第三章三相變壓器-電機學

三相變壓器3.7三相變壓器的磁路、聯(lián)接組、電動勢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)對空載電動勢波形的影響3.7三相變壓器的磁路、聯(lián)接組、電動勢波形

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?。~定電流的0.6%～2.5%），它的不對稱對變壓器負載運行影響極小，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。1、聯(lián)接法

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，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：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）：單相變壓器（兩繞組同繞向）物理電路向量圖等效電路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。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°：對于星形接法,

、是真實的；對于三角形接法，、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。Yy0聯(lián)接組2.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。Yy4聯(lián)接組3.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U≈E∝Φ,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。正弦波電流產生的磁通波形對于單相變壓器而言，由于磁化曲線的非線性，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

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。1、三相組式變壓器

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：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=4.44fN1Φm1

E13=4.44(3f)N1Φm3

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。平頂波磁通產生的電動勢波形2、三相心式變壓器

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。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