华北电力大学电机学87讲-三相变压器(1)

第三章三相变压器本章研究的重点问题目前各国电力系统均采用三相制，故使用得最广的是三相变压器。从运行原理上看，三相变压器在对称负载下运行时，各相的电压、电流幅值相等，相位互差120度，故可以取三相中的任一相来研究，即三相问题可以简化成单相问题第二章中所列的基本方程式、等效电路、相量图以及性能计算公式等等，对于三相变压器仍然适用本章将研究三相变压器的几个特殊问题。即磁路系统、联结组、电动势、空载电流及磁通波形，以及不对称运行等问题§3-1三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统各相磁路彼此相关－三相心式变压器各相磁路彼此无关－三相变压器组三相变压器组：三台单相变压器组成，各相的磁通沿各自磁路闭合，磁路系统彼此无关。主磁通对称，空载电流对称。ABCXYZCAB三相心式变压器：磁路系统中每相主磁通都要经另外两相的磁路闭合，故各相磁路彼此相关。三相磁阻不相等。当外施三相对称电压时，三相空载电流不相等，B相最小，A、C两相大些。BCACBA0ABCCBACBAOOBAC§3-1三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统说明：1）现在用得较多的是三相心式变压器，它具有消耗材料少、价格便宜、占地面积小、维护简单等优点。2）在大容量的巨型变压器中以及运输条件受限制的地方，为了便于运输及减少备用容量，往往采用三相变压器组。单相变压器的联结组同名端：一个绕组的某一端的电位为正时，另一绕组必有一个端点的电位也为正，这两个对应的端点称为同极性端或同名端。一般在对应的两端点旁加一黑点来表示。同名端的确定方法：当电流都从同名端流入时，它们产生的磁通应该是方向一致的。§3-2三相变压器的电路系统－绕组的联结和联结组联接组：三相变压器的电路系统是由三相绕组连接组成的。不同的联结方式，以及绕组的绕向、标记不同，会影响到原、副边线电动势的相位，根据变压器原、副边线电动势的相位关系，把变压器绕组的不同联结和标号分成不同的组合，称为联接组。体现变压器原、副边线电动势的相位关系。单相变压器的联结组同名端为首端异名端为首端§3-2三相变压器的电路系统－绕组的联结和联结组AXaxXAEXAExaExaEAXaxXAEXAExaExaE图3-3首末端的两种标法联结组表示方法：时钟表示法－把高压绕组的电动势相量看成时钟的长针，低压绕组的电动势相量看成短针，把长针指到0点不动，短针所指的时数作为联结组的标号。时钟表示法可以形象地表示原、副边电动势的相位关系。同名端为首端：I,I0联结组；异同名端为首端：I,I6联结组AXaxXAEXAExaExaEAXaxXAEXAExaExaE图3-3首末端的两种标法规定正方向：规定电动势的正方向为由末端指向首端。单相变压器的联结组同名端标记为首端：I,I0联结组§3-2三相变压器的电路系统－绕组的联结和联结组LZAXax图2-1变压器各物理量规定正方向1U2U2I1I1E2E单相变压器的联结组讨论：变压器的联结组与绕组的绕向相关。图3-4是原、副边绕组绕向相反的情况。图3-4(a)标志为I,I6，图3-4(b)标志为I,I0。AXaxXAExaEAXaxXAExaE图3-4不同绕向的两种标志法XAExaEXAExaEI,I6I,I0(a)(b)单相变压器的极性测定：对于一台已制好的单相变压器，可以用试验方法找出它的联结组别。按图接线，联结Xx，在AX端加一低电压，测出UAa、UAX和Uax，若UAa=UAX－Uax，则为I,I0，称为减极性，若UAa=UAX＋Uax则为I,I6，称为加极性。减极性和加极性是可以改变的。如一台加极性变压器只要改变副边标号即变为减极性变压器。VAXaxAXU～三相变压器的联结组三相绕组的联结：星形联结和三角形联结三相变压器绕组的首、末端标志如下：A、B、C代表高压绕组的首端，X、Y、Z代表高压绕组的末端a、b、c代表低压绕组的首端，x、y、z代表低压绕组的末端在三相变压器中，我国主要采用星形联结和三角形联结两种XAEYBEZCEABCCAEXYZXAEYBEZCECAEABEBCEABCXYZ(a)(b)图3-6星形联结ABEBCE三相变压器的联结组ABCXAEYBEZCEABEBCECAEABCXYZXYZXAEYBEZCEABEBCECAEABCXAEYBEZCEABEBCECAEABCXYZXYZXAEYBEZCEABEABCXAEYBEZCEABEBCECAEABCXYZXYZXAEYBEZCEABEBCECAEABCXAEYBEZCEABEBCECAEABCXYZXYZXAEYBEZCEABE一种是按A—Y、B—Z、C—X顺序联结一种按A—Z、B—X、C—Y逆序联结三相变压器的联结组线电动势三角形重心重合法：将低压边三相线电动势位形图平移到高压边三相线电动势位形图内，并使两个三角形的重心置合，重心O到顶点A的线段作为时钟的长针，并指向0点,线段所指钟时序数即为联结组的标号Y,y0联结：AOao(a)(b)图3-9Y,y0联结组ABCXYZabcxyzABCoabcabcxyzY,y6联结：(a)(b)图3-10Y,y6联结组abcxyzABCXYZABCoabcxyzabcY,y4联结：把Y,y0标志的副边标号顺移一个铁心柱，即把原来的b相，现标为a相：把c相作为b相；把a相作为c相。原边的A相绕组实际上和副边的c相绕组同套在一个铁心柱上ABCXYZ(a)(b)图3-11Y,y4联结组abcxyzABCoabcabcxyz讨论：用类似的方法，可以得到Y,y8，Y,y10和Y,y2联结组。总之，Y,y联结方式，可得到0、2、4、6、8、10偶数组号的六种联结组。Y,d11联结：ABCXYZ(a)(b)图3-12Y,d11联结组ABCoababcxyzabcxyzabcY,d5联结(a)(b)图3-13Y,d5联结组ABCoaabcxyzABCXYZabcxyzabc根据电动势位形图来作出三相绕组的联结：已知一变压器的三相绕组如图试画出Y,d3的绕组联结图ABCXYZ(a)(b)图3-14已知联结组作绕组的联结ABCoababcxyzabcxyz(c)三相变压器的联结组说明：联结组的数目很多，为了制造和并联运行方便．我国国家标准规定只生产Y,yn0；Y,d11；YN,d11；YN,y0；Y,y0等五种，其中前三种最常用。Y,yn0联结组副边可以引出中线成为三相四线制，用作配电变压器时可兼带照明负载和动力负载；Y,d11联结组用在副边电压超过400伏的线路中。这时变压器的一边接成三角形．对运行有利(详见下节)。YN,d11联结组主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压边有可能接地。