空载电流谐波产生的原因

一 空载电流谐波产生的原因 变压器的主磁通 通过铁心并与一次 二次绕组相交链的磁通叫做主磁通 用 表示 对于已经制成的变压器 主磁通的大小和波形主要取决于电源电压的大小和波形 激磁电流 产生主磁通所需要的电流叫做激磁电流 用 im表示 空载运行时 铁心上仅有一次绕组电流 i10所形成的激磁磁动势 所以空载电流就是激 磁电流 即 i10 im 激磁电流 im中包括两个分量 一个是磁化电流 i 另一个是铁耗电流 iFe 磁化电流 i 用于激励铁心中的主磁通 对已制成的变压器 i 的大小和波形取决于主磁通 和 铁心磁路的磁化曲线 f i 当磁路不饱和时 磁化曲线是直线 i 与 成正比 故当 主磁通 随时间正弦变化时 i 亦随时间正弦变化 且 i 与 同相而与感应电动势 e 相 差 90 度相角 故磁化电流为纯无功电流 若铁心中主磁通的幅值 m 便磁路达到饱和 则 i 需由图解法来确定 图 1 1 和 1 2 表示主磁通随时间正弦变化 当时间 t t1 磁通量 1 时 由磁化曲线的点 1 处查出的对应磁化电流 i 1 同理可以确定其他瞬间的 磁化电流 从而得到 i f t 图 1 可以看出 当主磁通随时间正弦变化时 由磁路饱和而引起的非线性 将导致磁 化电流成为与磁通同相位的尖顶波 磁路越饱和 磁化电流的波形越尖 即畸变越严重 从上可知 铁心磁路达到饱和时 为使主磁通成为正弦波 激磁电流将变成尖顶波 此时激磁电流中除含有基波含量 im1 外 还含有一定的三次谐波 im3 如图 2 所示 在三相变压器中 各相激磁电流中的三次谐波可表示为 im3A Im3Sin3wt im3B Im3Sin3 wt 120 Im3Sin3wt im3C Im3Sin3 wt 240 Im3Sin3wt 可见它们大小相等 相位相同 激磁电流的三次谐波能否流通 将直 接影响到主磁通和相电动势的波形 二 联结组别对空载电流谐波的影响 Y d 联结组的高压侧为星形联结 若高压侧接到电源 则一次侧三次谐波电流不能流 通 因而全磁通和一次 二次侧的相电动势中将出现三次谐波 但因二次侧为三角形联结 故三相的三次谐波电动势将在闭和的三角形内产生三次谐波环流 如图 3 所示 由于主磁 通是由作用在铁心上的合成磁动势所激励 所以一次侧正弦激磁电流和二次侧三次谐波电 流共同激励时 其效果与一次侧尖顶波激磁电流的效果完全相同 故此时主磁通和相电动 势的波形将接近于正弦波 上述分析表明 为使相电动势波形接近于正弦波 一次或二次侧中 最好有一侧为三 角形联结 实践应用 当中变低压 3 高压 1 此时的联结组别为 Y y 被试变压器每相谐波含 量很大 当中变低压 2 高压 1 此时的联结组别为 D y 被试变压器每相谐波含量较上 次变小了 型号为 SZ9 50000 110 的产品两次测量的结果对比如下 次 数电 流 谐 波 分 量 Ia Ib Ic 次 数电 流 谐 波 分 量 Ia Ib Ic 1100 100 100120 1 0 0 20 3 0 3 0 2130 6 0 4 0 1 327 4 24 5 4 3140 1 0 0 40 2 0 1 0 1150 2 0 1 0 527 2 27 3 24 6160 1 0 1 0 60 1 0 1 0170 3 0 4 0 2 76 3 6 1 5 9180 1 0 0 80 1 0 1 0190 3 0 2 0 2 90 6 0 4 0 1293 6 2 6 0 7 100 1 0 03132 40 5 24 3 110 3 0 3 0 电流总谐波含量 Ia 50 7 Ib 55 1 Ic 35 4 电压总谐波含量 Uab 7 7 Ubc 7 9 Uca6 2 备注 中变低压 3 高压 1 次 数电 流 谐 波 分 量 Ia Ib Ic 次 数电 流 谐 波 分 量 Ia Ib Ic 1100 100 100120 1 0 0 20 2 0 2 0 7 130 8 0 8 0 3 326 5 24 1 4 3140 0 0 1 40 2 0 1 0 3150 4 0 2 0 2 527 4 27 3 24 6160 1 0 0 1 60 1 0 1 0170 6 0 6 0 2 75 7 5 3 5 1180 1 0 0 80 1 0 1 0190 3 0 4 0 3 90 8 0 2 0 2290 0 0 100 1 0 1 03117 9 21 5