三相變壓器-課件

電機(jī)原理變壓器篇變壓器三相變壓器本章節(jié)基本要求：(1)掌握三相組式變壓器和芯式變壓器磁路特點(diǎn)；

(2)掌握變壓器組別，能用位形圖判斷連接組別；(3)掌握繞組連接方式(電路)和鐵芯結(jié)構(gòu)(磁路)對三相變壓器空載電動勢波形的影響

；(4)了解對稱分量法是分析變壓器的各種不對稱運(yùn)行情況的有效方法，知道中點(diǎn)位移現(xiàn)象。

電力系統(tǒng)常常把變換三相交流電等級的變壓器稱為三相變壓器。目前電力系統(tǒng)均采用三相變壓器，因而三相變壓器的應(yīng)用極為廣泛,在三相變壓器三相對稱負(fù)載運(yùn)行時,變壓器各相電流、電壓大小相等，相位相差1200，因此對于其運(yùn)行原理的分析計(jì)算可采用“一相法”進(jìn)行研究。本章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn):(1)三相變壓器的磁路和電路系統(tǒng)；

(2)三相變壓器繞組連接組別的判定；

(3)三相變壓器繞組連接方式和鐵芯結(jié)構(gòu)對電動勢波形的影響。難點(diǎn):(1)用時鐘表示法判定三相變壓器繞組連接組別;(2)繞組連接方式(電路)和鐵芯結(jié)構(gòu)(磁路)對三相變壓器空載電動勢波形的影響；(3)中點(diǎn)位移現(xiàn)象。

本章節(jié)僅對三相變壓器的特有問題，即三相變壓器的磁路系統(tǒng)、三相變壓器的連接方法和聯(lián)結(jié)組別、感應(yīng)電動勢的波形及三相變壓器的不對稱運(yùn)行等相關(guān)問題進(jìn)行研究。三相變壓器的應(yīng)用和特點(diǎn):應(yīng)用：三相變壓器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。特點(diǎn)：在對稱三相負(fù)載下運(yùn)行時，變壓器的各相電壓、電流大小相等，相位角互差120°，三相完全對稱。第一節(jié)三相變壓器的磁路系統(tǒng)

三相變壓器的磁路系統(tǒng)是指主磁通的磁路系統(tǒng)，按鐵芯結(jié)構(gòu)型式的不同可分為兩種，一種是三相組式變壓器磁路，另一種是三相芯式變壓器磁路。這兩種三相變壓器的磁路各具有不同的特點(diǎn)。三相變壓器的磁路系統(tǒng)1.三相組式變壓器AXaxBYbyCZcz磁路特點(diǎn)：由三個獨(dú)立的單相變壓器組成各相鐵芯,各相磁通、磁阻都相等。彼此獨(dú)立，互不關(guān)聯(lián)。三相組式變壓器優(yōu)缺點(diǎn)是：對特大容量的變壓器制造容易，備用量小。但其鐵芯用料多，占地面積大，只適用于超高壓、特大容量的場合。2.三相芯式變壓器三相對稱三相對稱芯式變壓器磁路特點(diǎn)：具有共同鐵芯，彼此關(guān)聯(lián)，互為通路。中柱（中間鐵芯柱）磁通為三相磁通之和，對稱時中柱磁通為零，可省去。將3個芯柱安排在同一平面上，就形成芯式變壓器的磁路。(又稱三相三鐵芯柱式變壓器)平面鐵芯，磁路不完全對稱，各相I0不完全相同，但相差很小，忽略區(qū)別。三相三鐵芯柱式變壓器

在這種鐵芯結(jié)構(gòu)的變壓器中，任一瞬間某一相的磁通均以其他兩相鐵心為回路，因此各相磁路彼此相關(guān)聯(lián)。但由于各相磁路長度不等，中間B相最短，當(dāng)外加三相對稱電壓時，三相勵磁電流不對稱，B相最小。但因勵磁電流很小，可忽略對負(fù)載運(yùn)行的影響，可以略去不計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省材料，體積小，效率高，維護(hù)方便。應(yīng)用：大、中、小容量的變壓器廣泛用于電力系統(tǒng)中。6.高壓繞組三相三柱旁軛式鐵芯和繞組1.鐵芯柱2.上鐵軛3.下鐵軛4.旁軛5.低壓繞組

大容量的電力變壓器，當(dāng)受到運(yùn)輸條件和空間高度的限制，需要降低鐵芯高度時，常采用三相三柱旁軛式鐵芯。它就是在三相芯式變壓器的鐵芯兩邊加上兩個旁軛。如下圖所示:特點(diǎn):鐵軛中的磁通僅為芯柱中的磁通的，在相同的磁通密度的條件下，上、下鐵軛的截面及其高度，可縮小為原來的。芯式變壓器特點(diǎn)：(1)三個鐵芯互不獨(dú)立；(2)三相磁路相互關(guān)聯(lián)；(3)中間相的磁路短、磁阻小，當(dāng)三相電壓平衡時，三相勵磁電流稍有不對稱。三相組式和三相芯式變壓器的比較：組式變壓器特點(diǎn)：(1)有三個獨(dú)立的變壓器鐵芯；(2)三相磁路互不關(guān)聯(lián)；(3)三相電壓平衡時，三相電流、磁通也平衡。

此外兩種三相變壓器的結(jié)構(gòu)存在的一定的差異：三相組式變壓器備用容量小，搬運(yùn)方便。三相芯式變壓器節(jié)省材料，效率高，安裝占地面積小，價格便宜。所以目前電力系統(tǒng)大多采用三相芯式變壓器。三相變壓器的連接組別一、變壓器的繞組首尾端標(biāo)記(端頭標(biāo)號)繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端尾端首端尾端高壓繞組AXA、B、CX、Y、ZN低壓繞組axa、b、cx、y、zn中壓繞組AmXmAm、Bm、CmXm、Ym、ZmNm

三相變壓器的連接組別是一個很重要的問題，它關(guān)到變壓器電動勢的相位及波形問題。首端高壓側(cè)ABC或U1V1W1低壓側(cè)abc或u1v1w1尾端高壓側(cè)XYZ或U2V2W2低壓側(cè)xyz或u2v2w2二、三相變壓器繞組的連接法

在三相變壓器中，不論是高壓繞組還是低壓繞組，我國主要主要采用星形連接（Y連接）和三角形連接（D連接）兩種接法。

以高壓繞組為例，把三相繞組的３個末端X、Y、Z連在一起，結(jié)成中點(diǎn)，而把它們的三個首端A、B、C引出，便是星形連接，以符號Y(或y)表示。1.星形連接Y接法的三相繞組電動勢相量圖Y接法的三相繞組電動勢相量圖

把一相繞組的首端和另一相尾端連接起來，三相繞組自行構(gòu)成一閉合三角形電路，稱為三角形連接，用D(或d)表示。2.三角形連接方式右向d接法的三相繞組電動勢相量圖左向d接法的三相繞組電動勢相量圖三角形接法的兩種形式:1.右向三角形連接(AX-CZ-BY)2.左向三角形連接(AX-BY-CZ)

注意各種連接方式相量圖的畫法。

三相變壓器中同一相的高、低壓繞組交鏈同一磁通所感應(yīng)的電動勢時，若高壓繞組的某一端頭的電位若為正(高電位)，低壓繞組必有一個端頭的電位也為正(高電位)，這兩個具有正極性或另兩個具有負(fù)極性的端頭，稱為同極性端或稱同名端。用符號“.”表示。三、變壓器繞組極性及極性的測定1.變壓器繞組極性注意：繞組的極性只決定于繞組的繞向，與繞組首、尾端的標(biāo)志無關(guān)。規(guī)定繞組電動勢的正方向?yàn)閺氖锥酥赶蛭捕?。?dāng)同一鐵芯柱上高、低壓繞組首端的極性相同時，其電動勢相位相同。當(dāng)首端極性不同時，高、低壓繞組電動勢相位相反。1.變壓器繞組極性(1)高、低壓繞組繞向相同(2)高、低壓繞組繞向相反

高、低壓繞組相電動勢之間的相位關(guān)系：(1)高、低壓繞組首端A與a為同極性端，則高、低壓相電動勢相位相同；(2)高、低壓繞組首端A與a為異極性端，則高、低壓相電動勢相位相反。2.變壓器繞組極性的測定

變壓器繞組極性測定的方法有兩種:一是直流測定法；二是交流測定法。(1)直流測定法

一次側(cè)繞組通過開關(guān)S與直流電池連接，二次側(cè)繞組接直流毫伏電壓表，當(dāng)開關(guān)S閉合瞬間，若電壓表指針正偏，則二次側(cè)繞組接電壓表正極端與一次側(cè)繞組接電池正極端為同名端；若電壓表指針反偏，則二次側(cè)繞組接電壓表正極端與一次側(cè)繞組接電池正極端為異名端。

一次側(cè)繞組的尾端X與二次側(cè)繞組的尾端x連接在一起。在一次側(cè)繞組AX通入低壓交流電壓(約為50％額定)，用萬用表電壓檔測一次側(cè)繞組電壓UAX，二次側(cè)繞組電壓uax，一、二次側(cè)首端電壓UAa。若UAa=UAX-uax，則A與a為同名端；若UAa=UAX+uax，則A與a為異名端。(2)交流測定法四、三相變壓器連接組別

變壓器不但能改變電壓(電動勢)數(shù)值，還能使高、低壓側(cè)的電壓(電動勢)之間具有不同的相位關(guān)系。所謂變壓器的連接組別，就是把高、低壓側(cè)繞組的連接法以及高、低壓側(cè)電動勢之間的相位關(guān)系，用符號表示出來。1.單相變壓器的連接組別

在單相變壓器中，首先分別用首尾端標(biāo)記高、低壓側(cè)繞組出線端；把高壓繞組首端記為“A”、尾端記為“X”；低壓繞組首端記為“a”、尾端記為“x”。

其次，統(tǒng)一高、低壓側(cè)繞組相電動勢的正方向；從首端指向尾端。即高壓側(cè)繞組相電動勢正方向?yàn)镋AX，低壓側(cè)繞組相電動勢正方向?yàn)镋ax。**高、低壓繞組的同極性端同標(biāo)志時，高、低壓繞組的電動勢同相位。******高、低壓繞組的同極性端異標(biāo)志時，高、低壓繞組的電動勢反相位。

關(guān)于單相變壓器的相位問題，常用“連接組別”這一表示方法來表明高、低壓側(cè)繞組的連接組及電動勢相位關(guān)系，其表示方法如下:單相變壓器高、低壓側(cè)繞組連接用I，I表示。根據(jù)國際電工(IEC)標(biāo)準(zhǔn)，其組別號是用時鐘的點(diǎn)數(shù)表示的，其含義是把高壓側(cè)繞組相電動勢EAX及低壓側(cè)繞組相電動勢Eax相量，形象地看成為時鐘上的長針和短針，并且令高壓側(cè)繞組相電動勢EAX固定指向時鐘盤面上的數(shù)字“12”，那么低壓側(cè)繞組相電動勢Eax指向時鐘的數(shù)字，即為組別號。同相變壓器記作“Ⅰ/Ⅰ-0”反相變壓器記作“Ⅰ/Ⅰ-6”

綜上所述，單相變壓器高、低壓側(cè)電動勢的相位關(guān)系，取決于繞組的繞向和首尾端的標(biāo)記。單相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別為I，I-0。1.單相變壓器的連接組別單相變壓器高、低壓側(cè)相電壓之間的相位關(guān)系(1)若單相變壓器高、低壓側(cè)相電動勢和同相----則連接組為:“I，I0”。(2)若單相變壓器高、低壓側(cè)相電動勢和反相----則連接組為:“I，I6”。以上和相位判斷原則的關(guān)鍵是“繞向和標(biāo)號”。將一、二次側(cè)進(jìn)行比較，共有四種情況。(1)繞向相同，標(biāo)號相同---和同相。(2)繞向相反，標(biāo)號相反---和同相。(3)繞向相同，標(biāo)號相反---和反相。(4)繞向相反，標(biāo)號相同---和反相。注:單相變壓器高、低壓側(cè)繞組相電動勢的相位關(guān)系，只能是一個鐵芯柱上的兩個繞組方能進(jìn)行比較。2.三相變壓器的連接組別

三相變壓器的連接組別：是反映三相變壓器高、低壓側(cè)繞組的連接方式及高、低壓側(cè)繞組線電動勢（或線電壓）的相位關(guān)系。它由高、低壓側(cè)繞組連接法和代表對應(yīng)線電動勢相位關(guān)系的組別號兩個部分組成。國家規(guī)定的連接組可歸并為Y，y和Y，d兩大類。(1)三相變壓器的連接組別不僅是用高壓側(cè)繞組線電動勢與低壓側(cè)繞組線電動勢的相位差來決定。

此外，為了避免制造和使用上的混亂，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對單相雙繞組電力變壓器只有Ⅰ/Ⅰ-0聯(lián)結(jié)組別一種。對三相雙繞組電力變壓器規(guī)定只有Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五種。（Yy0、Yd11兩類）。(4)確定三相變壓器的連接組別還需通過畫相量位形圖來判別。(2)三相變壓器的連接組別還與繞組的繞向(極性)和首尾端標(biāo)志有關(guān)。(3)三相變壓器的連接組別還與三相繞組高、低壓側(cè)繞組的連接方式有關(guān)。(2)時鐘表示法的目的：標(biāo)志三相變壓器高、低壓側(cè)繞組線電動勢的相位關(guān)系。(1)對于任意標(biāo)定的A、X(或a、x)，變壓器高、低壓側(cè)繞組感應(yīng)電勢和的相位關(guān)系只有兩種結(jié)果，即與同相或反相。(3)時鐘表示法的判別方法：理論和實(shí)踐證明，無論采用怎樣的連接方式，變壓器的高、低壓側(cè)繞組線電動勢（或電壓）的相位差總是300的整數(shù)倍。因此按國際電工(IEC)標(biāo)準(zhǔn)可以采用時鐘表示法——即高壓側(cè)繞組線電動勢從A到B，記為作為時鐘的分針(長針)，固定指向時鐘的“12”點(diǎn)，低壓側(cè)繞組線電動勢從a到b，記為作為時鐘的時針(短針)，根據(jù)相位關(guān)系，其指向鐘面的數(shù)字就是三相變壓器的組別號。組別號的數(shù)字乘以300，就是二次側(cè)繞組的線電動勢滯后于一次側(cè)繞組電動勢的相位角。三相變壓器的連接組別判法:------時鐘表示法時鐘表示法的作圖步驟1.以Y/y12(0)連接的三相變壓器為例說明連接組別的判斷過程(1)在變壓器接線圖上標(biāo)出各相線電動勢相量；(2)畫出高壓側(cè)繞組線電動勢相量位形圖；(3)根據(jù)同一鐵芯柱上高、低壓側(cè)繞組感應(yīng)線電動勢的相位關(guān)系，畫出低壓側(cè)繞組線電動勢相量位形圖。將“a”點(diǎn)與“A”點(diǎn)重合，使相位關(guān)系更直觀?？梢耘袛嗟玫?，該連接組別為Y/Y－12(0)(4)比較高、低壓側(cè)繞組線線電動勢與的相位關(guān)系。根據(jù)時鐘表示法確定連接組別?？梢耘袛嗟玫?，該連接組別為Y/Y－62.Y，y接法(2)ABCXYZabcxyzABC同一鐵心柱上低壓側(cè)繞組的排列順序是c－a－b可以判斷得到，該連接組別為Y/Y－4同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電動勢同相位，線電動勢和也同相位，連接組別為Yy12(0)。若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到Y(jié),y4、Y,y8連接組別。同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)，y6、Y,y10和Y,y2連接組別。3.Y，d

接法(1)連接組別：Y，d11

若高壓繞組三相標(biāo)記不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到Y(jié),d3、Y,d7連接組別。同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)，d5、Y,d9和Y,d1連接組別。4.Y，d接法(2)連接組別：Y，d1

若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到Y(jié),d5、Y,d9連接組別。同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)，d7、Y,d11和Y,d3連接組別。5.D，d接法連接組別：D，d12(0)

練習(xí)連接組別Y，y-4確定三相變壓器連接組別的步驟①根據(jù)三相變壓器繞組連接方式（Y或y、D或d）畫出高、低壓側(cè)繞組接線圖（繞組按A、B、C相序自左向右排列）；②在接線圖上標(biāo)出相電動勢和線電動勢的假定正方向；③畫出高壓側(cè)繞組電動勢相量圖，根據(jù)單相變壓器判斷同一相的相電動勢方法，將A、a重合，再畫出低壓側(cè)繞組的電動勢相量圖（畫相量圖時應(yīng)注意三相量按順相序畫）；④根據(jù)高、低壓繞組線電動勢相位差，根據(jù)時鐘表示法確定連接組別的標(biāo)號。(1)繞組的極性只表示繞組的繞法，與繞組的首、尾端標(biāo)志無關(guān)；(2)高、低壓繞組的相電動勢均從首端指向尾端，線電動勢由A指向B；(3)同一鐵芯柱上的繞組，首端為同名端時相電動勢相位相同，首端為異名端時相電動勢相位相反。確定三相變壓器連接組別的注意事項(xiàng)關(guān)于連接組別的幾點(diǎn)認(rèn)識：（1）當(dāng)變壓器的繞組標(biāo)志（同名端或首末端）改變時，變壓器的連接組號也隨著改變。（2）Y/y連接的三相變壓器，其連接組號都是偶數(shù)；（3）Y/d連接的三相變壓器，其連接組號都是奇數(shù)；（4）D/d連接可以得到與Y/y連接相同的組別；D/y連接也可以得到與Y/d連接相同的組別；

（5）最常用的連接組別是Y/y－12(0)和Y/d－11；

總之，對于Y，y（或D，d）連接，可以得到0(12)、2、4、6、8、10等六個偶數(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。標(biāo)準(zhǔn)連接組別的應(yīng)用(1)Y，yn0組別的三相電力變壓器主要用于三相四線制配電系統(tǒng)中，供電給動力和照明的混合負(fù)載。低壓側(cè)電壓為400V，高壓側(cè)額定電壓不超過35KV，這種連接的變壓器最大容量為1800KVA；(2)Y，d11組別的三相電力變壓器用于低壓側(cè)高于0.4kV的線路中；高壓側(cè)額定電壓不超過35KV，這種連接的變壓器容量在5600KVA以下；(3)YN，d11組別的三相電力變壓器用于35～110kV以上的中性點(diǎn)需接地的高壓線路中；(4)YN，y0組別的三相電力變壓器用于高壓側(cè)需接地的系統(tǒng)中；(5)Y，y0組別的三相電力變壓器用于只供電給三相動力負(fù)載的線路中。繞組連接方式及鐵芯結(jié)構(gòu)形式對電動勢波形的影響

變壓器的主磁通是由勵磁電流建立的，但主磁通的量值大小是受到外施電壓及電路參數(shù)的制約。當(dāng)外施電壓為額定值時，主磁通一定為常數(shù)。當(dāng)外施電壓u1為正弦波時，與之相平衡的電動勢e1以及感應(yīng)該電動勢的主磁通Φ也應(yīng)時正弦波，但考慮到變壓器鐵芯磁路的飽和現(xiàn)象，磁通和勵磁電流之間具有非線性關(guān)系，故空載電流必定為尖頂波，這種波除基波成分外，還包含有較強(qiáng)的三次諧波和較弱的更高次的奇次諧波。（1）繞組連接組別對變壓器的空載電流波形的影響。（2）變壓器的磁路系統(tǒng)對主磁通波形的影響。（3）繞組連接組別和磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響。本節(jié)課主要解決的三大問題空載電流波形——取決于鐵芯主磁路的飽和程度由于磁路飽和，空載電流與由它產(chǎn)生的主磁通呈非線性關(guān)系。當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時，空載電流呈尖頂波形。當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變化時，主磁通呈平頂波形。

若空載電流為正弦波，磁通的波形就為非正弦的平頂波，它也包含有三次諧波和其它高次諧波。

在分析單相變壓器的空載運(yùn)行時指出，由于磁路存在著飽和現(xiàn)象，當(dāng)主磁通為正弦波時，勵磁電流為尖頂波，根據(jù)諧波分析方法，尖頂波可分解為基波和3、5、7…次諧波。除基波外，三次諧波分量的幅值最大。但在三相變壓器中，各相基波彼此互差1200，而三次諧波的頻率為基波的三倍，故空載電流中的三次諧波為：由上式可知，三相空載電流中的三次諧波大小相等，在時間上是同相位的。同理，磁通中的三次諧波磁通也是大小相等方向相同。問題在三相系統(tǒng)中，三次諧波電流(磁通)大小相等在時間上同相位，它的流通是否存在與三相繞組的連接方法及磁路結(jié)構(gòu)有關(guān)?

首先是考慮i0中有無i03

，看電路連接中有無i03通路，而三相變壓器繞組的接法主要有星形(Y)和三角形(D)兩種。Y連接中，無i03通路，則i0為正弦波；YN或D連接，i03可以在繞組中流過，則i0為尖頂波。

其次是考慮Φ中有無Φ3

，看磁路結(jié)構(gòu)，而三相變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)主要有組式和芯式兩種。三相組式變壓器，Φ3可以在鐵芯心中流過，則Φ為平頂波；三相芯式變壓器，Φ3不能在鐵芯中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，Φ3很小，則Φ基本為正弦波。

變壓器的空載電流的波形與三相繞組的連接法(星形或三角形)有關(guān)，而且鐵芯中磁通的波形又與磁路的結(jié)構(gòu)型式(組式或芯式變壓器)有關(guān)。基于繞組的連接法和鐵芯結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，使空載電流和磁通的三次諧波受到限制，從而使繞組電動勢波形受到影響。一、Y,y連接的組式變壓器的電動勢波形(1)電路分析:當(dāng)三相變壓器繞組一、二次側(cè)都采用星形不帶中性線（Y）連接時，三次諧波電流不能在繞組中流通，空載電流中不可能有三次諧波，若忽略五次以上的高次諧波，空載電流近似為正弦波，從而就不能夠提供三次諧波磁勢。加上由于鐵心的飽和現(xiàn)象，產(chǎn)生的磁通近似為平頂波，除基波磁通外，還主要包含有三次諧波磁通，(忽略較弱的五、七次等高次諧波)。(2)磁路分析:在組式變壓器中，由于各相磁路彼此獨(dú)立，三次諧波磁通φ3和基波φ1磁通沿鐵芯閉合。鐵芯的磁阻很小，三次諧波磁通φ3較大。又因?yàn)槿沃C波的頻率為基波的三倍，所以由它感應(yīng)的三次諧波電動勢將很大，基波電動勢e1與三次諧波電動勢e3相疊加，得到空載時繞組的相電動勢波形為尖頂波。

Y,y連接中由于空載電流中沒有三次諧波磁動勢，所建立的磁通波近似于平頂波，在各次諧波磁通中以三次諧波磁通幅度最大。三次諧波磁通與基波磁通有相同磁路，其磁阻較小，感應(yīng)產(chǎn)生的三次諧波電動勢相當(dāng)大。其幅幅可達(dá)基波幅幅的45％一60％。導(dǎo)致相電動勢波形嚴(yán)重畸變。所產(chǎn)生的過電壓有可能危害線圈絕緣。規(guī)定：三相組式變壓器不允許接成Y，y運(yùn)行。思考：相電勢中存在三次諧波電勢，則線電勢的波形如何？

在三相組式變壓器Y,y連接這種接法里，三次諧波電流不能流通，空載電流近似為正弦波。由于鐵芯的飽和現(xiàn)象，磁通近似為平頂波，除基波外，還主要包含有三次諧波磁通，但三次諧波磁通的大小決定于三相變壓器的磁路系統(tǒng)。由于各相磁路獨(dú)立的三相變壓器組三次諧波磁通較大，加之，所以三次諧波電動勢相當(dāng)大，其幅值可達(dá)基波電動勢幅值的45～60%，導(dǎo)致相電動勢波形嚴(yán)重畸變，所產(chǎn)生的過電壓可能危害繞組的絕緣。因此，三相變壓器組不能采用Y，y連接，但在線電動勢中，由于三次諧波電動勢互相抵消，其波形仍為正弦波。相電勢中存在三次諧波電勢，則線電勢的波形如何？二、Y,y連接的芯式變壓器的電動勢波形

一次側(cè)空載電流近似為正弦波，產(chǎn)生的磁通近似為平頂波，除基波磁通外，還主要包含有三次諧波磁通。但在彼此關(guān)聯(lián)的芯式變壓器磁路中，三次諧波磁通雖不能沿鐵芯閉合，但它能借助變壓器油和油箱壁等形成閉合回路，如圖所示。

由于這條磁路的磁阻很大，使得三次諧波磁通大大削弱，這樣主磁通就接近正弦波，相電動勢波形也接近正弦波。

這種變壓器雖被采用，但由于φ3要通過油箱壁等構(gòu)成的回路，會在油箱內(nèi)引起三倍頻率的渦流損耗而局部發(fā)熱，降低變壓器的效率，故只適用于容量小于1800KVA，且電壓又較低的芯式變壓器。三、D,y(YN，y)連接的變壓器的電動勢波形

當(dāng)變壓器一次側(cè)繞組為三角形接法時，空載電流的三次諧波分量可以在閉合的三角形回路流通，所以空載電流為尖頂波，建立的主磁通為正弦波，繞組中感應(yīng)的相電勢為正弦波，線電勢為正弦波。四、Y,d連接的變壓器的電動勢波形

變壓器一次側(cè)繞組Y連接，空載電流三次諧波不能流通，波形為正弦波，鐵芯中的主磁通的三次諧波分量會在二次側(cè)繞組中感應(yīng)出三次諧波電動勢，并在二次側(cè)三角形接法中三次諧波同相位、同大小，形成三次諧波電流(環(huán)流)，如圖所示:

從磁動勢平衡式可知，由于一次側(cè)沒有三次諧波電流與二次側(cè)三次諧波電流相平衡(去磁)，因此二次側(cè)三次諧波電流同樣起著勵磁作用。由此可認(rèn)為二次側(cè)三次諧波電流作為勵磁電流，與一次側(cè)中的基波電流共同建立主磁場。鐵芯中的主磁通就接近正弦波。它在繞組中感應(yīng)的相電勢近似為為正弦波，線電勢也為正弦波。

根據(jù)上述幾種情況分析得出結(jié)論：在三相變壓器中，希望在一次側(cè)或二次側(cè)繞組中有一個接成三角形，保證相電動勢接近正弦波，避免畸變。

現(xiàn)在有些大容量三相變壓器，有時專門裝設(shè)有一個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，以保證相電動勢接近正弦波，發(fā)生畸變。如圖所示:本節(jié)小結(jié)（1）影響三相變壓器空載電流i0波形的因素是：取決于變壓器的電路，即繞組連接方式（Y連接，還是D連接）；取決于變壓器的磁路，即鐵芯結(jié)構(gòu)型式（組式，還是芯式）。（2）影響三相變壓器主磁通量φ0波形的因素是：03與01沿同一磁路閉合，03大，感應(yīng)得到的E3可達(dá)45-60%.感應(yīng)電勢稱為尖頂波，最大值升高，影響絕緣。線電勢中，三次諧波電動勢互相抵消，線電勢仍為正弦波。三相組式結(jié)構(gòu)：三相芯式結(jié)構(gòu)：磁路彼此相關(guān)，各相三次諧波磁通不能與01沿相同鐵心磁路閉合，借助油箱等輔助磁路。磁阻大、03小。主磁通、感應(yīng)電勢接近正弦波，箱壁易引起渦流，有附加損耗。線電勢仍為正弦波。（3）影響三相變壓器電動勢波形的因素是：變壓器電路，即繞組連接方式（Y連接，還是D連接）；變壓器磁路，即鐵芯結(jié)構(gòu)型式（組式，還是芯式）。（4）三相變壓器電動勢波形的分析方法：空載電流（i0）主磁通（φ0）相電動勢（E2）Y連接無i03i0正弦波φ0組式有φ03φ0平頂波E2尖頂波芯式無φ03φ0正弦波E2正弦波YN連接D連接有i03I0尖頂波Φ0正弦波E2正弦波思考題1連接組的決定因素2組式變壓器不能使用Yy連接3大容量變壓器不接成Y,y4組式變壓器Yy連接，線電勢中有無三次諧波與繞組的接法和繞組的標(biāo)志方法有關(guān)三次諧波電勢使相電勢過高三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁產(chǎn)生漏磁損耗無三次諧波第四節(jié)三相變壓器的不對稱運(yùn)行（1）變壓器不對稱運(yùn)行的分析方法----對稱分量法。（2）Y，yn三相變壓器帶單相負(fù)載。（3）中點(diǎn)位移現(xiàn)象。本節(jié)課主要解決的三大問題1.什么是對稱分量法？2.為什么要引入對稱分量法？3.怎么使用對稱分量法分析？

三相變壓器在正常運(yùn)行情況下，一次側(cè)繞組加三相對稱電壓。但在實(shí)際運(yùn)行過程中負(fù)載不一定總是對稱的。例如變壓器供電給單相電爐或電焊機(jī)等單相負(fù)載；照明負(fù)載也很難是三相完全對稱的，這些因素都會造成變壓器不對稱運(yùn)行。

在三相負(fù)載電流不對稱時，變壓器內(nèi)部阻抗壓降也隨之不對稱，在一般電力變壓器中，變壓器內(nèi)部阻抗壓降較小，故負(fù)載電流不對稱對二次側(cè)電壓不對稱程度的影響不太大。但對Y，yn連接的三相組式變壓器來說，負(fù)載的不對稱，將引起相電壓的顯著不對稱，導(dǎo)致變壓器無法正常運(yùn)行。不對稱運(yùn)行狀態(tài)的主要原因總結(jié)：①外施電壓不對稱。三相電流也不對稱。②各相負(fù)載阻抗不對稱。當(dāng)一次側(cè)外施電壓對稱，三相電流不對稱。不對稱的三相電流流經(jīng)變壓器，導(dǎo)致各相阻抗壓降不相等，從而二次側(cè)電壓也不對稱。③外施電壓和負(fù)載阻抗均不對稱。問題采用什么方法分析變壓器的不對稱運(yùn)行？一、對稱分量法

三相對稱分量法是把一組不對稱的三相電流（或電壓）分解成正序、負(fù)序和零序三組對稱分量，這三組對稱電流（或電壓）按各序?qū)ΨQ的三相系統(tǒng)單獨(dú)作用，分別進(jìn)行計(jì)算，將所得的各序結(jié)果疊加就等于原來那組不對稱的三相電流（或電壓），前者稱為后者的對稱分量。要求解不對稱三相系統(tǒng)，就需要將不對稱轉(zhuǎn)換為對稱系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換的方法是什么？轉(zhuǎn)換的思想是什么？轉(zhuǎn)換的方法：對稱分量法。轉(zhuǎn)換的思想：電氣工程中常把不對稱的三相系統(tǒng)分解為相序分別為正序、負(fù)序、零序的三個獨(dú)立的對稱系統(tǒng)。對稱三相系統(tǒng)的求解，已經(jīng)學(xué)習(xí)和掌握。用一相的等效電路求解不對稱三相系統(tǒng)的求解，該怎么辦？轉(zhuǎn)換對稱分量法ABCABC等效電路是由對稱系統(tǒng)構(gòu)建的轉(zhuǎn)換的思路：a.假設(shè)有獨(dú)立對稱系統(tǒng)I+,I-,Io，其疊加正好構(gòu)成不對稱三相系統(tǒng)；b.如果能夠找到這三個對稱系統(tǒng)的表達(dá)式，則假設(shè)成立；c.相應(yīng)的，不對稱的三相系統(tǒng)也就分解成了三個獨(dú)立的對稱系統(tǒng)I+,I-,Io。二、Y，yn三相變壓器帶單相負(fù)載

Y，yn連接三相變壓器帶單相負(fù)載時，設(shè)一次側(cè)外施三相對稱電壓，負(fù)載ZL接于a相。為方便起見，認(rèn)為二次側(cè)各物理量已折算到了一次側(cè)。具體分析步驟如下。根據(jù)各序等值電路圖，利用對稱分量法分析可得，忽略漏阻抗時，單相負(fù)載電流為:式中表明:單相負(fù)載電流的大小與零序勵磁阻抗的大小有關(guān)。零序勵磁阻抗的大小與三相變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)。(1)Y，yn連接三相組式變壓器:

零序磁通可在鐵芯閉合，主磁路的磁阻很小，零序磁通很大，與之對應(yīng)的Zm0很大，近似等于正序勵磁阻抗Zm。此時，即使變壓器二次側(cè)發(fā)生單相短路(即負(fù)載阻抗ZL=0)，可得短路電流為:

上式表明，短路電流很小，僅為空載電流的3倍。故Y，yn連接三相組式變壓器帶單相負(fù)載時，不能向負(fù)載提供所需的電流和功率，無法帶單相負(fù)載，所以電力系統(tǒng)中不允許采用這種變壓器。(2)Y，yn連接三相芯式變壓器:

零序磁通不能在相關(guān)聯(lián)的鐵芯中閉合，只能經(jīng)油或空氣及箱壁閉合，磁阻很大，零序磁通很小，與之對應(yīng)的Zm0很小，由上式可知，負(fù)載電流主要由負(fù)載阻抗ZL的大小決定的，可以帶單相負(fù)載運(yùn)行，所以電力系統(tǒng)中允許采用這種變壓器。三、中點(diǎn)位移現(xiàn)象(中點(diǎn)浮動現(xiàn)象)

Y，yn連接三相變壓器帶單相負(fù)載時，由于一次側(cè)無中線，沒有零序電流，只有正、負(fù)序電流。于是，一、二次側(cè)正、負(fù)序電流分量所建立的正、負(fù)序磁動勢恰好平衡。但二次側(cè)零序分量電流產(chǎn)生零序磁通φ0。φ0就在各相繞組感應(yīng)零序電動勢E0，疊加各相電壓上，其結(jié)果使帶負(fù)載相的端電壓下降，而不帶負(fù)載相的端電壓升高。盡管外施電壓三相對稱，但三相相電壓已不在對稱，在相量圖中表現(xiàn)為相電壓中點(diǎn)O’偏離了線電壓三角形的幾何中心O。中點(diǎn)浮動的程度主要取決于零序電勢E0，E0的大小取決于零序磁通φ0，φ0又和磁路結(jié)構(gòu)有關(guān)。(1)Y，yn連接三相組式變壓器:

零序磁通φ0可在彼此獨(dú)立的鐵芯閉合，主磁路的磁阻很小，零序磁通φ0很強(qiáng)，感應(yīng)產(chǎn)生的零序電動勢E0很大，導(dǎo)致中點(diǎn)位移嚴(yán)重，使得帶負(fù)載相的電壓下降幅度較大，無法帶載運(yùn)行，而另外兩相電壓又