電機學第3章1chap3.ppt

1、第一節(jié) 三相變壓器的磁路,磁路系統(tǒng) 各相磁路彼此獨立 各相磁路彼此相關(guān) 繞組接法 初級、次級繞組的連接方法 初級、次級繞組的線電勢之間的相位,一.磁路系統(tǒng)1.各相磁路彼此獨立(彼此無關(guān)),各相主磁通以各自鐵芯作為磁路。鐵芯獨立，磁路不關(guān)聯(lián) 各相磁路的磁阻相同，當三相繞組接對稱的三相電壓時，各相的激磁電流和磁通對稱。,由三臺完全相同的單相變壓器按三相連接方式連接而成三相組成變壓器,2.各相磁路彼此相關(guān),通過中間三個芯柱的磁通等于三相磁通的總和。 當外施電壓為對稱三相電壓，三相磁通也對稱，其總和A+B+c=0，即在任意瞬間，中間芯柱磁通為零。 在結(jié)構(gòu)上省去中間的芯柱,三相三鐵芯柱變壓器,三相鐵心互

2、不獨立 三相磁路互相關(guān)聯(lián) 中間相的磁路較短，令外施電壓為對稱三相電壓，三相激磁電流也不完全對稱，中間相激磁電流較其余兩相為小。 與負載電流相比激磁電流很小，如負載對稱，三相電流基本對稱。,中間相磁路短，磁阻小，激磁電流較小 （F=R）,第二節(jié) 三相變壓器的連接組一. 繞組首末端標記及接法,用大寫字母A、B、C表示高壓繞組的首端，用X、Y、Z表示高壓繞組的末端，用小寫字母a、b、c表示低壓繞組的首端，用x、y、z表示低壓繞組的末端。 首端(頭) A B C (高壓邊) 或 U1 V1 W1 a b c (低壓邊) 或 u1 v1 w1 末端(尾) X Y Z (高壓邊) 或 U2 V2 W2 x

3、 y z (低壓邊) 或 u2 v2 w2,不論是高壓繞組或是低壓繞組，標準規(guī)定只采用星形接法Y或三角形接法D。,1.星形接法,把三相繞組的三個末端連在一起，而把它們的首端引出 以字母Y或y表示,2.三角形接法,把一相的末端和另一相的首端連接起來，順序連接成一閉合電路 以字母D或d表示。 兩種連接順序 AX-CZ-BY AX-BY-CZ,3.繞組接法表示,Y，y 或 YN，y 或 Y，yn Y，d 或 YN，d： D，y 或 D，yn， D，d。 高壓繞組接法大寫，低壓繞組接法小寫，字母N、n是星形接法的中點引出標志。,二.連接組別,1. 初級、次級（相）電勢相位關(guān)系 同極性端兩個正極性相同的

4、對應(yīng)端點 單相變壓器的組別連接組的時鐘表示 三相變壓器的組別三相變壓器的組別 標準組別標準組別,同極性端(也稱同名端)同一時刻兩個極性相同的對應(yīng)端點,變壓器的初級、次級繞組由同一磁通交鏈，在某一瞬間高壓繞組的某一端為正電位，低壓繞組上也必定有一個端點的電位也為正 在繞組旁邊用符號表示,同極性端相同首端標志,標有同極性端符號“”的一端作為首端 次級電勢Eax與初級電勢EAX同相位,同極性端相異首端標志,把初級繞組標有“”號的一端作為首端，在次級繞組標有“.”號的一端作為末端， 次級電勢Eax與初級電勢EAX反相,2.連接組的時鐘表示,高壓側(cè)的線電勢看作時鐘的長針固定指向時鐘12點(或0點) 低壓

5、側(cè)相應(yīng)的線電勢看作時鐘的短針代表低壓電勢的短針所指的時數(shù)作為繞組的組號。 對于單相變壓器 同極性端相同首端標志：初級、次級電勢相位差為零度，用時鐘表示法為I，i0。 同極性端相異首端標志：初級、次級電勢相位差為180，用時鐘表示法為I，i6。 I，i表示初級、次級都是單相繞組，0和6表示組號。單相變壓器的標準連接組I，i0。,3. 三相變壓器的連接組別,用初級、次級繞組的線電勢相位差來表示 與繞組的接法和繞組的首末端標志方法及同名端標記有關(guān),(1). Y，y連接,A、Y，y0 同極性端相同首端標志 初級、次級相電勢同相位，次級側(cè)線電勢Eab與初級側(cè)線電勢EAB同相位。,Y，y連接,B、Y，y6

6、 同極性端相異首端標志 次級側(cè)線電勢Eab與初級側(cè)線電勢EAB相位差180。,(2). Y，d連接,A、Y，d11 Eab滯后EAB 330,Y，d連接,B、Y，d1 Eab滯后EAB 30,(3). 標準組別,五種標準連接組：Y，yn0；Y，d11，YN，d11；YN，y0，Y、y0。 YN-高壓側(cè)的中點可以直接接地或通過阻抗接地 對不同的應(yīng)用場合，使用不同的標準組別,4.由連接組畫接線圖,1.畫出原方繞組的連接圖 2.畫出原方電勢相量三角形，標出AX,BY,CZ 3.畫出副方電勢相量三角形，據(jù)連接組別，標出ax,by,cz 4.在相量圖中，同向繞組在同一鐵芯柱上，注意同名端 5.連接副方繞

7、組,第三節(jié) 繞組連接法及其磁路系統(tǒng)對電勢波形的影響,在學習變壓器空載時曾指出:由于磁路飽和.磁化電流是尖頂波.為基波與各次諧波之和.,在三相系統(tǒng)中,三次諧波電流在時間上同相位.即: i3A = I3msin3wt i3B = I3msin3(wt- 1200)= I3m sin3wt i3c = I3m sin3(wt-2400) = I3m sin3wt 三次諧波能否通行與三相繞組的連接方法有關(guān).,由于磁路飽和，磁化電流是尖頂波。分解為基波分量和各奇次諧波（三次諧波最大）。,問題 在三相系統(tǒng)中，三次諧波電流在時間上同相位，是否存在與三相繞組的連接方法有關(guān)。 分析三次諧波電流不能流通所產(chǎn)生的影

8、響。,一次為YN連接時,三次諧波可流通,各磁化電流為尖頂波.在此 情況下,無論二次側(cè)為y 或d連接,鐵心中磁通均能保證為正弦波, 所以相電勢也為正弦波. 一次側(cè)為Y連接時,三次諧波不能流通,各磁化電流為平頂波.,一、三相變壓器組Y，y連接,初級為Y連接，激磁電流中所必需的三次諧波電流分量不能流通磁化電流正弦形,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，三次諧波電勢相當大。其振幅可達基波振幅的50一60。 導(dǎo)致電勢波形嚴重畸變。所產(chǎn)生的過電壓有可能危害線圈絕緣。 規(guī)定：三相變壓器組不能接成Y，y運行。,思考： 相電勢中存在三次諧波電

9、勢， 則線電勢的波形如何？,二、三相鐵芯式Y(jié)，y連接,三次諧波電流不能流通以及有三次諧波磁通存在 磁路特點： 三相鐵芯式變壓器的三相磁路彼此相關(guān)， 各相的三次諧波磁通在時間上是同相位,三次諧波磁通的路徑 鐵芯周圍的油、油箱壁和部分鐵軛 特點：磁阻較大，三次諧波磁通及其三次諧波電勢很小 磁通接近正弦，相電勢接近于正弦波形,三相鐵芯式變壓器可以接成Y，y 三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁，在其中感應(yīng)電勢，產(chǎn)生損耗，會引起油箱壁局部過熱 容量限制在1800kVA以下,三、三相變壓器YN，y連接,原邊接通三相交流電源后，3次諧波電流均可在原繞組暢通。 在磁路飽和的情況下 ，鐵心中的磁通和繞組中的感應(yīng)電勢仍呈(或

10、接近)正弦形，不論是線電勢，相電勢，不論是原邊，還是副邊電勢，其波形均呈正弦形。,四、三相變壓器Y，d連接,次級側(cè)三角形接法：對三次諧波電勢短路，在三角形電路中產(chǎn)生的三次諧波電流（環(huán)流）。該環(huán)流（供給勵磁電流中所需的3次諧波電流分量）對原有的三次諧波磁通起去磁作用，三次諧波電勢被削弱，量值是很小的。相電勢波形接近正弦波形。 由初級側(cè)提供了磁化電流的基波分量，由次級側(cè)提供了磁化電流的三次諧波分量。 在高壓線路中的大容量變壓器需接成Y，d,基波電勢形成環(huán)流？,五、三相變壓器D，y連接,3次諧波電流可流通，磁通呈正弦形，從而每相電勢接近正弦波。,分析點： 一次側(cè)相電流中是否有三次諧波電流？ 磁通中有

11、無三次諧波 一次側(cè)線電流、相電勢與線電勢中有無三次諧波 二次側(cè)電勢、電流中是否存在三次諧波,六、Y，y連接附加一組D連接第三繞組（Y，D，y）,在鐵芯柱另外安裝一套第三繞組，三角形連接，提供三次諧波電流通道,小結(jié),磁路系統(tǒng)分為各相磁路彼此獨立的三相變壓器組和各相磁路彼此相關(guān)的三相鐵芯式變壓器 初級繞組、次級繞組，可以接成星形，也可以接成三角形。初級、次級側(cè)對應(yīng)線電勢(或電壓)間的相位關(guān)系與繞組繞向、標志和三相繞組的連接方法有關(guān)。其相位差均為30的倍數(shù)，通常用時鐘表示法來表明其連接組別 不同磁路結(jié)構(gòu)和不同連接方法的三相變壓器，其激磁電流中的三次諧波分量流通情況不同 Y或D型接法在線電勢中都不存在

12、三次諧波。,思考題,3-1 連接組的決定因素 3-3 組式變壓器不能使用Yy連接 3-4 大容量變壓器不接成Yy 3-6 組式變壓器Yy連接，線電勢中無三次諧波,與繞組的接法和繞組的標志方法有關(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,作業(yè),習題(3-1)，3-2 注：畫在同一列上，表示繞組繞在相同的鐵芯柱上，即有相同的主磁通及其變化。,第四節(jié) 變壓器的并聯(lián)運行,變壓器并聯(lián)運行的意義 應(yīng)具備的條件 并聯(lián)運行負載分配的實用計算公式,一.變壓器并聯(lián)運行,將兩臺或多臺變壓器的一次繞組接在公共母線上，二次繞組同時對負載供電(接在公共的負載上),二.變壓器并聯(lián)運行的意義,(1)適應(yīng)

13、用電量的增加隨著負載的發(fā)展，必須相應(yīng)地增加變壓器容量及臺數(shù)。 (2)提高運行效率當負載隨著季節(jié)或晝夜有較大的變化時、根據(jù)需要調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。 (3)提高供電可靠性允許其中部分變壓器由于檢修或故障退出并聯(lián)。,三.理想的并聯(lián)運行條件,內(nèi)部不會產(chǎn)生環(huán)流空載時，各變壓器之間無環(huán)流,以避免環(huán)流銅耗 使全部裝置容量獲得最大程度的應(yīng)用在有負載時，各變壓器所分擔的負載電流應(yīng)該與它們的容量成正比例。即負載電流按容量比分配. 每臺變壓器所分擔的負載電流均為最小各變壓器的負載電流都應(yīng)同相位，則總的負載電流是各負載電流的代數(shù)和。當總的負載電流為一定值時。每臺變壓器的銅耗為最小，運行經(jīng)濟。,四.并聯(lián)運行的理想條件

14、,1 .各變壓器的額定電壓相等,變比相同 2.各變壓器的連接組別相同 3.各變壓器的短路阻抗(或短路電壓)的標幺值相等,次級電壓必須相等且同相位,1.并聯(lián)連接的各變壓器必須有相同的電壓等級，且屬于相同的連接組。不同連接組變壓器不能并聯(lián)運行。 2.各變壓器都應(yīng)有相同的線電壓變比。 實用上所并聯(lián)的各變壓器的變比間的差值應(yīng)限制在0.5以內(nèi)。,目的：避免在并聯(lián)變壓器所構(gòu)成的回路中產(chǎn)生環(huán)流,負載電流與容量成正比例,各變壓器應(yīng)有相同的短路電壓,分析 1。由于連接組相同，變比一致，可使用并聯(lián)電路的分流計算方法 2。假設(shè)各變壓器同時達到滿載，則,各變壓器的負載電流應(yīng)同相位,要求各變壓器短路電阻與短路電抗的比值

15、相等。即要求阻抗電壓降的有功分量和無功分量應(yīng)分別相等,并聯(lián)運行負載分配計算公式,假設(shè):各變壓器有相同的變比，但有不同的短路電壓。大容量變壓器一般有較大的短路電壓。,各變壓器的負載電流 總負載電流,負載電流分配關(guān)系式,輸出功率分配關(guān)系式,都是復(fù)數(shù)運算,假定:變壓器的電流同相,復(fù)數(shù)運算簡化為代數(shù)運算,結(jié)論,或 *S+ *S + = S 各變壓器的負載分配與該變壓器的額定容量成正比，與短路電壓成反比。 如果各變壓器的短路電壓都相同，則變壓器的負載分配只與額定容量成正比。各變壓器可同時達到滿載，總的裝置容量得到充分利用。,一般電力變壓器的uk*大約在0.050.105范圍內(nèi)，容量大的變壓器uk*也較大。 如果uk*不等，則uk*較小的那臺變壓器將先達到滿載。 (SSN):(SSN)=(1/UK*) : (1/UK*) 當UK*UK*時，SSINSSN說明變壓