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φ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iμ，另一个是铁耗电流iFe。 磁化电流    iμ用于激励铁心中的主磁通φ，对已制成的变压器，iμ的大小和波形取决于主磁通φ和铁心磁路的磁化曲线φ=f(iμ)。当磁路不饱和时，磁化曲线是直线，iμ与φ成正比，故当主磁通φ随时间正弦变化时，iμ亦随时间正弦变化，且iμ与φ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φm便磁路达到饱和，则 iμ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φ=φ（1） 时，由磁化曲线的点1处查出的对应磁化电流iμ（1）；同理可以确定其他瞬间的磁化电流，从而得到iμ=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 1 100  100  100 12 0.1  0    0 2 0.3  0.3  0.2 13 0.6  0.4  0.1 3 27.4  24.5  4.3 14 0.1  0    0 4 0.2  0.1  0.1 15 0.2  0.1    0 5 27.2  27.3  24.6 16 0.1  0.1    0 6 0.1  0.1  0 17 0.3  0.4  0.2 7 6.3  6.1  5.9 18 0.1  0    0 8 0.1  0.1  0 19 0.3  0.2  0.2 9 0.6  0.4  0.1 29 3.6  2.6  0.7 10 0.1  0    0 31 32  40.5  24.3 11 0.3  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 1 100  100  100 12 0.1  0    0 2 0.2  0.2  0.7 13 0.8  0.8  0.3 3 26.5  24.1  4.3 14 0    0    0.1 4 0.2  0.1  0.3 15 0.4  0.2  0.2 5 27.4  27.3  24.6 16 0.1  0    0.1 6 0.1  0.1  0 17 0.6  0.6  0.2 7 5.7  5.3  5.1 18 0.1  0    0 8 0.1    0.1  0 19 0.3  0.4  0.3 9 0.8    0.2  0.2 29 0    0    0 10 0.1    0.1  0 31 17.9  21.5  14.9 11 0.4    0.6  0.1 电流总谐波含量（%）Ia  42.6              Ib  42.7              Ic  29.5 电压总谐波含量（%）Uab 4.3              Ubc 5.0              Uca4.5 备注：  中变低压2高压1