Якби дотримувалося рівність опорів навантажень, то і протікають через них струми також були б рівні між собою. Їх геометрична сума була б звернена в нуль. Але в результаті нерівності цих струмів виникає зрівняльний струм в нульовому проводі (відбувається зміщення нульової точки) і з'являється напруга зсуву.
Фазні напруги змінюються одна щодо одної, і виходить перекіс фаз. Наслідком такого перекосу фаз стає збільшення споживання електроенергії з мережі і неправильна робота електроприймачів, що веде до збоїв, відмов, і передчасного зносу ізоляції. Безпека споживача, в такій ситуації, ставиться під загрозу.
Для автономних трифазних джерел електроенергії нерівномірність завантаження фаз чревата різного роду механічними пошкодженнями. В результаті - порушення роботи електроприймачів, знос джерел електроенергії, підвищена витрата масла, палива і охолоджуючої рідини для генератора. В кінцевому підсумку збільшуються витрати як на електроенергію в цілому, так і на витратні матеріали для генератора.
Для усунення перекосу фаз, вирівнювання фазних напруг, слід спочатку розрахувати струми навантажень для кожної з трьох фаз. Однак не завжди вдається це зробити заздалегідь. У промислових ж масштабах втрати внаслідок перекосу фазних напруг можуть бути просто колосальними, а економічний ефект, певною мірою, руйнівним.
Для усунення негативних тенденцій слід застосувати симетрування фаз. З цією метою розроблено так звані симетрувальні трансформатори.
У трифазний трансформатор, обмотки фаз як вищого, так і нижчого напруг якого з'єднані зіркою, вбудовується додатково сімметрірующее пристрій у вигляді додаткової обмотки, яка оперізує обмотки високої напруги. Ця додаткова обмотка розрахована так, щоб витримувати тривалий струм номінального навантаження трансформатора, тобто на номінальний струм однієї фази. Обмотка включається в розрив нульового проводу трансформатора з наступного розрахунку.
При виникненні зрівняльного струму в нульовому проводі, внаслідок несиметричного навантаження, потоки нульової послідовності в муздрамтеатрі (робочих обмоток трансформатора) будуть повністю компенсовані спрямованими протилежно потоками нульової послідовності сімметрірующей обмотки. В кінцевому рахунку, перекіс фазних напруг цілком запобігає.
Схема включення обмоток трифазного трансформатора для симетрування фаз показана на малюнку 1.
Мал. 1. Пристрій сімметрірующего трансформатора
1) Трехстержневой муздрамтеатр трифазного трансформатора.
2) Обмотки високої напруги.
3) Обмотки низької напруги.
4) Обмотка з компенсаційних витків.
5) Дистанційні клини.
6) Кінець компенсаційної обмотки, яка підключається до нейтралі обмоток низької напруги.
7) Кінець компенсаційної обмотки, який виводиться назовні.
Енергетичні характеристики таких трансформаторів, втрати холостого ходу. короткого замикання, і інші, від додавання сімметрірующего пристрою майже не змінюються, зате значно скорочуються втрати електроенергії в мережі. При нерівномірному навантаженні фаз, система фазних напруг симетрувальним так само, як і при з'єднанні обмоток за схемою зірка-зигзаг.
Сімметрірующій трансформатор ТСТ
Розрахунки і експерименти дослідників показали, що при правильному узгодженні витків компенсаційних і робочих обмоток, напруга на компенсаційній обмотці трансформатора з симетрувальним пристроєм, при рівному номінальному струмі в нульовому проводі, досягає величини номінального фазного напруги, врівноважуючи на нейтрали обмоток низької напруги ЕРС нульової послідовності, що виникає від робочих обмоток, до нуля.
Така конструкція сильно знижує опір нульової послідовності трифазного силового трансформатора. Це дає значне збільшення струмів короткого замикання на одній фазі, і є одним з головних достоїнств симетрувальних трансформаторів, так як забезпечує надійну і легку настройку релейного захисту та її надійну роботу при КЗ.
Більш того, руйнівний вплив великого струму однофазного КЗ на обмотки такого сімметрірующего трансформатора значно менше, ніж від струму КЗ за відсутності обмотки симетрування, так як руйнівний потужний несиметричний потік нульової послідовності тепер повністю компенсується.