變壓器三相變單相如何實現?

盡管電力電子技術的迅速發展,已經淡化了這個問題的緊迫性,但如果有人真的能提出一種切實可行的、符合“三相變單相”和“三相變二相”兩種條件的“三變單變壓器”方案,仍具有相當的市場,成為轟動國內外變壓器制造業的大事。

引文作者:上海蓋能電氣市場部(專注干式變壓器30年)

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變壓器三相變單相 

為了統一認識,這里有必要加上平衡對稱兩個術語,平衡除了數學意義上的方程平衡之外,在電工領域里是能量、功率方面的術語.例如,平衡變壓器輸出兩端口的功率為使三相對稱而保持某種平衡;變壓器中直接與功率傳遞相關的磁勢平衡等。

三相系統的對稱,指的是電壓、電流、阻抗等層面。

如果三相電網是對稱的,則三相電流具有以下特征才算對稱

1)三相電流在輻值或有效值相等

2)三線電流的相位相差120

3)需要與產生它的三相電壓相同的相序

對于組成對稱電網的電壓(),除上述1、2外,應符合順相序的要求。

一、變單系統

1、R,L,C網絡.R、L、C三元接成三角形投入三相電網,L、C兩個電抗分別是R1.732倍,只要相序合適,R就是單相負載,功率因數為1.0。

2、“V”型接法的三相變壓器在初級兩相間接一電容C中,將一個感受性單相負載串聯接一個功率因數為0.866的負載,當負載阻抗為1.732倍時,其初級電流對稱,功率因數為0.866(可容)。

3、在基礎上,在A、B相間增加一個電感值L,次級負載是純電阻.L,C的電抗等價于換算到初級電阻時,電流對稱,其大小等于等于初級電流,功率因數為1.0。

以上幾個方案在應用方面的共同特點是:

對電網相序、次負荷特性的要求較嚴格。

負荷固定.若負荷變化,須相應切換儲能元件參數.否則會引起初級電流不同程度的不對稱。

這些都是導致上述幾種方案難以廣泛應用于中小功率場合的重要原因。

只要三變單系統中不存在非線性元件(合理設計的磁系在這里被認為是線性的),都可以反向操作.例如,上述方案1單相變三相電路圖.這是蘇聯早期的教科書上所能找到的。

這個特點同樣適用于平衡變壓器三變二問題.例如本網站網友jiaoao介紹的正弦、余弦變三相Scott變壓器,此時三變二已變成二變三。

二、三變單變”——路在哪里?

三相鐵心上各線圈的不同組合,可產生不同的合成電位相量,這一相量的輻射角度可以是30度的任意整數倍,相量的大小可以通過改變線圈的圈數任意得到。

三相線圈電勢的這種相量組合特性為三相變壓器的探索者提供了豐富的想象空間。

把一個單相端口拼湊起來,幾乎有無限的方案

總是可以找到許多適合的辦法

這是幾個相量段拼出來的初級三相線電流嗎?

調一調相段,再拼成三相電流對稱難道不可能嗎?

這就是問題所在!

假定一臺三變單變壓器的次級端由多個線圈段組合在一個端口(即單相輸出端口),該端口電壓符合可希??练虻诙?,或者符合某個電壓平衡方程式。

或簡單地說:這個端口電壓是由幾個電勢合成的。

然而,該端口的電流依賴于其負載,與上述相量無關.再假定負載電流為I(I是相量,下同).則由磁勢平衡方程式表示。

應該注意,無論是哪一個初級線圈,磁平衡方程所涉及的電流和次級負載電流一樣,而與該線圈的位置無關。

本文將一些磁勢平衡方程進行了比較,得出了一階三相線電流的表達式為:

IA=K1*I;

IB=K2*I;

IC=K3*I.(1)

按照三相線電流對稱的條件,(非對稱也沒有關系,按三線廣義節點的可??练虻谝欢?/span>)必然滿足:

IB+IB+IC=0。

K1+K2+K3=0(2)

上式說明:a.由方程組(1)表示的三相電流相量均在一條直線上,并不符合彼此相差120的要求;b.由式(2)可見,三個實常數相加等于0,它們的絕對值不可能相等。