應用技術

三相變壓器連接單相負載
三相變壓器連接單相負載(Single Phase Load Connected to 3 Phase Transformer)

    三相配電變壓器(Distribution Transformer)主要使用於用戶自備變電所,可使用之接線方式為Y-Y,Y-△,△-Y,△-△ 以及Y-Y-△,由於配電變壓器以下所連接之負載眾多,甚至可能連接單相負載,雖然單相負載情況極少,配電系統之中單相接地的事故佔了極高的比例。 首先針對Y-Y-△接線之三相變壓器,Y-Y 變壓器由於沒有低零序阻抗迴路(一次側中性點不 接地時),三次諧波電壓很高,中性點電位也不穩定,故此類變壓器常常設計了第三繞組 (Tertiary Winding),作為零序分量的迴路,提供了三次諧波另一個通路,增加變壓器供電可靠度。假設一單相負載連接於變壓器二次側(Secondary)端子a-n,二次相電壓Van 對單相負載可提供負載電流 I,二次側端子b、c 不連接任何負載,如下圖:

    隨著二次側負載電流 I,一次側A 相勢必感應電流i,由於一次側中性點無接地,一次側感應電流分流至B、C 相,對單相感應電流而言,此電流應為純量,B、C 相繞組之阻抗相同,因此流經B、C 相之感應電流為A 相電流的一半 ( i/2 )。
     根據基本電學Kirchhoff's current law,一次側三相電流和為零(ΣIn=0):一次側電流,已知: 


三次側因為B、C 相之感應電流(-i/2) 之影響,又三次側為三角接而形成環路(Circulating Loop),假設三次側的環路電流為I△,此環路電流在三次繞組流經T1、T2、T3 相,因此三次側之各相電流相等:(大小相等且相角相等)



為求得一次側之三相電流與三次側之環路電流,根據以上之討論,有兩個未知數 ( i、I△),我們需要兩條方程式來求解。 變壓器必須確保磁動勢平衡(ampere-turns balance),例如在雙繞組變壓器,以下方程式在理想變壓器為成立:


 
同理, 在三繞組變壓器之中,假設其匝數比是1:1:1 ,也就是說匝比存在關係為:(Y-y-Δ)