Краткие теоретические положения

Назначение

· Выяснить причины возникновения высших гармоник тока, потока и ЭДС в трансформаторах.

· Установить характер влияния конструкции магнитопровода, схемы соединения обмоток, величины питающего напряжения на уровень и частотный спектр высших гармоник.

· Уяснить способы подавления высших гармоник или нейтрализации их вредного влияния на режимы работы электротехнического оборудования.

Краткие теоретические положения

Трансформатор в электрической сети является источником высших гармоник. Причины их возникновения объясняются следующим. Однофазный трансформатор, подключённый на холостом ходу к сети переменного напряжения, по существу представляет собой катушку со стальным сердечником, т. е. нелинейное индуктивное сопротивление (без учёта потерь). Нелинейность обусловлена непостоянством магнитной проницаемости стали для различных мгновенных значений магнитного потока в сердечнике. Если напряжение сети синусоидальное, то и магнитный поток сердечника также будет синусоидальным, так как . При известной форме магнитной характеристики трансформатора Ф(i_o) можно графическим путём определить форму намагничивающего тока (Рис.1).

Из рисунка видно, что намагничивающий ток в этом случае будет несинусоидальным и может быть представлен в виде суммы синусоидальных токов гармоник различных частот и амплитуд

, (1)

- ток первой гармоники; - токи высших гармоник; К – нечётные числа 3, 5, 7, и т. д.

Таким образом, можно сделать вывод, что однофазный трансформатор на холостом ходу в сети с синусоидальным напряжением является источником высших гармоник нечётного порядка. Амплитуда токов высших гармоник резко уменьшается с ростом порядка гармоники. При подключении трёхфазного группового трансформатора (группа их трёх однофазных) по схемам У/У, У/D и D/У к трёхфазной сети, картина образования высших гармоник несколько изменяется и зависит от схемы соединения обмоток трансформатора. Общим для данных схем является отсутствие в линейном намагничивающем токе третьей и кратных ей гармоник. Это объясняется тем, что третья и кратные ей гармоники в трёхфазной системе напряжений обладают свойствами нулевой последовательности, т. е. мгновенные значения токов этих гармоник во всех фазах равны по величине и совпадают по направлению, а схемы У и D для такой системы токов имеют бесконечно большое сопротивление. Отсутствие токов третьей и кратных ей гармоник в намагничивающем токе приводит к возникновению магнитных потоков и, следовательно, ЭДС соответствующих частот, которые также обладают свойствами нулевой последовательности.

Дополнительная литература - Сукманов. Электрические машины. М: «Колос», 2001 стр. 101-103; Лекции по теме трансформаторы.

Поиск по сайту: