第三章三相變壓器_電機(jī)學(xué)

1、2006-06-14第三章 變壓器三相變壓器三相變壓器一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)一、三相變壓器的磁路系統(tǒng) 三相變壓器按磁路可分為組式變壓器和心式變壓器兩類。 三相組式變壓器由三臺(tái)單相變壓器組成，各相主磁通都有自己獨(dú)立的磁路，互不相關(guān)聯(lián)。 三相心式變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)是從三相組式變壓器鐵心演變過來的，各相磁路是彼此關(guān)聯(lián)的。 在三相心式變壓器磁路中，磁路是彼此關(guān)聯(lián)的。 三相磁路長度不相等，中間B相磁路較短，兩邊A、C相磁路較長，磁阻也較B相大。當(dāng)外施三相對(duì)稱電壓時(shí)，三相空載電流不相等，B相較小，A、C相較大。 由于變壓器的空載電流百分值很?。~定電流的0.6%2.5%），它的不對(duì)稱對(duì)變壓器負(fù)載運(yùn)行影響極

2、小，可以忽略。二、三相變壓器的電路系統(tǒng)二、三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)接組聯(lián)接組 三相變壓器繞組的聯(lián)接不但是構(gòu)成電路的需要，還關(guān)系到一次側(cè)、二次側(cè)繞組電動(dòng)勢(shì)諧波的大小以及并聯(lián)運(yùn)行等問題，下面加以分析。為了說明聯(lián)接方法，首先對(duì)繞組的首端、末端的標(biāo)記作如下表的規(guī)定：繞組名稱首端末端中性點(diǎn)高壓繞組A，B，C X，Y，ZO 低壓繞組a，b，cx，y，zo 三相電力變壓器廣泛采用星形和三角形聯(lián)接單相變壓器的高低壓繞組都繞在同一個(gè)鐵心柱上，它們被同一個(gè)主磁通所交鏈。在高低壓繞組中的感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系只有兩種可能：()()AAXaaxEEEE和同相位()()AAXaaxEEEE或和反相位 從高壓繞組首端A和低

3、壓繞組首端a出發(fā)，兩繞組繞向相同，電動(dòng)勢(shì)相位相同，且電動(dòng)勢(shì)和主磁均通符合右手螺旋法則，如圖所示（圖中用同名端表示繞向）： 當(dāng)兩繞組繞向相反時(shí)， 與 符合右手螺旋定則， 與 不符合右手螺旋定則，故 與 反相位，如圖所示。AEmaEAEmaE從上面兩個(gè)圖中的等效電路可以得出下面的規(guī)律：()()AAXaaxEEEE高低壓兩繞組的同名端同標(biāo)記，與同相位；()()AAXaaxEEEE高低壓兩繞組的同名端異標(biāo)記，與反相位。 為了區(qū)別不同的聯(lián)接組，采用時(shí)鐘表示法，將高壓繞組電動(dòng)勢(shì)相量作為長針指向0點(diǎn)，將低壓繞組電動(dòng)勢(shì)相量作為短針，看其指在哪一個(gè)數(shù)字上。其中，Ii代表高低壓繞組為單相。短針指向0點(diǎn)，其聯(lián)接組號(hào)

4、為0，聯(lián)接組為Ii0。短針指向6點(diǎn)，其聯(lián)接組號(hào)為6，聯(lián)接組為Ii6。 對(duì)于三相變壓器，聯(lián)接組號(hào)規(guī)定為 滯后于 之相角除以30：30aoAOEE滯后于的相角聯(lián)接組號(hào)對(duì)于星形接法, 、 是真實(shí)的；對(duì)于三角形接法， 、 是假定的。()aoaEE()AOAEE()aoaEE()AOAEE()aoaEE()AOAEE1. Yy0聯(lián)接組（1）作出高壓方相、線電動(dòng)勢(shì)相量圖，滿足（2）對(duì)于Aa心柱，A、a都是首端又是同名端， 、 同方向，同理 與 、 與 同方向（3）根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，以oA表示 ，以oa表示 ， 滯后 零角度，即組號(hào)為0，聯(lián)接組為Yy0。ABCOabcABABEEEAEaEBEbECEcEAE

5、aEaEAE2. Yy4聯(lián)接組（1）作出高壓方相、線電動(dòng)勢(shì)相量圖，滿足（2）對(duì)于Ac心柱，A、c都是首端又是同名端， 、 同方向，同理 與 、 與 同方向（3）根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，以oA表示EA，以oa表示 ， 滯后 120，即組號(hào)為4，聯(lián)接組為Yy4。BACOabcABABEEEAEcEBEaECEbEaEaEAE3. Yd11聯(lián)接組（1）作出高壓方相、線電動(dòng)勢(shì)相量圖，滿足（2）對(duì)于Aa心柱， 與 反方向，同理 與 反方向， 與 反方向，作相量三角形abc（3）連接oA作長針，oa作短針，oa滯后于oA 330，即聯(lián)接組為Yd11。ABCOabcABABEEEAEcaEBEabECEbcEABC

6、abcXYZxyzABCOabc4. Dy5聯(lián)接組(求繞組的聯(lián)接)（1）作出Dy5聯(lián)接組的相量圖（2）將高壓側(cè)繞組聯(lián)接成三角形接法（3）根據(jù)相量圖，聯(lián)接低壓側(cè)繞組 Yy聯(lián)接組號(hào)有0、2、4、6、8、10共六個(gè)偶數(shù)聯(lián)接組號(hào)，Yd聯(lián)接法共有1、3、5、7、9、11六個(gè)奇數(shù)聯(lián)接組號(hào)。 我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)1600kVA以下的配電變壓器采用Yy0、Dy11，而大于1600kVA的電力變壓器采用Yd11、Dy11。 在單相變壓器的空載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)外施電壓為正弦波時(shí)，由于UE,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和主磁通也是正弦波。如果磁路飽和，勵(lì)磁電流將呈現(xiàn)尖頂波形，其中除了基波外，還含有較強(qiáng)的三次諧波。對(duì)于單相變壓器而言，由于磁化

7、曲線的非線性，可以近似認(rèn)為：電流為正弦波時(shí)，磁通含三次諧波；反之，磁通為正弦波時(shí)，電流含三次諧波。三、三相變壓器繞組聯(lián)接法和磁路系統(tǒng)對(duì)空載三、三相變壓器繞組聯(lián)接法和磁路系統(tǒng)對(duì)空載電動(dòng)勢(shì)波形的影響電動(dòng)勢(shì)波形的影響Yy聯(lián)接的三相變壓器 在三相系統(tǒng)中，三相電流的三次諧波在時(shí)間上同相位，在一次側(cè)為Y接的三相繞組中，三次諧波不能流通，即勵(lì)磁電流不含有三次諧波而接近正弦波。三相組式變壓器磁路是相互獨(dú)立的。當(dāng)勵(lì)磁電流呈正弦波、主磁通呈平頂波時(shí)，主磁通中的三次諧波和基波一樣，可以沿鐵心閉合，在鐵心飽和的情況下，其含量較大。繞組中每相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：31111111133122222123dddeNNNeedt

8、dtdtdddeNNNeedtdtdt 一次側(cè)繞組中感應(yīng)的基波、三次諧波電動(dòng)勢(shì)的有效值分別為： E11=4.44fN1m1 E13=4.44(3f)N1m3 因此三次諧波電動(dòng)勢(shì)幅值可達(dá)基波幅值的45至60甚至更大。但在線電動(dòng)勢(shì)中不存在三次諧波。 三相組式變壓器不能采用Yy聯(lián)接。這種變壓器的磁路是各相相互關(guān)聯(lián)的。對(duì)于三相基波磁通都能沿鐵心閉合，但對(duì)于三次諧波，三相同相位，它們不能沿鐵心閉合，只能借道油箱壁閉合，如圖所示，因此三次諧波被大量削弱，主磁通接近正弦波，相電動(dòng)勢(shì)中三次諧波很小，電勢(shì)波形接近正弦波。變壓器容量不大于1600kVA才采用這種聯(lián)接組。對(duì)于Dy聯(lián)接的三相變壓器，由于在一次側(cè)三角形接法的繞組中，三相同相位的三次諧波電流可以流通，如圖所示，因此在勵(lì)磁電流中存在所需要的三次諧波分量，從而使