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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:謝敏男
研究生(外文):Min-Nan Hsieh
論文名稱:不同直流偏壓下對單相氣隙型鐵心變壓器的影響分析與測試
論文名稱(外文):The Performance Analysis and Test of a Single Phase Air Gap Core Transformer Under Different DC Offsets
指導教授:何金滿何金滿引用關係
指導教授(外文):Chin-Man Ho
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:74
中文關鍵詞:變壓器直流偏壓電力品質開路試驗
外文關鍵詞:transformerdc biaspower qualityopen circuit test
相關次數:
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電力系統中部份負載會產生部份直流偏壓,而與地磁風暴所產生的地磁感應電流有類似的直流效應,都可能造成變壓器的鐵心飽和而產生電力品質的問題。
因此設計變壓器時,若系統存在直流成份時,除了考慮所採用的鐵心特性之外尚須考慮整體經濟性,變壓器鐵心除了可降低磁通密度另一個選擇可採用鐵心附氣隙之結構。因大部份的變壓器製造廠家並無直流測試設備或與用戶相同的運轉環境來測試變壓器的特性,對於變壓器受到直流效應影響時並無法檢測直流對鐵心附氣隙構造的影響,因此本文以直流偏壓對鐵心附氣隙結構的影響進行相關實驗與對結果進行分析。
本論文利用FLUKE 41B功率及諧波分析器及以不同直流偏壓對500VA單相附氣隙型鐵心變壓器進行開路試驗,依試驗量測的項目計有激磁電流、相位移因數、無載損及激磁電流的各次諧波。本文分析及比較在不同直流偏壓下之試驗結果,電壓測試範圍從12伏特至28.8伏特。
變壓器採用氣隙構造是改善直流成份影響的方法之一,從實際的實驗結果,可以發現直流偏壓對單相氣隙型變壓器的無載損失及電壓、激磁電流之變異的確比鐵心無氣隙構造的小。
Some loads will cause dc bias in the power system. And the earth magnetic field can also induce direct current all that will affect the function of the transformers and raise the problems in power quality.
This research uses FLUKE 41B power and harmonic analyzer to test a 500VA single-phase with air-gap core transformers under different dc offset waveforms in open circuit test. The paper analyses and compares the test results obtained under different dc offset values. The test value of the voltage is from 12V to 28.8V.
The transformers with air-gap core structure is one kind of methods to reduce the influence caused by direct current. From the results of the experiment, it can be found that the air-gap core can reduce the influence caused by dc bias.
中文摘要 I
Abstract II
目 錄 III
圖目錄.......................................................................................................................V
表目錄...................................................................................................................VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文回顧 2
1.3 論文貢獻 3
1.4 本文架構 4
第二章 變壓器與直流偏壓介紹 5
2.1 變壓器的結構 5
2.2 直流偏壓現象介紹 9
2.3 造成直流偏壓的可能情況 13
2.4 抑制直流偏壓的方法 15
2.5 磁滯曲線 17
第三章 變壓器基本原理 23
3.1 電磁感應 23
3.2 安培定律 24
3.3 法拉第定律 25
3.4 變壓器之等效電路 27
3.5 變壓器的開路試驗 31
第四章 變壓器之設計製作與實驗結果 33
4.1 變壓器設計 33
4.2 實驗設備與接線架構 35
4.3 實驗量測結果 37
4.4量測波形 52
第五章 結論與未來研究方向 61
5.1 結論 61
5.2 未來研究方向: 62
參考文獻 63

圖目錄
圖2-1內鐵型示意圖 5
圖2-2外鐵型示意圖 5
圖2-3鐵心接合部示意圖 6
圖2-4 V缺口階疊型鐵心示意圖 6
圖2-5線圈種類示意圖 8
圖2-6直流偏壓影響圖 10
圖2-7變壓器激磁電流及其諧波分量 11
圖2-8鐵心過激磁狀態 12
圖2-9鐵心受直流偏磁影響之狀態 12
圖2-10共感激磁突流 14
圖2-11觸發角度產生的等效直流電流 15
圖2-12無氣隙之封閉鐵心的磁路示意圖 17
圖2-13激磁現象(a)電壓、磁通及電流(b)相對應的磁滯迴線 19
圖2-14磁滯曲線:磁滯損失與曲線面積成正比 20
圖3-1變壓器構造圖 23
圖3-2變壓器鐵心磁路 25
圖3-3變壓器電路示意圖 25
圖3-4實際變壓器等效電路 27
圖3-5二次側置換至一次側變壓器等效電路 28
圖3-6變壓器近似等效電路 30
圖3-7簡化之變壓器等效電路 .30
圖3-8變壓器開路試驗接線圖 31
圖3-9換算至二次側之等效電路圖 32
圖4-1 實驗接線之架構圖 35
圖4-2 實測現場圖 35
圖4-3 可調氣隙鐵心結構 36
圖4-4 功率及諧波分析器 36
圖4-5 直流偏壓對開路試驗影響之試驗接線圖 37
圖4-6 無氣隙時電壓-位移功率因數曲線比較 38
圖4-7 氣隙為0.1mm時電壓-位移功率因數曲線比較 38
圖4-8 無氣隙時不同直流下電壓-激磁電流曲線比較 39
圖4-9 氣隙為0.1mm,不同直流下電壓-激磁電流曲線比較 39
圖4-10無氣隙時,不同直流成分下Ic曲線比較 40
圖4-11無氣隙時,在不同直流成分下Im曲線比較 41
圖4-12氣隙為0.1mm時,不同直流成分下Ic曲線比較 41
圖4-13氣隙為0.1mm時,不同直流成分下Im曲線比較 42
圖4-14額定電壓時之無載損曲線 43
圖4-15無氣隙;Idc=0;V=0.5PU時之各次諧波分佈圖 44
圖4-16無氣隙;Idc=0;V=1.0PU時之各次諧波分佈圖 44
圖4-17無氣隙;Idc=0;V=1.2PU時之各次諧波分佈圖 44
圖4-18無氣隙;Idc=0.1A;V=0.5PU時之各次諧波分佈圖 45
圖4-19無氣隙;Idc=0.1A;V=1.0PU時之各次諧波分佈圖 45
圖4-20無氣隙;Idc=0.1A;V=1.2PU時之各次諧波分佈圖 46
圖4-21氣隙0.1mm;無直流成分;V=0.5PU時各次諧波分佈圖 47
圖4-22氣隙0.1mm;無直流成分;V=1.0PU時各次諧波分佈圖 47
圖4-23氣隙0.1mm;無直流成分;V=1.2PU時各次諧波分佈圖 47
圖4-24氣隙0.1mm;Idc=0.1A;V=0.5PU時各次諧波分佈圖 48
圖4-25氣隙0.1mm;Idc=0.1A;V=1.0PU時各次諧波分佈圖 48
圖4-26氣隙0.1mm;Idc=0.1A;V=1.2PU時各次諧波分佈圖 49
圖4-27氣隙0.1mm;Idc=0.2A;V=0.5PU時各次諧波分佈圖 49
圖4-28氣隙0.1mm;Idc=0.2A;V=1.0PU時各次諧波分佈圖 50
圖4-29氣隙0.1mm;Idc=0.2A;V=1.2PU時各次諧波分佈圖 50
圖4-30 V1=14.4V、Idc=0A之電壓、電流波形 52
圖4-31 V1=16.8V、Idc=0A之電壓、電流波形 52
圖4-32 V1=19.2V、Idc=0A之電壓、電流波形 53
圖4-33 V1=21.6V時之一次側電壓、電流波形 53
圖4-34 V1=26.4V、Idc=0A之電壓、電流波形 54
圖4-35 一次側電壓V1=28.8V、Idc=0A之電壓、電流波形 54
圖4-36 V1=12.0V、Idc=0.1A之電壓、電流波形 55
圖4-37 V1=14.4V、Idc=0.1A之電壓、電流波形 56
圖4-38 V1=16.8V、Idc=0.1A之電壓、電流波形 56
圖4-39 V1=19.2V、Idc=0.1A之電壓、電流波形 57
圖4-40 V1=21.6V、Idc=0.1A之電壓、電流波形 57
圖4-41 V1=24V、Idc=0.1A之電壓、電流波形 58
圖4-42 V1=26.4V、Idc=0.1A之電壓、電流波形 58
圖4-43 V1=28.8V、Idc=0.1A之電壓、電流波形 59

表目錄
表2-1矽鋼片鐵心的種類 7
表4-1變壓器線圈資料 33
表4-2變壓器鐵心資料 34
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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