หม้อแปลงกลุ่มต่อ D/Y ใช้ประโยชน์อะไรบ้าง

ในหม้อแปลงสามเฟส ด้านใดด้านหนึ่งของขดลวดปฐมภูมิหรือทุติยภูมิจะต้องต่อแบบเดลต้าเสมอ เพื่อหลีกเลี่ยงการมีอยู่ของฮาร์มอนิกลำดับที่สามในฟลักซ์แม่เหล็กหลัก ซึ่งจะช่วยลดกระแสไหลวนและความร้อนเฉพาะจุด และเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของหม้อแปลง เพื่อทำความเข้าใจหลักการนี้ เราต้องเข้าใจพื้นฐานของหม้อแปลงสามเฟสก่อน

1. หม้อแปลงสามเฟสมีสองประเภท:

ประเภทแรกคือหม้อแปลงสามเฟสแบบกลุ่ม (รูปที่ 1):

อีกประเภทคือหม้อแปลงสามเฟสแบบแกนเหล็ก (รูปที่ 2):

หม้อแปลงสามเฟสแบบกลุ่มประกอบด้วยหม้อแปลงเฟสเดียวสามตัวที่เชื่อมต่อกันด้วยขดลวดเพื่อสร้างหม้อแปลงสามเฟส ลักษณะเฉพาะคือวงจรแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งสามเฟสเป็นอิสระต่อกัน และฟลักซ์ฮาร์มอนิกลำดับที่สามสามารถไหลได้ หม้อแปลงสามเฟสขนาดใหญ่ไม่ค่อยใช้หม้อแปลงแบบกลุ่มนี้ ดังนั้นจะไม่กล่าวถึงเพิ่มเติม

หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังขนาดใหญ่มักเป็นหม้อแปลงสามเฟสแบบแกนเหล็ก ลักษณะเฉพาะคือวงจรแม่เหล็กทั้งสามเฟสเชื่อมต่อถึงกัน สำหรับวงจรแม่เหล็กของแกนเหล็กสามขา ไม่มีเส้นทางโดยตรงสำหรับฟลักซ์ฮาร์มอนิกลำดับที่สาม ดังนั้น ฟลักซ์ฮาร์มอนิกลำดับที่สามสามารถสร้างวงจรปิดผ่านวงจรแม่เหล็กรั่วเท่านั้น เช่น ผ่านโครงหม้อแปลง โครงหม้อแปลงมักทำจากแผ่นเหล็ก และการมีอยู่ของฟลักซ์ฮาร์มอนิกลำดับที่สามจะทำให้เกิดความร้อนสูง

เส้นทางของวงจรแม่เหล็กฮาร์มอนิกลำดับที่สามในหม้อแปลงสามเฟสแบบแกนเหล็ก (รูปที่ 3)

2. รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้า (ศักย์ไฟฟ้า) กระแสกระตุ้น และฟลักซ์แม่เหล็กภายใต้โครงสร้างวงจรแม่เหล็กและวงจรไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

2.1 กระแสกระตุ้นรูปไซน์สร้างฟลักซ์แม่เหล็กยอดแบน (รูปที่ 4)

เมื่อแกนเหล็กอิ่มตัว: เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเป็นคลื่นยอดแบน กระแสแม่เหล็กจะเป็นคลื่นไซน์

2.2 กระแสกระตุ้นยอดแหลมสร้างฟลักซ์แม่เหล็กรูปไซน์ (รูปที่ 5)

รูปคลื่นกระแสกระตุ้นขณะไม่มีโหลด

2.3 ทั้งคลื่นยอดแบนและยอดแหลมสามารถแยกย่อยเป็นคลื่นพื้นฐานและฮาร์มอนิกลำดับที่สาม (รูปที่ 6)

รูปคลื่นแรงเคลื่อนไฟฟ้าขณะไม่มีโหลดของหม้อแปลงสามเฟส เมื่อวงจรแม่เหล็กอิ่มตัว เพื่อให้ได้ฟลักซ์แม่เหล็กรูปไซน์ กระแสกระตุ้นควรเป็นคลื่นยอดแหลม

เมื่อวงจรแม่เหล็กอิ่มตัว หากกระแสกระตุ้นเป็นคลื่นไซน์ ฟลักซ์แม่เหล็กหลักจะเป็นคลื่นยอดแบน

3. เมื่อเข้าใจความรู้พื้นฐานข้างต้นแล้ว เราจะดำเนินการวิเคราะห์ต่อไป หากทั้งด้านปฐมภูมิและทุติยภูมิต่อแบบวาย จะไม่มีเส้นทางสำหรับฮาร์มอนิกลำดับที่สามของกระแส ดังนั้น ในการต่อแบบ Y/Y กระแสกระตุ้นสามารถเป็นได้เพียงกระแสไซน์เท่านั้น กระแสกระตุ้นไซน์นี้สามารถสร้างฟลักซ์แม่เหล็กยอดแบนเท่านั้น ซึ่งสามารถแยกย่อยเป็นฟลักซ์พื้นฐานและฟลักซ์ฮาร์มอนิกลำดับที่สาม

ฟลักซ์ฮาร์มอนิกลำดับที่สามเหล่านี้ในสนามแม่เหล็กหลักมีขนาดและเฟสเท่ากัน พวกมันไม่สามารถปิดวงจรผ่านแกนเหล็กได้ และสามารถสร้างวงจรในวงจรแม่เหล็กรั่วเท่านั้น เช่น ในน้ำมัน ผนังถัง และแอก ทำให้เกิดกระแสไหลวน ทำให้เกิดความร้อนเฉพาะจุด และลดประสิทธิภาพของหม้อแปลง

ดังนั้น หม้อแปลงสามเฟสขนาดใหญ่และแรงดันสูงจึงไม่เหมาะกับการต่อแบบ Y/Y

ในทางตรงกันข้าม เมื่อขดลวดต่อแบบเดลต้า/Y หรือ Y/Δ จะมีเส้นทางวงจรปิดสำหรับส่วนประกอบฮาร์มอนิกลำดับที่สามของกระแสกระตุ้นในการต่อแบบเดลต้าที่ด้านปฐมภูมิหรือทุติยภูมิ ดังนั้น กระแสกระตุ้นในขดลวดที่ต่อแบบเดลต้าจึงเป็นคลื่นยอดแหลม กระแสยอดแหลมทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กหลักเป็นรูปไซน์โดยไม่มีส่วนประกอบฮาร์มอนิกลำดับที่สาม

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขดลวดต่อแบบ Y/Δ แม้ว่าฮาร์มอนิกลำดับที่สามในกระแสกระตุ้นด้านปฐมภูมิจะไม่สามารถผ่านได้ แต่กระแสวนฮาร์มอนิกลำดับที่สามจะถูกสร้างขึ้นในการต่อแบบเดลต้าด้านทุติยภูมิ กระแสวนนี้ร่วมกับกระแสกระตุ้นไซน์ด้านปฐมภูมิ ทำให้มั่นใจได้ว่าฟลักซ์แม่เหล็กหลักเป็นรูปไซน์ จึงหลีกเลี่ยงความร้อนเฉพาะจุดที่เกิดจากกระแสไหลวนฮาร์มอนิกลำดับที่สาม

โดยสรุป ขดลวดปฐมภูมิหรือทุติยภูมิของหม้อแปลงสามเฟสต่อแบบเดลต้าเพื่อให้แน่ใจว่าฟลักซ์แม่เหล็กหลักใกล้เคียงกับคลื่นไซน์มากที่สุด หลีกเลี่ยงกระแสไหลวนและปัญหาความร้อนที่เกิดจากฮาร์มอนิกลำดับที่สาม ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและความน่าเชื่อถือของหม้อแปลง