三相变压器不对称运行

发布时间:2024-01-09
一、基本概念
1问题提出
前面分析的三相变压器是(原,副)对称运行情况;可是,实际中有时又出现电压或负载不对称的情况,从而造成三相电流不对称,即各相电流(或电压,电势)大小有可能不同,相位也不依差120°,谓之不对称情况。
2分析方法
三相变压器对称运行,转化为单向问题来处理;三相变压器不对称运行,用对称分量法和叠加原理。
二、对称分量法
1思想方法
对任一组不对称三相系统分解为正序,负序,零序三组对称的三相系统。
2正,负,零序系统(以电流为例)
(1)定义
正序系统:三相系统大小相等,相位依次为a→b→c差120°; 负序系统:三相系统大小相等,相位依次为a→c→b差120°;
零序系统:三相系统大小相等,相位均相同。
(2)公式分解a=cos120°+jsin120°; aa=cos240°+jsin240°
正序电流:ia+,ib+=aaia+,ic+=aia+
负序电流:ia-,ib-=aia-,ic-=aaia-
零序电流:ia0,ib0=ia0=ic0
(3)相量图表示
把a,b,c相的正,负,零序的相量叠加起来,得ia,ib,ic不对称分量。
(4)变换关系的数学式
①ia=ia++ia-+ia0 ib=ib++ib-+ib0=aaia++aia-+ia0 ic=ic++ic-+ic0=aia++aaia-+ia0
②ia+=(ia+aib+aaic)/3 ia-=(ia+aaib+aic)/3 ia0=(ia+ib+ic)
结论:一组不对称的系统可分解为三组对称的系统;三组对称的系统可合成一组不对称的三相系统。
三、三相变压器当“y,yn”联结时的单相短路运行
单相运行是不对称运行中的一种特殊情况,有时会遇到。例如,三相电流中要照明,只用其中一相。
设a相短路,b,c相开路,此时,ia=ik(短路电流),ib=ic=0 因此,副边电流是一个不对称的系统,可用对称分量法把它分解为3个对称分量系统。根据磁势平衡原理,原边也将产生与副边大小相等方向相反的3个电流系统,以相应产生磁势来抵消副边电流的磁势。由于原绕组没有中线,所以零序电流不能在原边流通。原边各相电流为:
ia=ia++ia-=-2ik/3 ib=ib++ib-=ik/3 ic=ic++ic-=ik/3
相位图说明,尽管外施电压对称,当副方接有单相负载后,在每相绕组上都叠加有零序电势造成相电压不对称,称这种现象为“中心浮动”其程度取决于e0而e0大小又取决于零序电流的大小和铁芯结构。 组式变压器零序磁阻小,零序磁通和零序电势e0较大,则中点移动大;三相芯式变压器,中点移动小。
中点浮动物理意义:负载不对称使相电压不对称,从而ia无中线,只好经b、c相流回,认为增加了b,c相激励电流,使eb和ec增大,导致a相相电压下降,中点浮动。
结论:
1组式变压器,单相短路电流并不大,只是空载电流的3倍,故无法承担负载。
2芯式变压器,零序阻抗不大,负载阻抗主要由负载电阻决定,故可带负载。
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