电机与拖动变压器的建模与特性(第部分).ppt

（2）若激磁电流按正弦规律变化，则利用图解法可以求出磁通的波形，如图5.35所示。 图5.35 正弦激磁电流产生的磁通波形 结论： 正弦波电流对应着平顶波磁通。 平顶波磁通=基波磁通 三次谐波磁通分量 ， 如图中的虚线所示。 若磁通按正弦规律变化 若电流按正弦规律变化 结论： 通过上述分析可知，为保证相电势波形为正弦，每相的主磁通应按正弦规律变化。此时，要求励磁电流必须为尖顶波，亦即必须在电路联结上确保存在三次谐波电流的通路。 下面针对三相变压器两类绕组联结方式和两种磁路结构分别讨论如下： b、对于Y /Y(或Y/Y0)联结的三相变压器 对于三次谐波电流： 结论： 三相绕组中所有三次谐波电流同相位。当三相变压器采用Y接时，激磁电流中不可能含有三次谐波电流分量。忽略幅值较小的五次及五次以上的高次谐波，则激磁电流将接近正弦波，所产生的主磁通则为平顶波，其中包含三次谐波磁通分量。 （1）对于三相组式变压器： 考虑到组式变压器的各相磁路彼此独立，互不关联。主磁通中所含的三次谐波磁通和基波磁通一样，在各相变压器的主磁路中流通，从而在原、副方绕组中感应较高幅值的三次谐波电势，造成相电势波形则呈尖顶波（由平顶波磁通求导获得）。尖顶波相电势的尖峰有可能将绕组绝缘击穿。 图5.36 三相组式变压器Y/Y联结时的磁通和相电势波形 （2）对于三相心式变压器： 考虑到心式变压器的各相磁路彼此互相关联，三相平顶波主磁通中的三次谐波磁通相位相同，不可能在主铁芯磁路中流通，只能沿空气或油箱壁形成闭合磁路，造成三次谐波磁通在原、副方绕组中所感应的三次谐波电势较小，相电势波形仍接近正弦波。 结论： （1）三相组式结构的变压器其三相绕组不能采用Y/Y联结； （2）三相心式结构的变压器其三相绕组可以采用Y/Y联结，但容量不宜过大 。 c、对于Δ/Y（或Y/Δ）联结的三相变压器 （1）对于Δ/Y联结的三相变压器： 由于一侧绕组为三角形联结，作为激磁电流的三次谐波电流在电路连接上存在通路，相应的主磁通波形自然为正弦，因而所感应的相电势也为正弦。因此，无论磁路是组式还是心式结构，其三相绕组均可采用Δ/Y联结。 （2）对于Y/Δ联结的三相变压器： 虽然一侧绕组为Y联结，三次谐波电流不能在其中流通，但由正弦波电流所产生的三次谐波磁通却会在二次侧绕组（三角形联结）中感应三次谐波电流（见下图），同样能够确保主磁通波形接近正弦，因而所感应的相电势也为正弦。可见，效果上同一次侧采用三角形联结相似。 结论： 对于Δ/Y（或Y/Δ）联结的三相绕组，既可以用于组式结构的三相变压器，也可以用于组式结构的三相变压器。 一般结论： 为确保相电势为正弦，三相变压器最好有一侧绕组采用三角形联结。 图5.58 Y/Δ联结三相变压器的接线与三次谐波的电势与电流 5.9 电力拖动系统中的特殊变压器 A、自耦变压器 特点： 一次侧和二次侧绕组存在公共绕组，从而导致一、二次侧绕组之间不仅有磁的耦合，而且还有电的联系。 各类自耦调压器的实物图片 忽略绕组的漏阻抗压降，则自耦变压器的变比为： （5-56） 由基尔霍夫电流定律（KCL）得： （5-57） 由于电源电压保持不变，负载前后主磁通以及激磁磁势将基本保持不变，由此获得下列磁势平衡方程式为： 忽略励磁电流 ，则有： （5-58） 将式（5-57）代入上式得： （5-59） 结合式（5-56），则上式变为： （5-60） 将式（5-60）代入（5-57）得： 上式表明： 与 均与 相位互差 ，即 与 的实际方向与假定方向相反。因此，将式（5-57）写成标量形式为： （5-61） （5-62） 根据式（5-62）便可获得自耦变压器的额定容量为： （5-63） 结论： 自耦变压器的容量是由两部分组成的： （1）电磁功率 ：它是通过绕组Aa与公共绕组ax之间的电磁耦合传递到负载的功率； （2）传导功率 ：它是通过公共绕组ax的直接传递到负载的电功率。 一般结论： 与同等体积的双绕组变压器相比，自耦变压器的容量更大。 B、互感器 a、电压互感器 目的：用低压表头测量高电压。 工作原理：相当于一台处于空载运行状态的降压变压器。 图5.40 电压互感器 图中，电压表的读数为： （5-64） 式中，互感器的变比为： 。 注意事项： 二次侧一端应接地； 二次侧绝不能短路，否则烧坏电压互感器。 b、电流互感器 目的：用低电流表测量大电流。 工作原理：相当于一台短路运行的升压变压器。 图5.4