Основные теоретические положения

Схема трехфазного трансформатора с ферромагнитным сердечником может использоваться в качестве утроителя частоты. При этом возможны варианты соединений обмоток трансформатора.

1. При соединении первичной обмотки трансформатора по схеме «звезда» без нейтрального провода и постепенном увеличении на ней напряжения магнитопровод начинает насыщаться. Так как в первичной обмотке трансформатора не могут протекать токи третьей гармоники, а более высшими гармониками при индуктивном характере нагрузки можно пренебречь, первичный ток считается синусоидальным. В этом случае третьи гармоники появляются в напряжении между нейтральными точками , а следовательно, в магнитном потоке и фазных ЭДС на вторичной обмотке. С ростом насыщения отношение уменьшается и на первичной, и на вторичной обмотках.

При соединении фазных вторичных обмоток по схеме «разомкнутый треугольник» выходное напряжение становится равным утроенному значению напряжения третьей гармоники вторичной фазной обмотки: , так как напряжения вторичной обмотки прямой и обратной последовательностей компенсируются.

2. При соединении первичной обмотки трансформатора по схеме «звезда» с нейтральным проводом и увеличении на ней напряжения насыщение магнитопровода приводит к появлению несинусоидальных токов первичной обмотки главным образом за счет третьей гармоники. Токи третьей гармоники протекают по нейтральному проводу:

.

Напряжения на первичной и вторичной обмотках остается синусоидальными, т.е. и .

3. При соединении первичной обмотки по схеме «треугольник» образуется цепь для протекания токов третьей гармоники. Напряжения остаются синусоидальными, следовательно, третьи гармоники в магнитном потоке и фазных напряжениях вторичной обмотки отсутствуют.

С увеличением напряжения на первичной обмотке отношение первичных токов уменьшается: < .

Ток третьей гармоники в первичной обмотке можно определить по формуле

.

Таким образом, трехфазный трансформатор может использоваться в качестве утроителя частоты лишь при соединении первичной обмотки по схеме «звезда» без нейтрального провода.