HDSF三倍频变压器的原理和运行方法

三倍频变压器主要用来作变压器感应高压试验的试验设备。一些中小型变压器厂,由于没有数倍颇发电机或发电机容量太小,不能作感应高压试验或不能作较大容量变压器的感应高压试验,制作一台三倍频变压器,进行试验还是可以的。

一、原理及运行

三倍频变压器是一个三相五柱变压器,或者由三个单相变压器组成,见图1。一次接成星形,二次接成开口三角形。当一次施加对称三相电压时,在二次输出端将产生三倍于外施电压频率的交变电压。顶波的磁通。平顶波的磁通可以分解出基波和三次谐波磁通(其他频波分量很小,忽略不计),基波和三次谐波磁通将在二次分别感应出基波和三次谐波电势。在二次三角形开口处三相基波电压向量和为零,而三次谐波电压(零序电压)为三相三次谐波电压之代数和。二次相电压为基波和三次谐波之向量和,见图2。

在三倍频变压器中,需要的是三次谐波电压,在铁心中,需要的是三次谐波磁通。三次谐波磁通为零序分量,如果铁心做成三柱的,则三次谐波磁通在铁心中互相抵消,三次谐波磁通经过空气和油箱构成漏磁回路,这样在二次线圈感应出的兰次谐波电势很小,并且外特性很软,所以铁心做成五柱式或用三个单相铁心。

三倍频变压器运行时,一次接调压器,二次接负载。调节一次电压,使二次输出的三次谐波电压升高,来达到试验需要的电压。’通过实验证明,三倍频变压器运行时,负载对三次谐波电压波形影响不大。假定在变压器的一次是正弦波电流,并且此时铁心已达到饱和,那末在铁心中将产生平

二、设计要点

三倍频变压器的设计基本方法和普通变压器一样,且在运行时一次接调压器,电压是可调的,所以各方面技术要求不需要十分严格,制成后可以进行调整。考虑到这种变压器的特点,有几个要点介绍如下。

1.二次每一相的三次谐波电压占相电压的比例三倍频变压器二次相电压中,主要是三次谐波电压和基波电压,因为三次谐波电压占相电压的比例是随着磁密高低变化的。如果能合理地选取磁密,在二次相电压中,三次谐波电压可占到47~51%。

2.磁通密度的选择

合理地选择磁密,对三倍频变压器的正常运行是很重要的。在这里关于磁密引出了两个概念,一个是为了满足计算公式,在设计时选取的磁密,为正弦波;一个是运行时的实际磁密,为平顶波。这两个量,波形不同,大小也是不等的。在设计时选取的磁密要比实际运行磁密高,因为三倍频变压器运行时,铁心中的磁通(平顶波)为正弦波的一次谐波和三次谐波的向量和。

为了便于说明间题,本文所列磁密均为实际运行的平顶波磁密。关于磁密的选择以及和其他参数的关系,从以下几个方面来谈。

(1)磁密和三次谐波电压分量的关系三次谐波电压分量和空载电流是随着磁密的提高而增加,如表1所示。磁密饱和以后,三次谐波电压分量虽仍有一些增加,但空载电流(主要是激磁电流)却上升很快。

(2)磁密对三次谐波电压波形的影响由实验得知,磁密在13,00高斯以下和l80()0高斯以上,三次谐波电压波形却有较明显的畸变,见图a3和c,而在17200高斯(图3b)时波形较好。

HDSF电磁式三倍频感应耐压试验装置采用三芯五柱结构，将铁芯工作磁通密度选择在饱和磁密以上，使开口接成三角形的次级绕组中的基波电势（正序向量）的向量和为0，而开口两端应出同相的150Hz三次谐波（零序）。指标：

1. 输入电压380V 50Hz 正弦波

2. 输出电压500V（可根据参数定制300V,400V） 150Hz 波形失真≤5％

3. 输出电量3KVA 5KVA 10KVA 20KVA（可根据客户需求进行定制）

4. 空载运行时间≤5分钟

5. 负载运行时间≤5分钟 。