также рис 1.2 в описании Лабораторной работы №1). На схеме замещения приняты следующие обозначения: Z2=R2+jX2 - полное сопротивление вторичной обмотки; Xm0 - индуктивное сопротивление нулевой последовательности, обусловленное основным магнитным потоком нулевой последовательности Ф0; Rm0 - активное сопротивление нулевой последовательности, обусловленное потерями в стали и в баке, вызванными потоком Ф0; Zm0=Rm0+jXm0 - полное сопротивление нулевой последовательности намагничивающей ветви 1 - 2 схемы замещения.


3.4a

     Сопротивление нулевой последовательности Z0n трансформатора току нулевой последовательности Ia0 в целом равно сумме сопротивлений Z2 и Zm0, то есть Z0n =Z2 + Zm0, что составляет значительную величину.

     Основной магнитный поток Ф0, созданный намагничивающим током нулевой последовательности Ia0 = Im0, замыкается в трехстержневом трансформаторе от ярма к ярму и наводит в фазах первичной и вторичной обмоток ЭДС нулевой последовательности, соответственно, EA0 = EB0 = EC0 и Ea0 = Eb0 = Ec0 (рис.3.5). Фазные напряжения в этом случае будут равны (например, для фазы A = X первичной обмотки и фазы a = x вторичной обмотки):

     UA = –EAEA0 +IAZ1 , Ua = Ea +Ea0IaZ2. (10)

     ЭДС нулевой последовательности, направленные во всех фазах на комплексной плоскости в одну сторону вызывают искажение симметрии системы фазных напряжений как первичной, так и вторичной обмоток. Векторная диаграмма напряжений вторичной обмотки при однофазной нагрузке представлена на рис.3.6 . При построении векторных диаграмм (рис.3.5 и рис3.6) не учитывались потери в стали, обусловленные магнитным потоком нулевой последовательности.

     Таким образом, в трансформаторе с соединением обмоток У/Ун токи нулевой последовательности могут вызвать сильные искажения значений фазных напряжений, что неприемлемо и опасно для потребителей.


3.5, 3.6



Вернуться назад
Возврат на начальную страницу


Сайт создан в системе uCoz