1)勵磁電流和磁通波形關(guān)系
變壓器中的電勢ep由磁通變化(dφ/dt)引起,當(dāng)
φ為正弦時,ep為相位上滯后φ90度的正弦函數(shù);若φ非正弦時,ep將發(fā)生畸變,這是應(yīng)當(dāng)避免的。下面討論如何獲得正弦φ。
勵磁電流im產(chǎn)生磁勢fm,fm在鐵心中產(chǎn)生磁通φ。φ的波形由im的波形決定。
當(dāng)磁路不飽和時,φ和im是直線關(guān)系。即正弦的φ由正弦im產(chǎn)生。
當(dāng)磁路飽和時,φ和im是不再是直線關(guān)系。正弦的im無法產(chǎn)生正弦的φ,只能產(chǎn)生平頂?shù)摩铡?
正弦的φ必須由尖頂?shù)膇m產(chǎn)生。
尖頂?shù)膇m中除了基波分量i01外,還有較大的3次諧波分量i03等。
結(jié)論:
不飽和時,正弦的φ由正弦im產(chǎn)生。飽和時,正弦的φ必須由尖頂?shù)膇m產(chǎn)生。如果im仍為正弦,則產(chǎn)生φ的是平頂波。
平頂φ的中含有較大的3次諧波磁通,如果不加以抑制,將產(chǎn)生含有3磁諧波的感應(yīng)電勢。
(2)磁通和感應(yīng)電勢波形關(guān)系
相電勢ep由磁通變化(dφ/dt)引起,當(dāng)φ為正弦時,ep為相位上滯后90度的正弦函數(shù);若φ非正弦時,ep將發(fā)生畸變。
結(jié)論:
正弦波的磁通產(chǎn)生正弦波感應(yīng)電勢;平頂波的磁通產(chǎn)生尖頂波的感應(yīng)電勢。
(3)不同聯(lián)結(jié)組電勢波形分析
為了保證磁通和感應(yīng)電勢為正弦,勵磁電流必須為尖頂波,即必須含有3次諧波分量??梢娐?lián)接組的接線應(yīng)當(dāng)提供3次諧波的流通路徑。否則,勵磁電流中不會有3次諧波。
單相變壓器的3次諧波電路是通的,所以單相變壓器的勵磁電流中含有3次諧波(為尖頂波),其磁通和感應(yīng)電勢均為正弦波。
yn,y、d,y、y,d聯(lián)結(jié)的三相變壓器:3次諧波電流可以通過中線或者在三角形回路中流通,所以這類聯(lián)結(jié)組的勵磁電流中含有3次諧波,其磁通和電勢均為正弦波。
y,y聯(lián)結(jié)組:一、二次側(cè)均無中線,3次諧波電流沒有通路,勵磁電流是正弦波,產(chǎn)生的磁通理論上為平頂波,平頂波磁通中含有較大的3次諧波分量,如不能有效抑制,導(dǎo)致感應(yīng)電勢為尖頂波。 三相組式變壓器:各相磁路獨立,3次諧波磁通暢通無阻,也就是說,磁路結(jié)構(gòu)對磁通中的3次諧波沒有抑制,所以這種形式的變壓器磁通為平頂波,相電勢為尖頂波。相電勢的幅值比基波幅值大(45~60)%,將危及變壓器的絕緣,故電力系統(tǒng)中不能采用這種y,y組式變壓器。 三相芯式變壓器:三相磁路關(guān)聯(lián),由于三相的3次諧波磁通同相位,在主磁路上將相互抵銷;只有漏磁路上較小的3次諧波磁通留了下來,也就是說,這種磁路結(jié)構(gòu)對3次諧波磁通有較好的抑制作用,所以磁通近似為正弦波??梢娭行⌒腿嘈氖統(tǒng),y變壓器是可以用的。
第三繞組:超高壓、大容量電力變壓器,常加一個三角形的第三繞組提供3次諧波勵磁電流的通路。以改善電勢波形。