03第3章-三相变压器解析

第3章 三相变压器,3.1 三相变压器的磁路构造,3,.2 三相变压器的,联结组别,3.3 磁路构造和联结组别对电动势波形的影响,内容,要求,把握三相组式变压器和三相心式变压器磁路构造的特点；,把握三相变压器联结组别的概念，联结组别的判定方法；,把握联结组别和磁路构造对相绕组感应电动势波形的影响。,3.1 三相变压器的磁路构造,一、三相组式变压器的磁路特点,1三相磁路彼此独立，互不关联，即各相主磁通都有自己独立的磁路；,3外加三相对称电压时，三相主磁通对称，三相空载电流也对称。,2三相磁路几何尺寸完全一样，即各相磁路的磁阻相等；,三相组式变压器：,由三台一样的单相变压器组合而成。,磁路特点：,三相变压器的磁路构造：组式、心式。,二、三相心式变压器的磁路特点,三相心式变压器的铁心构造是从三相组式变压器铁心演化而来的。,2各相磁路长度不等。中间相磁路长度略小于其它两相磁路长度，中间相磁阻,略小于其它两相的磁阻；,1各相磁路不独立，每相磁通都要借助其它两相磁路而闭合；,磁路特点：,3外加三相对称电压时，三相主磁通对称，三相空载电流近似对称。,3.2 三相变压器的联结组别,连接组别,：是反映变压器连接方式及一、二次电动势相位关系的一种标志。,三相绕组有两种连接方式：星形联结Y、三角形联结D。,一、三相绕组的连接方式,变压器绕组的首、末端标志,绕组名称,单相变压器,三相变压器,中性点,首端,末端,首端,末端,高压绕组,U1,U2,U1、V1、W1,U2、V2、W2,N,低压绕组,u1,u2,u1、v1、w1,u2、v2、w2,n,为了正确连接三相绕组，变压器每相绕组的两个出线端都有一个标志。,星形联结与三角形联结的接线图,二、单相变压器的联结组别,1同名端同极性端,判别法：在绕组电流与磁通正方向符合右手螺旋关系时，可依据：“但凡从,同名端流进的电流所产生的磁通是同方向的”这一特点来推断同名端。,同名端：,高、低压绕组感应电动势是交变的，即高、低压绕组的极性是交变的。,某一瞬间，高、低压绕组为,同极性,的两个端点，称为同名端。,相量图,绕向同、标志反,绕向反、标志同,U1、u1为异名端,绕向同、标志同,绕向反、标志反,相量图,U1、u1为同名端,2高、低压绕组电动势相位关系,规定：,3,单相变压器的联结组别,时钟表示法：,时钟分针（长针），固定指向时钟的“0点”,时钟时针（短针），,它指向的时钟数字，就是联结组别号。,I,I0是标准联结组,I,I0,I,I6,单相变压器的联结组别有两种：,I表示单相绕组,由同名端指向非同名,端的电动势同相位，,根据,则,（1）当,U1、u1为同名端时，,（2）当,U1、u1为异名端时，,三、三相变压器的联结组别,高、低压绕组的连接方式,高、低压线电动势相位关系,三相变压器的联结组别反映：,时钟表示法：,分针（长针），固定指向时钟的“0点”,时针（短针），,它指向的时钟数字，就是联结组别号。,三相变压器连接组别判别方法：,1高、低压侧电动势相序必需全都；,2电动势相量图形与绕组连接方式相对应：,Y联结绕组，相量图呈Y形；D联结绕组，相量图呈三角形形。,（1）根据高压侧三相绕组连接方式（Y或D）画出高压侧电动势相量图，并使 指向“0点”,（2）根据低压侧三相绕组连接方式（y或d）及低压侧与高压侧相电动势相位关系（同向或反,向）画出低压侧电动势的相量图，并画出 ，它指向的数字就是联结组别号。,画相量图时留意两点：,Y,y0 联结组,Y,y6 联结组,Y,y0 含义：,高、低压绕组均为星形连接，,高、低压侧对应线电动势同相位。,Y,y6 含义：,高、低压绕组均为星形连接，,高、低压侧对应线电动势反相位。,低压绕组三相标志依次后移，,可得到Y,y4、Y,y8联结组别。,低压绕组三相标志依次后移，,可得到Y,y10、Y,y2联结组别。,Y,d11,联结组,Y,d1,联结组,Y,d11 含义：,高压绕组为Y接，低压绕组为d接，,低压线电动势超前高压线电动势30,o,。,低压绕组三相标志依次后移，,可得到Y,d3、Y,d7联结组别。,Y,d1 含义：,高压绕组为Y接，低压绕组为d接，,低压线电动势滞后高压线电动势30,o,。,低压绕组三相标志依次后移，,可得到Y,d5、Y,d9联结组别。,总之:,对于Y,y或D,d连接，可得到0、2、4、6、8、10等六个偶数组别；,对于Y,d或D,y连接，可得到1、3、5、7、9、11等六个奇数组别。,标准连接组别有5种：,Y,yn0：,二次带中线构成三相四线制，作400V配电变压器供三相动力和单相照明负载。,Y,d11：用于低压侧电压超过400V，高压侧电压在35kV以下的变压器中。,YN,d11：用在高压输电线路中，高压侧可以接地，电压一般在35110kV及以上。,YN,y0：用在高压侧中性点需要接地的场合。,Y,y0：用在只供三相负载的场合。,其中，前三种最为常用。,3.3 联结组别和磁路构造对相电动势波形影响,一、励磁电流与主磁通的波形关系,为正弦波时,，,将是尖顶波,为正弦波时，,将是平顶波,原因：磁路的饱和特性。,尖顶波电流分解成基波和三次谐波,平顶波磁通分解成基波和三次谐波,依据数学中的级数理论，尖顶波和平顶波都可分解成基波和一系列奇次谐波。,无视幅值很小的五次及以上谐波状况下,2.非正弦波的分解,在三相系统中，三相三次谐波重量大小相等、相位一样。例如,3.三次谐波的特点,4.三次谐波的流通状况,在单相变压器中：,在三相变压器中：,能否流通，取决于三相绕组的连接方式。,一样可流过单相绕组，故单相变压器的空载电流为尖顶波。,能否流通取决于三相铁心结构。,能通过中线流通,能在三角形内部流通,无中线，不能流通,3,i,流通情况,能在各相独立的主磁,路铁心中流通，其值很大。,组式,不能在“Y形”铁心中流通，只,能通过漏磁路流通，其值很小,。,心,式,流通情况,二、联结组别和磁路构造对相电动势波形的影响,1YN,y,联结时的电动势波形,一次侧有中线，,i,03,能流通，,i,0,为尖顶波，,为正弦波，,e,也为正弦波。,2Y,y,联结时的电动势波形,一次侧无中线，,i,03,不能流通，,i,0,为,正弦波，,为平顶波，,=,1,+,3,但3能否流通取决于铁心构造：,1对于组式变压器：,3,能在铁心中流通，,=,1,+,3,为尖顶波,E3可达50%E1，使e最大值上升很多，可能击穿绕,组绝缘，因此，三相组式变压器不承受Y,y联结。,3只能通过磁阻很大的漏磁路闭合，3很小，根本为正弦波，e 根本为正弦波。,2对于心式变压器：,但3通过油箱壁时将产生涡流损耗，造成局部过热，降低变压器的效率。,因此，只有小容量1800kVA以下三相心式变压器才可以承受Y,y联结。,一次D联结，,i,03,能在三角形内部流通，故,i,0,为尖顶波，,为正弦波，,e,为正弦波,。,3D,y 联结时的电动势波形,4Y,d 联结时的电动势波形,一次Y接无中线，i03=0，i0为正弦波，=1+3为平顶波；,其中3在二次绕组中产生e23，并在d接绕组内产生i23；,i23建立的磁通23将大大减弱3的作用，,因此合成磁通和电动势均接近正弦波。,i,23,对,3,去磁作用,从磁动势平衡关系来看:,由于一次侧没有i03与二次侧i23相平衡，因此二次侧i23起励磁电流作用，此时变压器的主磁通由一次侧i01与二次侧i03共同建立，其效果与一次侧单方面供给尖顶波励磁电流的效果是一样的。,滞后,R,2,X,23,近,滞后,与 同相,二次y接带中线，负载时为 i23 供给通路，与Y,d联结类似，可以改善,电动势波形。但由于负载阻抗较大，i23很小，因此电动势波形改善不多。,这种联结与Y,y联结一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，,组式变压器不能承受。,5,Y,yn,联结时的电动势波形,结论,1因磁饱和：为正弦波时，i0为尖顶波；假设i0为正弦波，则为平顶波。,尖顶波电流或平顶波磁通可以看成是由基波和三次谐波组成。,2为了使相电动势为正弦波，主磁通应为正弦波，这就要求励磁电流为尖,顶波，即要求变压器能为三次谐波电流供给通路。,5无论相电动势中有无三次谐波重量，线电动势中都没有三次谐波重量。,带中线的星形联结绕组，其线电流即相电流中有三次谐波重量；,三角形联结绕组，其相电流中有三次谐波重量，线电流中没有三次谐波重量。,（4）Y,y联结的三相变压器，没有三次谐波电流通路，而含有三次谐波磁通分量。,对于心式变压器：其三次谐波磁通成为很小的漏磁通，故相电动势接近正弦波；,对于组式变压器：其三次谐波磁通成为较大的主磁通，故相电动势波形发生严,重畸变，产生过电压现象。,所以小容量心式变压器可以采用Y,y联结，组式变压器不能采用Y,y联结。,3单相变压器和承受YN,y、D,y、Y,d联结的三相变压器能为三次谐波电流,供给通路，因此它们的主磁通及相电动势为正弦波。,所以大容量变压器多承受Y,d或D,y联结。,本章完毕,