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变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响

2020-8-23 19:29| 发布者: admin| 查看: 755| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要: 变压器的铁心是由铁磁材料构成的,铁磁材料的磁化曲线是一条呈饱和特性的曲线。在铁心处于饱和状态时,如果磁通为正弦波,则励磁电流为平顶波,除基波磁通外,以三次谐波磁通分量最大。如果忽略影响不大的其他高次谐 ...
   变压器的铁心是由铁磁材料构成的,铁磁材料的磁化曲线是一条呈饱和特性的曲线。在铁心处于饱和状态时,如果磁通为正弦波,则励磁电流为平顶波,除基波磁通外,以三次谐波磁通分量最大。如果忽略影响不大的其他高次谐波,绕组中的电动势主要由基波磁通和三次谐波磁通感应产生。三相变压器的磁路结构与连接组会影响磁通的流通路径,因而也会对感应电动势的波形有直接影响。下面以YN,y.Y,y以及Y,d.D,y为例对其进行研究。

    1.YN,y.Y,y联结的三相变压器

    励磁电流中的三次谐波分量的幅值.相位均相同,故可构成零序对称组。在原边绕组有中线的情况(YN,y)下,三次谐波电流会以中线作为自己的回路。由于三次谐波电流的存在,励磁电流呈尖顶波,所对应磁通及绕组感应电动势接近于正弦波。但当原边绕组没有中线(Y,y)时,三次谐波电流由于没有回路而无法存在,因此励磁电流呈正弦波,所对应磁通便是含有三次谐波分量的平顶波。磁通的三次谐波分量的流通路径与三相变压器的磁路结构有关。

    (1)三相组式变压器

    构成三相组式变压器的3个单相变压器磁路彼此独立。所以在每个单相变压器的铁心中,三次谐波磁通分量都可以流过。每相绕组的电动势由基波磁通和三次谐波磁通共同感应产生,以原边绕组感应电动势为例,是由基波磁通的感应电动势和三次谐波磁通的感应电动势组成,即。式中。虽然,三次谐波磁通比基波磁通要小,但三次谐波磁通的交变频率为基波磁通频率的3倍,故。该比值有时可达到45%~60%,甚至更大。相电动势的波形会发生畸变而成尖顶波。这种现象会引起危险的过电压,严重时有可能击穿绕组绝缘。但在线电动势中,由于相电动势的三次谐波分量相互抵消,仍呈正弦波。

    (2)三相心式变压器

    三相心式变压器的磁路彼此关联,励磁电流的三次谐波分量由于没有回路在铁心中无法流通。虽然它仍可以通过油路或空气形成闭合回路,但由于该磁路的磁导率小,磁阻大,其数量是不大的。因此可以忽略三次谐波磁通所产生的感应电动势。认为绕组中的电动势单独由磁通的基波分量所感应产生,呈正弦波。但以三倍于基波频率交变的三次谐波磁通,会在油箱中产生涡流损耗,致使油箱局部过热,降低变压器的效率。

    2.Y,d.D,y联结的三相变压器

    在Y,d连接的三相变压器中,原边绕组采用没有中线的星形(Y)连接,所以励磁电流便呈正弦波,而不存在三次谐波电流分量。铁心中的磁通会出现三次谐波磁通,每相绕组中便会感应出三次谐波电动势。由于副边绕组采用三角形(d)连接方式,自身形成一闭合回路,因此便会有产生的三次谐波电流流通。原边绕组中不存在三次谐波电流,无法抵消对铁心中磁通的影响,便会在铁心中产生三次谐波磁通。因为绕组的电抗远大于电阻,在相位上滞后近90°,即滞后近90°,而在相位上超前它所产生的感应电动势90°。由此可见,三次谐波电流所产生的会抵消铁心中原先存在的三次谐波磁通,从而大大削弱绕组中的三次谐波电动势,使其趋近于正弦波。

    在D,y连接的三相变压器中,原边绕组采用三角形(D)连接方式,可以流过三次谐波电流,从而使得励磁电流呈正弦波,致使铁心中的磁通为正弦波,绕组中的感应电动势也为正弦波。

    由以上的分析可以看出,为了改善绕组中感应电动势的波形,最好使原边.副边绕组中的一个为三角形连接。


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