Несимметричная нагрузка трансформатора

Случай 1. Токи нулевой последовательности отсутствуют. При несимметричной нагрузке падения напряжения в фазах трансформатора различны. Если токи отдельных фаз не превышают номинальных значений, то относительно малы, вследствие малости сопротивления Zк трансформатора.
Таким образом, несимметричная нагрузка трансформатора при отсутствии токов нулевой последовательности не вызывает значительного искажения симметрии фазных и линейных напряжений на клеммах вторичной обмотки.
Для рассматриваемого случая первичные и вторичные токи прямой последовательности в каждой фазе равны по величине и обратны по знаку. Это же справедливо и для токов обратной последовательности, а значит и для суммы токов прямой и обратной последовательностей. Поэтому принятые ранее упрощения ( пренебрежение намагничивающим током) позволяют сделать следующую запись: .
В результате можно сказать, что намагничивающие силы и токи первичных и вторичных обмоток уравновешиваются в каждой фазе и на каждом участке магнитопровода по отдельности.

Случай 2. Имеются токи нулевой последовательности. Вариант а: токи нулевой последовательности возникают в обеих обмотках трансформатора. Это трансформаторы с соединением обмоток . Намагничивающим током нулевой последовательности можно пренебречь, потому что он составляет небольшую долю полного тока нулевой последовательности, и записать
.
Таким образом, намагничивающие силы токов нулевой последовательности обеих обмоток взаимно уравновешиваются в каждой фазе трансформатора. В этой ситуации сопротивление нулевой последовательности . Нулевые составляющие вторичного напряжения возникают только за счет относительно небольших падений напряжения . Поэтому в трансформаторах с соединением обмоток при несимметричной нагрузке система фазных напряжений искажается относительно слабо.
Вариант б: токи нулевой последовательности возникают только в одной обмотке. Это трансформаторы с соединением обмоток . Токи нулевой последовательности протекают только во вторичной обмотке и являются чисто намагничивающими, так как они не уравновешены токами нулевой последовательности в первичной обмотке. ЭДС нулевой последовательности равна , где - сопротивление намагничивающей цепи для токов нулевой последовательности. ЭДС может достичь больших значений. Например, в трансформаторах с броневыми, бронестержневыми магнитопроводами и в групповом трансформаторе сопротивление намагничивающей цепи для токов нулевой последовательности равно сопротивлению намагничивающей цепи для токов прямой последовательности . Поэтому уже при ЭДС нулевой последовательности ЕОП , и система фазных ЭДС и напряжений сильно искажается, что неприемлемо и опасно для однофазных потребителей. Направление вектора зависит от фазы токов нулевой последовательности и определяется условиями нагрузки. На величину линейных напряжений не влияют ЭДС нулевой последовательности, так как в разностях фазных напряжений нулевые составляющие исчезают. Соединение обмоток в трансформаторах с броневыми, бронестержневыми магнитопроводами и в групповых трансформаторах обычно не применяются, но если все же в таком соединении имеется необходимость, то на каждой фазе выполняется еще третья обмотка, соединяемая по схеме "треугольник". Клеммы этой обмотки наружу не выводятся, если эта обмотка предназначена только для уравновешивания токов нулевой последовательности.

У трансформатора со стержневым магнитопроводом и соединением обмоток искажение системы фазных напряжений при наличии токов нулевой последовательности меньше, так как ZMO Zк.
Вариант в: токи нулевой последовательности возникают только в одной обмотке трансформатора (рис) при соединении Y/ZH. При несимметричной нагрузке токи нулевой последовательности протекают по обеим частям вторичной обмотки, соединенной по схеме "зигзаг", в противоположных направлениях. При одинаковом числе витков в каждой части вторичной обмотки сумме намагничивающих сил от токов нулевой последовательности в каждой фазе равна нулю. Токи нулевой последовательности создают только поля рассеяния. На каждом стержне магнитопровода имеет место магнитное равновесие и смещение нейтрали фазных напряжений будет незначительным. В этом отношении схема соединений Y/ZH выгодно отличается от схемы Y/YH .