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1、2992年7月重火大学学报vol.15.冲4第16卷第4期JOURNALOFCHONGQ[NGUNIVERSTTYJul.1992高‘次谐波对变压器导线规格选择的影响THEERRECTOFHIGHHARMONICSONTHESELECTIONOFT于IESIZEOFTRANSFORMERCONDUCTOR吴志强曾祥仁uZhi甲ang7engX一ansrenW(重庆大学电气工程系)’.:2摘要通过升高次皆波起的交压器浇沮额外附加招耗的子析计算认为大中型整流变压器和换流变压器在设计卧段选择导线找格时,应考虑谐波的影响。
2、;谐波;导线关键词变压器中国图书资料分类法分类号TMI关ABSTRACTThisPaPeranal)stheadd足tjonalstrayloSSesoftraosformcr认indjngeausedbyesharonics,ansuggcststatte一nueneeoarmonjessoutakenintoeon、crationntese-mdhhflfhhldbeidiheeon‘zeerorcranere,.leetionofthduetor5siinreet迁itransfmdeonvertertran
3、sformdign『KE、ORDStransformer;harmonies;eonduetorWn已l青~J.‘刁带有整流性负载的整流变压器和换流变压器.由于其负载的非线性.使得负载电流的i支形发生了畸变,形成了含有大量高次谐波的非正弦波.这就出现了高次谐波对变压器导线逛择的影响问题。尽管变压器的励磁回路的非线性也使电流波形发生畸变,但在变压器正常工,.作情况下负载非线性的谐波含量要比励磁回路引起的谐波含量大得多所以本文重点研完了整流电路的的特征谐波的影响。本文的研究对于整流变压器和换流变压器的绕组设计.有一定的
4、指导意义和实用参考价值。高次谐波对绕组损耗的影响,变压器的负载损耗包括基本损耗和附加损耗高次谐波将引起变压器绕组附加损耗增加。基本损耗是导线的直流电阻引起的损耗.它与频率无关.由涡流引起的附加很耗由两部份组:、成即漏磁通在线圈里引起的涡流损耗和漏磁通在油箱夹件等金属构件中引起的涡流,.,。损耗这两部份损耗都随频率而变化但规律不同本文只研究第一部份将涡流损耗随频率的变化等效为绕组等值电阻随频率的变化。引入一个谐波损耗系数收文日期1991一06一2474里庆大学学报1992年(l):;。n。式中R一基波频率下绕组的有效
5、电阻R一次谐波频率下绕组的有效电阻,,对于任意波形的非正弦电流只要满足狄里赫利条件就可以利用博立叶级数分解为直流分量、基波分量和高次谐波。由于非正弦周期电流电路中的平均功率等于直流分量与各次,,谐波构成的平均功率之和注意到只有同频率的电压谐波与电流谐波才能构成平均功率那么绕组中的总损耗可以表示成,:。,芝凡=z若、+艺(2):;I。;R。;I,;式中一谐波次数一电流的直流分量一直流电阻一次谐波电流有效值,f.,将R一RK代入上式有p。。I三、一*:=I苦R+艺,在没有直流分量的情况下上式可以表示为。,.:p一艺,若
6、、,。,由于Kr总是大于l的所以有,;,习z子、;>习I三R(3),,设非正弦周期电流的有效值为I即1一每那么具有相同有效值的正弦电流引起的绕;,,组损耗显然为P一甘R由此可见非正弦电流条件下的绕组损耗总是大于同一有效值正弦,,。电流下的绕组损耗的其增值就是由于电流波形的畸变即由电流中的高次谐波引起的本,P。文将这一损耗增值叫做额外附加损耗记作‘由以上讨论可知‘尸。一‘r.R,,:P.~p二艺I子、一IR(4),由于导线规格尺寸的选择与绕组损耗有着直接的联系所以P‘的存在必然影响导线规格尺寸的选择。2绕组谐波损耗系
7、数的计算,仅在绕组端部发生弯曲;电磁波是平假定磁力线在绕组全部高度上平行于铁心柱轴线,。;;面平行的忽略绕组的曲率任意导体竖直平面的磁场强度为常数所有导体中的电流相等。:则可把变压器绕组简化为图1模型在图l中a.;b;h一导体轴向尺寸一导体径向尺寸一绕组高度:吴志强等高次谐夜对变压器导格丝竺塑第15卷第4期“,。还需引入洛氏系数p以考虑绕组以外的磁阻于当其外部空间消耗的磁势不能忽略时。是得到绕组的计算模型如图2所示图中的a;,:a’二/即u’=物口[1)。。.h’=a’o日绕组填充系数;—导体电导率—巨厂厂厂将麦克
8、斯韦方程决t韶一rot阴t尸厂厂厂育二了于O一一厂厂厂叮,改写为直角坐标的形式并代入媒介质方程若一产刃巨口厂图1绕组初步模型.fdHu’对(5)代d工td/x,。拜o·泊d~一H.,,和户分别为磁场和电场的复数幅值由方程式(5)得式中的片Z-(毛)d片一J公,犷尹。对,~,,开.xZd式中的护“j。脚扩解此微分方程得(7)H,^,e一“‘Zeqx~十A。,对
