即三相变压器的磁路系统.ppt

三相变压器的磁路系统 2.三相芯式变压器 思考题 1 连接组的决定因素 2 组式变压器不能使用Yy连接 3 大容量变压器不接成Y,y 4 组式变压器Yy连接，线电势中有无三次谐波 要求解不对称三相系统，就需要将不对称转换为对称系统。 绕组连接方式及铁芯结构形式对电动势波形的影响 变压器的主磁通是由励磁电流建立的，但主磁通的量值大小是受到外施电压及电路参数的制约。当外施电压为额定值时，主磁通一定为常数。当外施电压u1为正弦波时，与之相平衡的电动势e1以及感应该电动势的主磁通Φ也应时正弦波，但考虑到变压器铁芯磁路的饱和现象，磁通和励磁电流之间具有非线性关系，故空载电流必定为尖顶波，这种波除基波成分外，还包含有较强的三次谐波和较弱的更高次的奇次谐波。 （1）绕组连接组别对变压器的空载电流波形的影响。 （2）变压器的磁路系统对主磁通波形的影响。 （3）绕组连接组别和磁路系统对电动势波形的影响。 本节课主要解决的三大问题 空载电流波形——取决于铁芯主磁路的饱和程度 由于磁路饱和，空载电流 与由它产生的主磁通 呈非线性关系。 当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。 当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈平顶波形。 若空载电流为正弦波，磁通的波形就为非正弦的平顶波，它也包含有三次谐波和其它高次谐波。 在分析单相变压器的空载运行时指出，由于磁路存在着饱和现象，当主磁通为正弦波时，励磁电流为尖顶波，根据谐波分析方法，尖顶波可分解为基波和3、5、7…次谐波。除基波外，三次谐波分量的幅值最大。但在三相变压器中，各相基波彼此互差1200，而三次谐波的频率为基波的三倍，故空载电流中的三次谐波为： 由上式可知，三相空载电流中的三次谐波大小相等， 在时间上是同相位的。同理，磁通中的三次谐波磁通也是大小相等方向相同。 问题 在三相系统中，三次谐波电流(磁通)大小相等在时间上同相位，它的流通是否存在与三相绕组的连接方法及磁路结构有关? 首先是考虑i0中有无i03 ，看电路连接中有无i03通路，而三相变压器绕组的接法主要有星形(Y)和三角形(D)两种。Y连接中，无i03通路，则i0为正弦波；YN或D连接，i03可以在绕组中流过，则i0为尖顶波。 其次是考虑Φ中有无Φ3 ，看磁路结构，而三相变压器铁芯的结构主要有组式和芯式两种。三相组式变压器，Φ3可以在铁芯心中流过，则Φ为平顶波；三相芯式变压器，Φ3不能在铁芯中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，Φ3很小，则Φ基本为正弦波。 变压器的空载电流的波形与三相绕组的连接法(星形或三角形)有关，而且铁芯中磁通的波形又与磁路的结构型式(组式或芯式变压器)有关。基于绕组的连接法和铁芯结构上的特点，使空载电流和磁通的三次谐波受到限制，从而使绕组电动势波形受到影响。 一、Y,y连接的组式变压器的电动势波形 (1)电路分析:当三相变压器绕组一、二次侧都采用星形不带中性线（Y）连接时，三次谐波电流不能在绕组中流通，空载电流中不可能有三次谐波，若忽略五次以上的高次谐波，空载电流近似为正弦波，从而就不能够提供三次谐波磁势。加上由于铁心的饱和现象，产生的磁通近似为平顶波，除基波磁通外，还主要包含有三次谐波磁通，(忽略较弱的五、七次等高次谐波)。 (2)磁路分析:在组式变压器中，由于各相磁路彼此独立，三次谐波磁通φ3和基波φ1磁通沿铁芯闭合。铁芯的磁阻很小，三次谐波磁通φ3较大。又因为三次谐波的频率为基波的三倍，所以由它感应的三次谐波电动势将很大，基波电动势e1与三次谐波电动势e3相叠加，得到空载时绕组的相电动势波形为尖顶波。 Y,y连接中由于空载电流中没有三次谐波磁动势，所建立的磁通波近似于平顶波，在各次谐波磁通中以三次谐波磁通幅度最大。三次谐波磁通与基波磁通有相同磁路，其磁阻较小，感应产生的三次谐波电动势相当大。其幅幅可达基波幅幅的45％一60％。导致相电动势波形严重畸变。所产生的过电压有可能危害线圈绝缘。 规定：三相组式变压器不允许接成Y，y 运行。 思考： 相电势中存在三次谐波电势，则线电势的波形如何？ 在三相组式变压器Y,y连接这种接法里，三次谐波电流不能流通，空载电流近似为正弦波。由于铁芯的饱和现象，磁通近似为平顶波，除基波外，还主要包含有三次谐波磁通，但三次谐波磁通的大小决定于三相变压器的磁路系统。由于各相磁路独立的三相变压器组三次谐波磁通较大，加之 ，所以三次谐波电动势相当大，其幅值可达基波电动势幅值的45～60%，导致相电动势波形严重畸变，所产生的过电压可能危害绕组的绝缘。因此，三相变压器组不能采用Y，y连接，但在线电动势中，由于三次谐波电动势互相抵消，其波形仍为正弦波。