《電機(jī)原理及應(yīng)用》課件-第三章三相變壓器

第一節(jié)三相變壓器的磁路系統(tǒng)第二節(jié)三相變壓器的連接組別第三節(jié)連接方式及鐵芯結(jié)構(gòu)對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響第四節(jié)變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行1第三章三相變壓器第一節(jié)三相變壓器的磁路系統(tǒng)一、三相組式變壓器的磁路（三臺(tái)單相變壓器鐵心組合而成）二、三相心式變壓器的磁路（由三臺(tái)單相變壓器鐵心合在一起）特點(diǎn)是：三相磁通各沿自己的鐵心閉合，三相各相磁路獨(dú)立，彼此無關(guān)聯(lián)。23圖三相心式變壓器的磁路

a)三相星形磁路b)三相磁通的相量圖

4圖三相心式變壓器的磁路

c)省去中間鐵心柱的三相星形磁路

由于通過中間鐵心柱的是三相對(duì)稱磁通，其向量和為零，因此我們可以省去中間鐵心柱。=0圖三相心式變壓器的磁路

d)實(shí)際心式變壓器的磁路

5三相鐵心互不獨(dú)立三相磁路互相關(guān)聯(lián)中間相的磁路較短，令外施電壓為對(duì)稱三相電壓，三相激磁電流也不完全對(duì)稱，中間相激磁電流較其余兩相為小。與負(fù)載電流相比激磁電流很小，如負(fù)載對(duì)稱，三相電流基本對(duì)稱。6目前市面應(yīng)用較多的是三相心式變壓器，因?yàn)樗哂邢牟牧闲?、效率高、占地面積小、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但在大容量巨型變壓器以及運(yùn)輸條件受限制的地方，為了便于運(yùn)輸及減少備用容量，往往采用三相組式變壓器。第二節(jié)三相變壓器的連接組別

一、變壓器的繞組首尾端標(biāo)記繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端末端首端末端高壓繞組U1U2U1、V1、W1U2、V2、W2N低壓繞組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm7二、三相繞組的連接法81．星形連接U1U2V1V2W1W2

把三相繞組的3個(gè)尾端連接在一起稱為星形接法，用Y（或y）表示，如果有中性線引出用YN（或yn）表示。

二、三相繞組的連接法91．星形連接

102.三角形連接（1）右向三角形U1U2V2V1W1W2

一相繞組的首端接另一相繞組的尾端，三相繞組自行構(gòu)成一個(gè)閉合的三角形稱為三角形接法，用D（或d）表示。

112.三角形連接（1）右向三角形

（2）左向三角形W1W2U1U2V2V112

三、變壓器繞組極性及極性測(cè)定極性****(a)(b)若高壓繞組U1端頭的電位若為正（高電位）則低壓繞組u1端頭的電位也為正（高電位）說明：U1與u1、U2與u2為同極性端或同名端，用符號(hào)*表示。13若高壓繞組U1端頭的電位若為正（高電位）則低壓繞組u2端頭的電位也為正（高電位）說明：U1與u2、U2與u1為同極性端或同名端，用符號(hào)*表示。繞組極性測(cè)定的方法有兩種：一種為直流測(cè)定法，另一種為交流測(cè)定法2、極性測(cè)定1、若電壓表指針正偏，則二次繞組接電壓表正極端與一次繞組接電池正極端為同名端。142、若電壓表指針反偏，則二次繞組接電壓表正極端與一次繞組接電池正極端為異名端。繞組極性測(cè)定的方法有兩種：一種為直流測(cè)定法，另一種為交流測(cè)定法2、極性測(cè)定交流電壓1、若UU1u1=UU1U2-uu1u2，則U1與u1為同名端；2、若UU1u1=UU1U2+uu1u2，則U1與u1為異名端。15通入低壓交流電壓（約為50%額定電壓）四、三相變壓器的連接組別連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）的相位關(guān)系。例如：Yy0、Yd11、Yyn0等。連接組別由連接方式和連接組別號(hào)構(gòu)成，而連接組別號(hào)采用時(shí)鐘表示法，反映高低壓相位關(guān)系。1、單相變壓器的連接組別時(shí)鐘表示法：高壓側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)指向時(shí)鐘盤面上的數(shù)字“12”，那么低壓側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)指向時(shí)鐘的數(shù)字，即為組別號(hào)。16變壓器不但能改變電壓（電動(dòng)勢(shì)）數(shù)值，還能使高、低壓測(cè)的電壓（電動(dòng)勢(shì)）之間具有不同的相位關(guān)系。17**一、二次繞組的同極性端同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)同相位。**一、二次繞組的同極性端異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)反相位。18連接組別為II0(I/I-12)連接組別為II6(I/I-6)19

2、三相變壓器的連接組別

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三相變壓器的連接組別，由高、低壓繞組連接法及代表對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)相位關(guān)系的組別號(hào)這兩部分組成。國(guó)家判定的連接組可歸并為Yy和Yd兩大類。U1U2V1V2W1W2u1w1v11、Y，y0連接（高、低壓繞組的首端為同極性端，高、低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)同相位）u1w1v121

2、Y，y6連接（高、低壓繞組的首端為異性極端，高、低壓繞組的相電動(dòng)勢(shì)相位相反）22U1U2V1V2W1W2u1w1v122u1w1v1

3、在Y，y0連接法中，若高壓繞組三相標(biāo)志UVW不變，低壓繞組三相標(biāo)志uvw依次后移，可以得到Y(jié),y4（低壓繞組三相標(biāo)志為wuv）、Y,y8（低壓繞組三相標(biāo)志為vwu）連接組別。23U1U2V1V2W1W2u1w1v1

Y,y4u1w1v13、在Y，y0連接法中，若高壓繞組三相標(biāo)志UVW不變，低壓繞組三相標(biāo)志uvw依次后移，可以得到Y(jié),y4（低壓繞組三相標(biāo)志為wuv）、Y,y8（低壓繞組三相標(biāo)志為vwu）連接組別。24U1U2V1V2W1W2u1w1v1

Y,y8u1w1v1253、在Y，y6連接法中，若高壓繞組三相標(biāo)志UVW不變，低壓繞組三相標(biāo)志uvw依次后移，可以得到Y(jié),y10（低壓繞組三相標(biāo)志為wuv）、Y,y2（低壓繞組三相標(biāo)志為vwu）連接組別。U1U2V1V2W1W2u1w1v1Y,y10u1w1v1

263、在Y，y6連接法中，若高壓繞組三相標(biāo)志UVW不變，低壓繞組三相標(biāo)志uvw依次后移，可以得到Y(jié),y10（低壓繞組三相標(biāo)志為wuv）、Y,y2（低壓繞組三相標(biāo)志為vwu）連接組別。U1U2V1V2W1W2u1w1v1Y,y2u1w1v1

U1U2V1V2W1W2U1V1W1274、Y，d11連接（低壓繞組為右向三角形連接，高、低壓繞組的首端為同極性端，高、低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)同相位）U1U2V2V1W1W2

U1U2V1V2W1W2285、Y，d1連接（低壓繞組為左向三角形連接，高、低壓繞組的首端為同極性端，高、低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)同相位）U1V1W1

U1V1W1U1U2V1V2W1W229U1V1W1

6、在Y，d11連接法中，若高壓繞組三相標(biāo)志UVW不變，低壓繞組三相標(biāo)志uvw依次后移，可以得到Y(jié),d3（低壓繞組三相標(biāo)志為wuv）、Y,d7（低壓繞組三相標(biāo)志為vwu）連接組別。U1U2V2V1W1W2Y,d3U1U2V1V2W1W230U1V1W1

6、在Y，d11連接法中，若高壓繞組三相標(biāo)志UVW不變，低壓繞組三相標(biāo)志uvw依次后移，可以得到Y(jié),d3（低壓繞組三相標(biāo)志為wuv）、Y,d7（低壓繞組三相標(biāo)志為vwu）連接組別。U1U2V2V1W1W2Y,d7U1U2V1V2W1W2

6、在Y，d1連接法中，若高壓繞組三相標(biāo)志UVW不變，低壓繞組三相標(biāo)志uvw依次后移，可以得到Y(jié),d5（低壓繞組三相標(biāo)志為wuv）、Y,d9（低壓繞組三相標(biāo)志為vwu）連接組別。Y,d5U1V1W1U1V1W1U1U2V1V2W1W2

6、在Y，d1連接法中，若高壓繞組三相標(biāo)志UVW不變，低壓繞組三相標(biāo)志uvw依次后移，可以得到Y(jié),d5（低壓繞組三相標(biāo)志為wuv）、Y,d9（低壓繞組三相標(biāo)志為vwu）連接組別。Y,d9U1V1W1U1V1W1

總之，對(duì)于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2、4、6、8、10等六個(gè)偶數(shù)組別；而Y，d（或D，y）連接，可以得到1、3、5、7、9、11等六個(gè)奇數(shù)組別。

變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運(yùn)行，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和Y，y0連接組為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。

其中前三種最為常用：Y,yn0連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。Y,d11連接用于低壓側(cè)電壓超過400V，高壓側(cè)低于35KV的線路中。YN,d11連接主要用于高壓輸電線路（35~110KV）中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。3334作圖題一：1、畫出Y,d3連接組別的相量圖及接線圖2、試判斷下面的連接組別作圖題二：1、畫出Y,y2連接組別的相量圖及接線圖2、試判斷下面的連接組別圖一圖二

單相變壓器，當(dāng)磁路飽和時(shí)，u1為正弦波，Φ和e1也是正弦波，而i0為尖頂波——分解為基波i01和三次諧波i03（忽略其它高效次諧波）。35i0中有無i03

，看電路連接中有無i03通路，Y連接中，無i03通路，i0為正弦波；YN或D連接，i03可以在繞組中流過，i0為尖頂波。

對(duì)三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，i0

中可能無i03

，使Φ和e1為非正弦波——同樣可分解為基波和三次諧波（忽略其它高效次諧波）。Φ中有無Φ3

，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器，Φ3可以在鐵心中流過，Φ為平頂波；三相心式變壓器，Φ3不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，Φ3很小，Φ基本為正弦波。36一、Y，y連接的組式變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形一次側(cè)Y接線，i03=0，i0為正弦波，磁通Φ應(yīng)為平頂波。37對(duì)三相組式變壓器，Φ3可以在鐵心中存在，所以Φ為平頂波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波幅值的45%~60%，使相電動(dòng)勢(shì)的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y，y連接。上述分析和結(jié)論也適用于Y，yn（Y/yn）連接的組式變壓器。38二、Y，y連接的芯式變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形三次諧波電流不能流通以及有三次諧波磁通存在磁路特點(diǎn)： 三相鐵芯式變壓器的三相磁路彼此相關(guān)， 各相的三次諧波磁通在時(shí)間上是同相位39三相鐵芯式變壓器可以接成Y，y。三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁，在其中感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生損耗，會(huì)引起油箱壁局部產(chǎn)生渦流損耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率。容量限制在1800kVA以下。40三、D，y（Δ/Y）連接的變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形

當(dāng)變壓器一次側(cè)繞組為三角形接法時(shí)，空載電流中的三次諧波分量可以在閉合的三角形回路中流通，所以空載電流為尖頂波，因而在鐵芯中建立正弦波的主磁通，繞組中感應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)波形也為正弦波。上述分析也適用于YN，y（YN/y）連接的三相變壓器。

41四、Y，d（Y/Δ）連接的變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形當(dāng)一次側(cè)繞組為星形接法，一次空載電流的波形為正弦波，主磁通的三次諧波分量在二次繞組中感應(yīng)出三次諧波電動(dòng)勢(shì)，并在二次三角形接法的繞組中產(chǎn)生三次諧波電流。從磁動(dòng)勢(shì)平衡式可知，由于一次沒有三次諧波電流與二次三次諧波相平衡，因此二次三次諧波電流同樣起著勵(lì)磁作用。這樣可以認(rèn)為鐵芯中的主磁通，是由一次正弦波的空載電流與二次三次諧波電流共同建立的，其效果與D，y連接時(shí)一樣，主磁通及其在繞組中感應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)波形基本上是正弦波。42

綜上所述三相變壓器的相電勢(shì)波形與繞組接法及磁路系統(tǒng)有密切關(guān)系，只要一、二次繞組中有一側(cè)接成三角形，就能保證主磁通和相電勢(shì)波形接近于正弦波。在大容量變壓器中，有時(shí)專門裝設(shè)有一個(gè)三角形接法的第三繞組，該繞組不接電源也不接負(fù)載，只提供三次諧波電流的通路，以防相電勢(shì)波形發(fā)生畸變。43第四節(jié)變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行不對(duì)稱運(yùn)行——主要指三相負(fù)載不對(duì)稱，例如三相照明負(fù)載不均衡以及帶有較大的單相負(fù)載等。這時(shí)變壓器三相電流不對(duì)稱，內(nèi)部阻抗壓降也不對(duì)稱，導(dǎo)致二次三相電壓也不對(duì)稱。分析方法：對(duì)稱分量法ABC44一、對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法：①把任意一組不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為正序、負(fù)序、零序三組對(duì)稱的三相系統(tǒng)；②先按各序?qū)ΨQ的三相系統(tǒng)單獨(dú)作用，分別進(jìn)行計(jì)算；③再把各序的計(jì)算結(jié)果疊加起來，可得三相不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的實(shí)際結(jié)果。45把不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)46二、