§ П. ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
Все рассмотренные выше явления относились к трансформатору однофазного тока. Однофазные трансформаторы широко применяют в качестве бытовых; более мощные однофазные трансформаторы используют в электровозах переменного тока; сверхмощные однофазные трансформаторы на 220 и 500 кВ строят для крупных тепловых и гидроэлектрических станций.
Однако для передачи энергии не применяют однофазный переменный ток. Для этих целей служит трехфазный ток, который, как известно, получил широкое распространение. Поэтому большинство трансформаторов являются трехфазными — они преобразуют трехфазный переменный ток.
Можно, конечно, трансформировать трехфазный ток, пользуясь тремя однофазными трансформаторами, первичные и вторичные обмотки которых соединяют в трехфазную систему — в звезду или треугольник. Именно так и работают мощные однофазные трансформаторы, устанавливаемые на крупных электростанциях. Они подключены к соответствующим фазам генераторов своими первичными обмотками, а вторичные их обмотки, соединенные в звезду, подключены к соответствующим фазам дальней линии передачи.
Можно иметь трехфазный трансформатор и в одной единице. Магнитопровод такого трансформатора состоит из трех стержней, замыкаемых сверху и снизу ярмами (рис. 13). На каждый из стержней насаживают по одной первичной и одной вторичной обмотке. Первичные обмотки соединяют звездой или треугольником, так же соединяют и вторичные обмотки. Стержень со своими обмотками представляет собой однофазный трансформатор. Поэтому все, что было сказано ранее об однофазном трансформаторе, целиком относится и к отдельной фазе трехфазного.
В каждом стержне трехфазного трансформатора возникает магнитный поток, созданный током первичной обмотки. Но каждая первичная обмотка принадлежит одной из фаз трехфазной
системы. Поэтому протекающие по обмоткам токи, так же как и приложенные напряжения, являются трехфазными, следовательно, и магнитные потоки тоже трехфазные.
Рис. 13. Схема трехфазного трехстержневого трансформатора
До сих пор мы считали, что магнитный поток обязательно замыкается, т. е. пройдя по стержню, поток должен пройти и обратный путь вновь к началу того же стержня. Однако в трехфазном трансформаторе такого обратного пути нет, и в нем (при одинаковой нагрузке фаз) нет необходимости, как нет нужды и в нулевом проводе для тока при соединении звездой.
Каждый из потоков циркулирует только по своему стержню, а все вместе они сходятся в серединах верхнего и нижнего ярма — точках D и Е (рис. 13). В этих точках потоки складываются, но так как потоки отстают друг от друга на угол 120°, то складываются они геометрически. Как известно, геометрическая сумма таких величин равна нулю. Значит каждый из магнитных потоков проходит только по своему стержню, не имеет обратного пути, а сумма всех трех потоков равна нулю. Надо отметить, что потоки крайних фаз А и С проходят не только по стержню, но и по половине верхнего и нижнего ярем. Поток же средней фазы В проходит только по своему стержню. Поэтому и токи холостого хода крайних фаз всегда больше, чем ток холостого хода средней фазы.
