第三章三相變壓器-電機(jī)學(xué)

三相變壓器3.7三相變壓器的磁路、聯(lián)接組、電動(dòng)勢(shì)波形三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的電路系統(tǒng)——聯(lián)接組三相變壓器繞組聯(lián)接法和磁路系統(tǒng)對(duì)空載電動(dòng)勢(shì)波形的影響3.7三相變壓器的磁路、聯(lián)接組、電動(dòng)勢(shì)波形

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(guò)來(lái)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(zhǎng)度不相等，中間B相磁路較短，兩邊A、C相磁路較長(zhǎng)，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)行影響極小，可以忽略。二、三相變壓器的電路系統(tǒng)——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(wèn)題，下面加以分析。1、聯(lián)接法

為了說(shuō)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，CX，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2、聯(lián)接組

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：從高壓繞組首端A和低壓繞組首端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）：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳎▋衫@組同繞向）物理電路向量圖等效電路當(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。單相變壓器（兩繞組反繞向）

物理電路向量圖等效電路從上面兩個(gè)圖中的等效電路可以得出下面的規(guī)律：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(zhǎng)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)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°：對(duì)于星形接法,

、是真實(shí)的；對(duì)于三角形接法，、是假定的。1.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。Yy0聯(lián)接組2.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。Yy4聯(lián)接組3.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(zhǎng)針，oa作短針，oa滯后于oA330°，即聯(lián)接組為Yd11。Yd11聯(lián)接組4.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(guó)國(guó)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U≈E∝Φ,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。正弦波電流產(chǎn)生的磁通波形對(duì)于單相變壓器而言，由于磁化曲線的非線性，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

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。1、三相組式變壓器

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：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=4.44fN1Φm1

E13=4.44(3f)N1Φm3

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。平頂波磁通產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)波形2、三相心式變壓器

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。三相心式鐵心中三次諧波磁通

Dy及Yd聯(lián)接的三相變壓器

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