三相变压器磁路系统和联结法对电势波形的影响

由于磁路的饱和和磁滞的影响，励磁电路为一尖顶波，它含有奇次谐波。在单相变压器中，3次谐波电流和基波电流都有自己的回路而可自由流通，因此，磁通Φ和电势e的波形总是正弦形。但对三相变压器来说，情况就要复杂一些，由于三相绕组中的3次谐波电流具有大小相等、时间相位相同的特征，所以当三相变压器Y联结，又无中线引出时，3次谐波电流无法同时流入或流出中点，因而这种情况下3次谐波电流也就不能流通。但当三相接成△联结或YN联结时，则3次谐波电流可以在△构成的闭路或YN的中线流通。故在三相变压器中3次谐波电流（3次谐波最大，高次谐波逐渐减小）的流通情况与绕组的联结密切相关。以下分别说明。

图5.3.6　D，y联结组的两种接法

1.“YN，y”或“D，y”联结的三相变压器

在YN，y联结时，中线上的3次谐波电流等于每相绕组中的3次谐波电流的3倍。如果D，y联结，原绕组空载电流的三次谐波分量可以通过。这两种联结组，原边接通三相交流电源后，3次谐波电流均可在原绕组畅通，因此即使在磁路饱和的情况下，铁心中的磁通和绕组中的感应电势仍呈（或接近）正弦形。而且不论是线电势（或电压）、相电势（或电压），不论是原边还是副边电势，其波形均呈正弦形。

2.“Y，y”联结组

由于原边中无中线，原边3次谐波电流不能存在，亦即i0波形近似呈正弦形。磁路饱和时，铁心中的磁通为一平顶波，说明磁通中的奇次谐波分量存在，而且3次谐波磁通影响最大。但是3次谐波磁通是否能够流通，将取决于三相变压器是何种铁心结构（即组式或芯式），以下分别叙述。

（1）在三相组式变压器中，它们各相之间的磁路互不关联，因此3次谐波磁通Φ3可以同在基波磁通Φ1的路径流通。Φ3所遇磁阻很小，故对幅值的影响较大。三次谐波的频率是基波频率的三倍，所以3次谐波电势却使相电压增高，其幅值可达基波幅值的（45～60）%，这样将危及变压器绕组的绝缘。因此，在电力变压器中不能采用“Y，y”联结组的三相组式变压器（也叫三相变压器组）。

（2）三相芯式变压器中，由于三相铁心互相关联，所以方向相同的3次谐波磁通不能沿铁心闭合，只能通过非磁性介质（变压器油或空气）及箱壁形成回路，将遇到很大的磁阻，使3次谐波磁通大为削弱，则主磁通仍接近于正弦波，从而使每相电势也接近正弦波。即使铁心饱和的情况下，相电势、线电势仍可以认为是具有正弦波形。所以在中、小型三相芯式变压器中，“Y，y”联结组也还是可以采用的。

3.“Y，d”联结组

如果三相变压器采用Y，d联结，原绕组中有空载电流的，三次谐波分量不能通过，因此主磁通和原、副绕组将出现三次谐波电动势。但因为副绕组为三角形联结，三次谐波相电动势大小相等，相位相同，它在副绕组三角形的闭合回路内产生三次谐波电流。副绕组的三次谐波电流同样起着励磁电流的作用，因此，变压器的主磁通由原绕组的正弦空载电流和副绕组的三次谐波电流共同建立。由此可见，其效果与D，y联结时相似，主磁通仍接近于正弦波。