Apakah kegunaan transformer dengan kumpulan sambungan D/Y?

Dalam transformer tiga fasa, satu sisi belitan primer atau sekunder sentiasa disambung dalam konfigurasi delta. Ini adalah untuk mengelakkan kehadiran komponen harmonik ketiga dalam fluks magnet utama, dengan itu mengurangkan arus pusar dan pemanasan setempat, serta meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaan transformer. Untuk memahami prinsip ini, kita perlu terlebih dahulu memahami asas transformer tiga fasa.

1. Terdapat dua jenis transformer tiga fasa:

Satu ialah transformer tiga fasa jenis kumpulan (Rajah 1):

Yang satu lagi ialah transformer tiga fasa jenis teras (Rajah 2):

Transformer tiga fasa jenis kumpulan terdiri daripada tiga transformer satu fasa yang disambung oleh belitan untuk membentuk transformer tiga fasa. Cirinya ialah litar elektromagnet tiga fasa adalah bebas, dan fluks harmonik ketiga boleh mengalir. Transformer tiga fasa besar jarang menggunakan transformer jenis kumpulan ini, oleh itu ia tidak akan dibincangkan lebih lanjut.

Transformer kuasa besar biasanya adalah transformer tiga fasa jenis teras. Cirinya ialah litar magnet tiga fasa saling bersambung. Untuk litar magnet teras besi tiga anggota, tiada laluan terus untuk fluks harmonik ketiga. Oleh itu, fluks harmonik ketiga hanya boleh membentuk gelung melalui litar magnet bocor, seperti selongsong transformer. Selongsong transformer biasanya diperbuat daripada plat keluli, dan kehadiran fluks harmonik ketiga akan menyebabkan pemanasan teruk.

Laluan litar magnet harmonik ketiga dalam transformer tiga fasa jenis teras (Rajah 3)

2. Bentuk gelombang voltan (keupayaan), arus pengujaan, dan fluks magnet di bawah struktur litar magnet dan litar yang berbeza.

2.1 Arus pengujaan sinusoidal menjana fluks magnet berbentuk puncak rata (Rajah 4).

Apabila teras tepu: apabila fluks magnet adalah gelombang puncak rata, arus magnet adalah gelombang sinus.

2.2 Arus pengujaan berbentuk puncak menjana fluks magnet sinusoidal (Rajah 5).

Bentuk gelombang arus pengujaan tanpa beban.

2.3 Kedua-dua gelombang puncak rata dan puncak boleh diuraikan kepada gelombang asas dan harmonik ketiga (Rajah 6).

Bentuk gelombang daya gerak elektrik tanpa beban transformer tiga fasa. Apabila litar magnet tepu, untuk mendapatkan fluks magnet sinusoidal, arus pengujaan hendaklah gelombang puncak.

Apabila litar magnet tepu, jika arus pengujaan adalah gelombang sinus, fluks magnet utama adalah gelombang puncak rata.

3. Setelah memahami pengetahuan asas di atas, kita akan meneruskan dengan analisis. Jika kedua-dua belitan primer dan sekunder disambung Y, tiada laluan untuk harmonik ketiga arus. Oleh itu, dalam sambungan Y/Y, arus pengujaan hanya boleh menjadi arus sinusoidal. Arus pengujaan sinusoidal ini hanya boleh menjana fluks magnet puncak rata, yang boleh diuraikan kepada fluks asas dan fluks harmonik ketiga.

Fluks harmonik ketiga dalam medan magnet utama ini adalah sama magnitud dan fasa. Ia tidak boleh menutup melalui teras dan hanya boleh membentuk gelung dalam litar magnet bocor, seperti dalam minyak, dinding tangki, dan kuk, menjana arus pusar, menyebabkan pemanasan setempat, dan mengurangkan kecekapan transformer.

Oleh itu, transformer tiga fasa berkapasiti besar dan voltan tinggi tidak sesuai untuk sambungan Y/Y.

Sebaliknya, apabila belitan disambung dalam konfigurasi delta/Y atau Y/Δ, laluan gelung disediakan untuk komponen harmonik ketiga arus pengujaan dalam sambungan delta pada sisi primer atau sekunder. Oleh itu, arus pengujaan dalam belitan bersambung delta adalah gelombang puncak. Arus puncak memastikan fluks magnet utama adalah sinusoidal tanpa komponen harmonik ketiga.

Terutamanya apabila belitan disambung dalam konfigurasi Y/Δ, walaupun harmonik ketiga dalam arus pengujaan sisi primer tidak boleh melalui, arus edaran harmonik ketiga dijana dalam sambungan delta sisi sekunder. Arus edaran ini, bersama-sama dengan arus pengujaan sinusoidal pada sisi primer, memastikan fluks magnet utama adalah sinusoidal, dengan itu mengelakkan pemanasan setempat yang disebabkan oleh arus pusar harmonik ketiga.

Kesimpulannya, belitan primer atau sekunder transformer tiga fasa disambung dalam konfigurasi delta untuk memastikan fluks magnet utama sedekat mungkin dengan gelombang sinus, mengelakkan arus pusar dan masalah pemanasan yang disebabkan oleh harmonik ketiga, dengan itu meningkatkan kecekapan operasi dan kebolehpercayaan transformer.