Wat zijn de toepassingen van transformatoren met D/Y-verbindingsgroepen?

In een driefasige transformator is altijd één zijde van de primaire of secundaire wikkeling in een driehoekconfiguratie (delta) geschakeld. Dit is om de aanwezigheid van derde harmonische componenten in de hoofd magnetische flux te voorkomen, waardoor wervelstromen en lokale verhitting worden verminderd en de efficiëntie en betrouwbaarheid van de transformator worden verbeterd. Om het principe te begrijpen, moeten we eerst de basisprincipes van driefasige transformatoren begrijpen.

1. Er zijn twee soorten driefasige transformatoren:

De ene is de groepstype driefasige transformator (Figuur 1):

De andere is de driefasige kerntype transformator (Figuur 2):

Een groepstype driefasige transformator bestaat uit drie eenfasige transformatoren die door wikkelingen zijn verbonden om een driefasige transformator te vormen. Het kenmerk is dat de driefasige elektromagnetische circuits onafhankelijk zijn en de derde harmonische flux kan stromen. Grote driefasige transformatoren gebruiken zelden dit groepstype transformator, dus het zal niet verder worden besproken.

Grote vermogenstransformatoren zijn meestal driefasige kerntype transformatoren. Hun kenmerk is dat de driefasige magnetische circuits met elkaar verbonden zijn. Voor het magnetische circuit van een driepoot ijzeren kern is er geen direct pad voor de derde harmonische flux. Daarom kan de derde harmonische flux alleen een lus vormen via het lek magnetische circuit, zoals de transformatorbehuizing. De transformatorbehuizing is meestal gemaakt van stalen platen en de aanwezigheid van derde harmonische flux zal ernstige verhitting veroorzaken.

Het pad van het derde harmonische magnetische circuit in een driefasige kerntype transformator (Figuur 3)

2. Golfvormen van spanning (potentiaal), bekrachtigingsstroom en magnetische flux onder verschillende magnetische circuit- en circuitstructuren.

2.1 Een sinusoïdale bekrachtigingsstroom genereert een afgeplatte magnetische flux (Figuur 4).

Wanneer de kern verzadigd is: wanneer de magnetische flux een afgeplatte golf is, is de magnetiseringsstroom een sinusgolf.

2.2 Een piekvormige bekrachtigingsstroom genereert een sinusoïdale magnetische flux (Figuur 5).

Golfvorm van de nullastbekrachtigingsstroom.

2.3 Zowel afgeplatte als piekvormige golven kunnen worden ontbonden in de fundamentele golf en de derde harmonische (Figuur 6).

Golfvorm van de nullast elektromotorische kracht van een driefasige transformator. Wanneer het magnetische circuit verzadigd is, moet de bekrachtigingsstroom een piekvormige golf zijn om een sinusoïdale magnetische flux te verkrijgen.

Wanneer het magnetische circuit verzadigd is, is de hoofd magnetische flux een afgeplatte golf als de bekrachtigingsstroom een sinusgolf is.

3. Na het begrijpen van bovenstaande basiskennis, gaan we nu verder met de analyse. Als zowel de primaire als secundaire zijde in ster (Y) zijn geschakeld, is er geen pad voor de derde harmonische van de stroom. Daarom kan de bekrachtigingsstroom in een Y/Y-verbinding alleen een sinusoïdale stroom zijn. Deze sinusoïdale bekrachtigingsstroom kan alleen een afgeplatte magnetische flux genereren, die kan worden ontbonden in een fundamentele flux en een derde harmonische flux.

Deze derde harmonische fluxen in het hoofd magnetische veld zijn gelijk in grootte en fase. Ze kunnen niet sluiten via de kern en kunnen alleen lussen vormen in het lek magnetische circuit, zoals in de olie, tankwanden en juk, waardoor wervelstromen ontstaan, lokale verhitting veroorzaken en de transformatorefficiëntie verminderen.

Daarom zijn grote-capaciteit en hoogspannings driefasige transformatoren niet geschikt voor Y/Y-verbindingen.

Daarentegen, wanneer de wikkelingen in een driehoek/ster (Δ/Y) of ster/driehoek (Y/Δ) configuratie zijn geschakeld, wordt een luspad geboden voor de derde harmonische component van de bekrachtigingsstroom in de driehoekverbinding aan de primaire of secundaire zijde. Daarom is de bekrachtigingsstroom in de driehoekgeschakelde wikkeling een piekvormige golf. De piekvormige stroom houdt de hoofd magnetische flux sinusoïdaal zonder een derde harmonische component.

Vooral wanneer de wikkelingen in een Y/Δ-configuratie zijn geschakeld, hoewel de derde harmonische in de primaire bekrachtigingsstroom niet kan passeren, wordt een derde harmonische circulatiestroom gegenereerd in de secundaire driehoekverbinding. Deze circulatiestroom, samen met de sinusoïdale bekrachtigingsstroom aan de primaire zijde, zorgt ervoor dat de hoofd magnetische flux sinusoïdaal is, waardoor lokale verhitting door derde harmonische wervelstromen wordt vermeden.

Samenvattend, de primaire of secundaire wikkelingen van een driefasige transformator worden in een driehoekconfiguratie geschakeld om ervoor te zorgen dat de hoofd magnetische flux zo dicht mogelijk bij een sinusgolf ligt, waardoor wervelstromen en verhittingsproblemen veroorzaakt door derde harmonischen worden vermeden, en daarmee de bedrijfsefficiëntie en betrouwbaarheid van de transformator worden verbeterd.