变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响

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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,如果磁通变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响为正弦波,则励磁电流变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响为尖顶波,除基波电流外,以三次谐波电流分量最大;如果励磁电流变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响为正弦波,则磁通变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响为平顶波,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

励磁电流变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响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变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响为例,变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响是由基波磁通的感应电动势变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响和三次谐波磁通的感应电动势变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响组成,即变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响。式中变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响。虽然,三次谐波磁通变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响比基波磁通变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响要小,但三次谐波磁通的交变频率为基波磁通频率变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响的3倍,故变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响。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变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响,每相绕组中便会感应出三次谐波电动势变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响。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,因此便会有变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响产生的三次谐波电流变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响流通。原边绕组中不存在三次谐波电流,无法抵消变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响对铁心中磁通的影响,变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响便会在铁心中产生三次谐波磁通变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响。因为绕组的电抗远大于电阻,变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响在相位上滞后变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响近90°,即变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响滞后变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响近90°,而变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响在相位上超前它所产生的感应电动势变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响90°。由此可见,三次谐波电流变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响所产生的变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响会抵消铁心中原先存在的三次谐波磁通变压器磁路结构及连接组对电动势波形的影响,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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