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“三相变单相”问题

文章发布时间:2011-04-13 13:17来源:upsclan.com 作者:upsclan 关注次数:

 

“三相变单相”问题
 

   一、“三相变单相”、“三相变二相”云云
      俄国人说,1888年俄罗斯的多勃罗沃里斯基发明了三相系统,第二年又发明了三相变压器、三相感应电动机; 俄国人又说,1891年,世界上第一条 15KV、200KW、长达175KM 的输电线路在俄罗斯建成并投入运行.从此开始,工业电气化技术的发展步入了快车道.

      在三相电力系统的背景下,中小功率的单相电力设备不断出现.这对当时尚捉襟见肘三相电网的负面影响也暴露出来了.于是,不知是不是俄国人又提出了“三相变单相”(以下简称“三变单”)问题.
      “三相变二相”(以下简称“三变二”)问题肯定不是俄国人提出的.其解决方案之一“Scott变压器组”在1940年版的变压器手册“The Transformers Book”中就能找到,后来在法国、日本早期的电气化铁道中得到了成功的应用;除Scott方案外,还陆续出现了Lee-Blank、Wood-Bridge等方案;八十年代初同济大学把“三变二”问题概括为“平衡变压器”,对各种方案进行了深入、系统地理论分析,并推出了BLT1、BLT2等新方案.
      与“三变二”问题相比,“三变单”问题不那么幸运,因而成了一个很古老的问题.
      它的命题应该是:
      对称三相电网通过一电气网络(三变单系统),或通过变压器(三变单变压器)对单相负荷供电,使之满足:
      a. 电网的三相电流对称;
      b. 一次性投入及综合技术性能优于“三相电动机-单相发电机组”.
      大功率(达上万KVA)单相工频感应炉的供电方案是“三变单系统”的成功案例.但“三变单变压器”确是近一个世纪来始终悬而未决的问题.应强调的是,这儿的“三变单变压器”的界定是“纯变压器”,即没有任何储能元件,没有任何电力电子功能模块.否则就是“三变单系统”.
      虽然随着电力电子技术的飞速发展,这个问题的迫切性已逐渐被淡化.但如果有谁真能提出一个切实可行、满足上述两个条件的“三变单变压器”方案,仍然有相当的市场,仍然能成为轰动国内外变压器制造业的大事!
      遗憾的是,没有.这个“没有”是指国内外相关专业杂志上未见刊登过. 但广告里有,或在BBS论坛里能找到哪位高手的相关声明. 对此,下面的话我就不说了.
为      统一认识,这儿有必要插一下“平衡”与“对称”两个术语. “平衡”一词除了数学意义上的“方程式平衡”以外,在电工领域是能量、功率层面的术语.例如平衡变压器输出两端口的功率为使三相“对称”而保持的某种“平衡”;变压器中直接与功率传递相关的磁势平衡等.
      三相系统的“对称”是指电压、电流、阻抗层面的术语.
      若三相电网对称,符合以下特征,三相线电流才算“对称”:
1) 三相线电流的辐值或有效值相等;
2) 三个线电流的相位彼此相差120度;
3) 与产生它的三相线电压必需同相序.
      至于构成对称电网的电压(势),除上述1、2外,还应符合“顺相序”要求. 
 

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