第三章三相變壓器_電機學

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單相變壓器組成，各相主磁通都有自己獨立的磁路，互不相關聯(lián)。 三相心式變壓器的鐵心結構是從三相組式變壓器鐵心演變過來的，各相磁路是彼此關聯(lián)的。 在三相心式變壓器磁路中，磁路是彼此關聯(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。當外施三相對稱電壓時，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小（額定電流的0.6%2.5%），它的不對稱對變壓器負載運行影響極

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)接不但是構成電路的需要，還關系到一次側、二次側繞組電動勢諧波的大小以及并聯(lián)運行等問題，下面加以分析。為了說明聯(lián)接方法，首先對繞組的首端、末端的標記作如下表的規(guī)定：繞組名稱首端末端中性點高壓繞組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鐵心柱上，它們被同一個主磁通所交鏈。在高低壓繞組中的感應的電動勢的相位關系只有兩種可能：()()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，電動勢相位相同，且電動勢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）： 當兩繞組繞向相反時， 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記，與同相位；()()AAXaaxEEEE高低壓兩繞組的同名端異標記，與反相位。 為了區(qū)別不同的聯(lián)接組，采用時鐘表示法，將高壓繞組電動勢相量作為長針指向0點，將低壓繞組電動勢相量作為短針，看其指在哪一個數(shù)字上。其中，Ii代表高低壓繞組為單相。短針指向0點，其聯(lián)接組號

4、為0，聯(lián)接組為Ii0。短針指向6點，其聯(lián)接組號為6，聯(lián)接組為Ii6。 對于三相變壓器，聯(lián)接組號規(guī)定為 滯后于 之相角除以30：30aoAOEE滯后于的相角聯(lián)接組號對于星形接法, 、 是真實的；對于三角形接法， 、 是假定的。()aoaEE()AOAEE()aoaEE()AOAEE()aoaEE()AOAEE1. Yy0聯(lián)接組（1）作出高壓方相、線電動勢相量圖，滿足（2）對于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標準，以oA表示 ，以oa表示 ， 滯后 零角度，即組號為0，聯(lián)接組為Yy0。ABCOabcABABEEEAEaEBEbECEcEAE

5、aEaEAE2. Yy4聯(lián)接組（1）作出高壓方相、線電動勢相量圖，滿足（2）對于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標準，以oA表示EA，以oa表示 ， 滯后 120，即組號為4，聯(lián)接組為Yy4。BACOabcABABEEEAEcEBEaECEbEaEaEAE3. Yd11聯(lián)接組（1）作出高壓方相、線電動勢相量圖，滿足（2）對于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）將高壓側繞組聯(lián)接成三角形接法（3）根據(jù)相量圖，聯(lián)接低壓側繞組 Yy聯(lián)接組號有0、2、4、6、8、10共六個偶數(shù)聯(lián)接組號，Yd聯(lián)接法共有1、3、5、7、9、11六個奇數(shù)聯(lián)接組號。 我國國家標準規(guī)定對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行時，當外施電壓為正弦波時，由于UE,感應電動勢和主磁通也是正弦波。如果磁路飽和，勵磁電流將呈現(xiàn)尖頂波形，其中除了基波外，還含有較強的三次諧波。對于單相變壓器而言，由于磁化

7、曲線的非線性，可以近似認為：電流為正弦波時，磁通含三次諧波；反之，磁通為正弦波時，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)對空載三、三相變壓器繞組聯(lián)接法和磁路系統(tǒng)對空載電動勢波形的影響電動勢波形的影響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間上同相位，在一次側為Y接的三相繞組中，三次諧波不能流通，即勵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立的。當勵磁電流呈正弦波、主磁通呈平頂波時，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。繞組中每相的感應電動勢為：31111111133122222123dddeNNNeedt

8、dtdtdddeNNNeedtdtdt 一次側繞組中感應的基波、三次諧波電動勢的有效值分別為： E11=4.44fN1m1 E13=4.44(3f)N1m3 因此三次諧波電動勢幅值可達基波幅值的45至60甚至更大。但在線電動勢中不存在三次諧波。 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聯(lián)的。對于三相基波磁通都能沿鐵心閉合，但對于三次諧波，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，相電動勢中三次諧波很小，電勢波形接近正弦波。變壓器容量不大于1600kVA才采用這種聯(lián)接組。對于Dy聯(lián)接的三相變壓器，由于在一次側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，因此在勵磁電流中存在所需要的三次諧波分量，從而使