Магнитные поля и ЭДС при несимметричной нагрузке

При несимметричной нагрузке приближенно:

Потоки прямой и обратной последовательности образуют симметричные системы (по их определению), и они могут свободно замыкаться по любому магнитопроводу, не выходя за его пределы.

Потоки нулевой последовательности не образуют симметричную систему потоков, поэтому они замыкаются по воздуху (в стержневом), по боковым стержням (в бронестержневом) и по магнитопроводу (в групповом). Из-за большого магнитного сопротивления в стержневом трансформаторе эти потоки малы:

Эти потоки особенно большие, когда токи нулевой последовательности во вторичной обмотке не уравновешиваются с токами в первичной обмотке.

Изменяющиеся гармонически потоки индуцируют в фазах первичной обмотки ЭДС взаимной индукции:

18. Искажение симметрии первичных и вторичных U_ф при несимметричной нагрузке (схемы соединений D/Y_n, Y/D, Y/Y_n).

Матричная запись электрического состояния для трёхфазного трансформатора:

Отсюда,

Система уравнений для вторичной обмотки:

1) D/Y_n:

Несимметричность нагрузки практически не влияет на симметричность системы вторичных фазных напряжений.

2) Y/D:

Системы фазных и линейных первичных напряжений одновременно либо симметричны, либо несимметричны.

3) Y/Y_n:

Пусть трансформатор симметричен (z_A = z_B = z_C = z₁)

[Вывод.]

Наличие токов нулевой последовательности приводит к смещению центра тяжести Y на величину ЭДС нулевой последовательности. Наименьшее искажение в стержневых трансформаторах, так как в них потоки нулевой последовательности малы.

При разрыве на входе ([схема замещения с разрывом]):

Падение напряжения от тока прямой последовательности не приводит к искажению звезды (системы фазных вторичных напряжений), а лишь поворачивает её, не нарушая её углов. Падения напряжения от токов обратной и (особенно) нулевой последовательности искажают звезду. Поэтому, соединение Y/Y_n применяют только в стержневых трансформаторах с ограничением на величину токов нулевой последовательности.