盡管電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，已經(jīng)淡化了這個(gè)問題的緊迫性，但如果有人真的能提出一種切實(shí)可行的、符合“三相變單相”和“三相變二相”兩種條件的“三變單變壓器”方案，仍具有相當(dāng)?shù)氖袌?，成為轟動(dòng)國內(nèi)外變壓器制造業(yè)的大事。

引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注干式變壓器30年）

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為了統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，這里有必要加上“平衡”和“對(duì)稱”兩個(gè)術(shù)語，“平衡”除了數(shù)學(xué)意義上的“方程平衡”之外，在電工領(lǐng)域里是能量、功率方面的術(shù)語.例如，平衡變壓器輸出兩端口的功率為使三相“對(duì)稱”而保持某種“平衡”；變壓器中直接與功率傳遞相關(guān)的磁勢平衡等。

三相系統(tǒng)的“對(duì)稱”，指的是電壓、電流、阻抗等層面。

如果三相電網(wǎng)是對(duì)稱的，則三相電流具有以下特征才算“對(duì)稱”：

1)三相電流在輻值或有效值相等

2)三線電流的相位相差120度

3)需要與產(chǎn)生它的三相電壓相同的相序

對(duì)于組成對(duì)稱電網(wǎng)的電壓(勢)，除上述1、2外，應(yīng)符合“順相序”的要求。

一、“三變單”系統(tǒng)

1、R,L,C網(wǎng)絡(luò).把R、L、C三元接成三角形投入三相電網(wǎng)，L、C兩個(gè)電抗分別是R的1.732倍，只要相序合適，R就是單相負(fù)載，功率因數(shù)為1.0。

2、“V”型接法的三相變壓器在初級(jí)兩相間接一電容C中，將一個(gè)感受性單相負(fù)載串聯(lián)接一個(gè)功率因數(shù)為0.866的負(fù)載，當(dāng)負(fù)載阻抗為1.732倍時(shí)，其初級(jí)電流對(duì)稱，功率因數(shù)為0.866(可容)。

3、在此基礎(chǔ)上，在A、B相間增加一個(gè)電感值L，次級(jí)負(fù)載是純電阻.L,C的電抗等價(jià)于換算到初級(jí)電阻時(shí)，電流對(duì)稱，其大小等于等于初級(jí)電流，功率因數(shù)為1.0。

以上幾個(gè)方案在應(yīng)用方面的共同特點(diǎn)是：

對(duì)電網(wǎng)相序、次負(fù)荷特性的要求較嚴(yán)格。

負(fù)荷固定.若負(fù)荷變化，須相應(yīng)切換儲(chǔ)能元件參數(shù).否則會(huì)引起初級(jí)電流不同程度的不對(duì)稱。

這些都是導(dǎo)致上述幾種方案難以廣泛應(yīng)用于中小功率場合的重要原因。

只要“三變單系統(tǒng)”中不存在非線性元件(合理設(shè)計(jì)的磁系在這里被認(rèn)為是線性的)，都可以反向操作.例如，上述方案1的“單相變?nèi)?/span>”電路圖.這是蘇聯(lián)早期的教科書上所能找到的。

這個(gè)特點(diǎn)同樣適用于平衡變壓器“三變二”問題.例如本網(wǎng)站網(wǎng)友jiaoao介紹的“正弦、余弦變?nèi)?/span>”的Scott變壓器，此時(shí)“三變二”已變成“二變?nèi)?/span>”。

二、“三變單變”——路在哪里？

三相鐵心上各線圈的不同組合，可產(chǎn)生不同的合成電位相量，這一相量的輻射角度可以是30度的任意整數(shù)倍，相量的大小可以通過改變線圈的圈數(shù)任意得到。

三相線圈電勢的這種“相量組合”特性為三相變壓器的探索者提供了豐富的想象空間。

把一個(gè)單相端口拼湊起來，幾乎有無限的方案…

總是可以找到許多適合的辦法…

這是幾個(gè)相量段拼出來的初級(jí)三相線電流嗎？

調(diào)一調(diào)相段，再拼成三相電流對(duì)稱難道不可能嗎？

這就是問題所在！

假定一臺(tái)“三變單變壓器”的次級(jí)端由多個(gè)線圈段組合在一個(gè)端口(即單相輸出端口)，該端口電壓符合可希希苛夫第二定律，或者符合某個(gè)電壓平衡方程式。

或簡單地說：這個(gè)端口電壓是由幾個(gè)電勢合成的。

然而，該端口的電流依賴于其負(fù)載，與上述相量無關(guān).再假定負(fù)載電流為I(I是相量，下同).則由磁勢平衡方程式表示。

應(yīng)該注意，無論是哪一個(gè)初級(jí)線圈，磁平衡方程所涉及的電流和次級(jí)負(fù)載電流一樣，而與該線圈的位置無關(guān)。

本文將一些磁勢平衡方程進(jìn)行了比較，得出了一階三相線電流的表達(dá)式為：

IA=K1*I；

IB=K2*I；

IC=K3*I.(1)

按照三相線電流對(duì)稱的條件，(非對(duì)稱也沒有關(guān)系，按三線廣義節(jié)點(diǎn)的可?？练虻谝欢?/span>)必然滿足：

IB+IB+IC=0。

K1+K2+K3=0(2)

上式說明：a.由方程組(1)表示的三相電流相量均在一條直線上，并不符合“彼此相差120度”的要求；b.由式(2)可見，三個(gè)實(shí)常數(shù)相加等于0，它們的絕對(duì)值不可能相等。