电机学第03章三相变压器.pptx

3-2 3-2 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统1.1.三相变压器组：三相变压器组：一种由三个单相变压器组成的变压器组；特点：三相一种由三个单相变压器组成的变压器组；特点：三相一种由三个单相变压器组成的变压器组；特点：三相一种由三个单相变压器组成的变压器组；特点：三相磁路彼此无关。磁路彼此无关。磁路彼此无关。磁路彼此无关。2.2.三铁心柱变压器三铁心柱变压器一般外加三相电压对称时，一般外加三相电压对称时，一般外加三相电压对称时，一般外加三相电压对称时，三相磁通也对称：三相磁通也对称：三相磁通也对称：三相磁通也对称：三铁心柱变压器特点：三铁心柱变压器特点：三相磁路彼此相关，一相磁路以另外两相磁路作三相磁路彼此相关，一相磁路以另外两相磁路作三相磁路彼此相关，一相磁路以另外两相磁路作三相磁路彼此相关，一相磁路以另外两相磁路作为闭合磁路。为闭合磁路。为闭合磁路。为闭合磁路。3.两种三相变压器磁路结构对磁通的影响两种三相变压器磁路结构对磁通的影响思考：假设某励磁电流产生了平顶波的主磁通，思考：假设某励磁电流产生了平顶波的主磁通，思考：假设某励磁电流产生了平顶波的主磁通，思考：假设某励磁电流产生了平顶波的主磁通，分析两种三相变压器磁路结构对主磁通的影响。分析两种三相变压器磁路结构对主磁通的影响。分析两种三相变压器磁路结构对主磁通的影响。分析两种三相变压器磁路结构对主磁通的影响。平顶波磁通的分析：平顶波磁通的分析：平顶波磁通的分析：平顶波磁通的分析：结论：由于三相变压器组的三相主磁路彼此无关，结论：由于三相变压器组的三相主磁路彼此无关，结论：由于三相变压器组的三相主磁路彼此无关，结论：由于三相变压器组的三相主磁路彼此无关，所以平顶波磁通分解得到的基波及三次谐波磁通所以平顶波磁通分解得到的基波及三次谐波磁通所以平顶波磁通分解得到的基波及三次谐波磁通所以平顶波磁通分解得到的基波及三次谐波磁通都沿各自的铁心主磁路闭合。都沿各自的铁心主磁路闭合。都沿各自的铁心主磁路闭合。都沿各自的铁心主磁路闭合。结论：由于三铁心柱变压器的三相主磁路彼此相关，结论：由于三铁心柱变压器的三相主磁路彼此相关，结论：由于三铁心柱变压器的三相主磁路彼此相关，结论：由于三铁心柱变压器的三相主磁路彼此相关，所以平顶波磁通分解得到的同大小、同相位的三次所以平顶波磁通分解得到的同大小、同相位的三次所以平顶波磁通分解得到的同大小、同相位的三次所以平顶波磁通分解得到的同大小、同相位的三次谐波磁通不可能沿着谐波磁通不可能沿着谐波磁通不可能沿着谐波磁通不可能沿着铁心磁路闭合，只能铁心磁路闭合，只能铁心磁路闭合，只能铁心磁路闭合，只能沿变压器变压器油、沿变压器变压器油、沿变压器变压器油、沿变压器变压器油、油箱壁等其它路径闭油箱壁等其它路径闭油箱壁等其它路径闭油箱壁等其它路径闭合，这样三次谐波磁合，这样三次谐波磁合，这样三次谐波磁合，这样三次谐波磁通所遇到的磁阻显著通所遇到的磁阻显著通所遇到的磁阻显著通所遇到的磁阻显著增加，会明显削弱三增加，会明显削弱三增加，会明显削弱三增加，会明显削弱三次谐波磁通的幅值，次谐波磁通的幅值，次谐波磁通的幅值，次谐波磁通的幅值，此种情况可认为变压此种情况可认为变压此种情况可认为变压此种情况可认为变压器的主磁通近似正弦器的主磁通近似正弦器的主磁通近似正弦器的主磁通近似正弦波，而不是平顶波。波，而不是平顶波。波，而不是平顶波。波，而不是平顶波。3-4 3-4 三相变压器空载运行电动势波形三相变压器空载运行电动势波形单相变压器：单相变压器：单相变压器：单相变压器：为了充分利用铁心，设计变压器时，为了充分利用铁心，设计变压器时，为了充分利用铁心，设计变压器时，为了充分利用铁心，设计变压器时，额定运行点的磁通最大值额定运行点的磁通最大值额定运行点的磁通最大值额定运行点的磁通最大值 往往设计在铁心饱和往往设计在铁心饱和往往设计在铁心饱和往往设计在铁心饱和段，由于磁路饱和，变压器空载时段，由于磁路饱和，变压器空载时段，由于磁路饱和，变压器空载时段，由于磁路饱和，变压器空载时 与与与与 的关的关的关的关系是非线性的，它们的波形不可能同时为正弦波。系是非线性的，它们的波形不可能同时为正弦波。系是非线性的，它们的波形不可能同时为正弦波。系是非线性的，它们的波形不可能同时为正弦波。结论：结论：结论：结论：对于单相变压器，在饱和情况下，对于单相变压器，在饱和情况下，对于单相变压器，在饱和情况下，对于单相变压器，在饱和情况下，为尖顶波，为尖顶波，为尖顶波，为尖顶波，为正弦波。为正弦波。为正弦波。为正弦波。分析：分析：前面已知空载电流为尖顶波，那么除基波前面已知空载电流为尖顶波，那么除基波前面已知空载电流为尖顶波，那么除基波前面已知空载电流为尖顶波，那么除基波 电流外，电流外，电流外，电流外，还有还有还有还有3 3 3 3次谐波电流次谐波电流次谐波电流次谐波电流 ，及及及及5 5 5 5、7 7 7 7次等高次谐波电次等高次谐波电次等高次谐波电次等高次谐波电流流流流 。由于。由于。由于。由于5 5 5 5、7 7 7 7等高次谐波电流数等高次谐波电流数等高次谐波电流数等高次谐波电流数值较小，在近似分析时值较小，在近似分析时值较小，在近似分析时值较小，在近似分析时认为尖顶波的空载电流认为尖顶波的空载电流认为尖顶波的空载电流认为尖顶波的空载电流 可分解为基波电流可分解为基波电流可分解为基波电流可分解为基波电流 及及及及3 3 3 3次谐波电流次谐波电流次谐波电流次谐波电流 。三相变压器：由于其三相绕组在电力系统中常见的接三相变压器：由于其三相绕组在电力系统中常见的接三相变压器：由于其三相绕组在电力系统中常见的接三相变压器：由于其三相绕组在电力系统中常见的接法有两种：法有两种：法有两种：法有两种：Y Y（星接）和（星接）和（星接）和（星接）和D D接（角接）。接（角接）。接（角接）。接（角接）。Y Y接接接接一、三相变压器空载电流波形分析一、三相变压器空载电流波形分析2 2 2 2）如果一次绕组角接的三相变压器（比如）如果一次绕组角接的三相变压器（比如）如果一次绕组角接的三相变压器（比如）如果一次绕组角接的三相变压器（比如DdDdDdDd，DyDyDyDy等）等）等）等）空载运行，其空载电流应为什么形状的波形？空载运行，其空载电流应为什么形状的波形？空载运行，其空载电流应为什么形状的波形？空载运行，其空载电流应为什么形状的波形？思考：思考：1 1 1 1）如果一次绕组星接的三相变压器（比如）如果一次绕组星接的三相变压器（比如）如果一次绕组星接的三相变压器（比如）如果一次绕组星接的三相变压器（比如YdYdYdYd，YyYyYyYy等）等）等）等）空载运行，其空载电流应为什么形状的波形？空载运行，其空载电流应为什么形状的波形？空载运行，其空载电流应为什么形状的波形？空载运行，其空载电流应为什么形状的波形？假设三相变压器对称空载运行时每相空载电流假设三相变压器对称空载运行时每相空载电流假设三相变压器对称空载运行时每相空载电流假设三相变压器对称空载运行时每相空载电流 为尖顶波，那么其中每相都含有基波电流分量为尖顶波，那么其中每相都含有基波电流分量为尖顶波，那么其中每相都含有基波电流分量为尖顶波，那么其中每相都含有基波电流分量和和和和3 3 3 3次谐波电流分量次谐波电流分量次谐波电流分量次谐波电流分量 ；根据分析可知各相；根据分析可知各相；根据分析可知各相；根据分析可知各相3 3 3 3次次次次谐波电流分量一定同大小、同相位。谐波电流分量一定同大小、同相位。谐波电流分量一定同大小、同相位。谐波电流分量一定同大小、同相位。三相变压器空载电流波形结论：三相变压器空载电流波形结论：1 1 1 1）如果三相变压器一次绕组为）如果三相变压器一次绕组为）如果三相变压器一次绕组为）如果三相变压器一次绕组为Y Y Y Y接，决定了不可能为接，决定了不可能为接，决定了不可能为接，决定了不可能为空载电流中的空载电流中的空载电流中的空载电流中的3 3 3 3次谐波电流提供通道，这样一次次谐波电流提供通道，这样一次次谐波电流提供通道，这样一次次谐波电流提供通道，这样一次Y Y Y Y接的接的接的接的变压器空载运行时的空载电流接近正弦波。变压器空载运行时的空载电流接近正弦波。变压器空载运行时的空载电流接近正弦波。变压器空载运行时的空载电流接近正弦波。2 2 2 2）如果三相变压器一次绕组为）如果三相变压器一次绕组为）如果三相变压器一次绕组为）如果三相变压器一次绕组为D D D D接，那么接，那么接，那么接，那么3 3 3 3次谐波电流次谐波电流次谐波电流次谐波电流会在闭合的角接绕组内形成环流，这样一次会在闭合的角接绕组内形成环流，这样一次会在闭合的角接绕组内形成环流，这样一次会在闭合的角接绕组内形成环流，这样一次D D D D接的变压接的变压接的变压接的变压器空载运行时的空载电流认为是尖顶波。器空载运行时的空载电流认为是尖顶波。器空载运行时的空载电流认为是尖顶波。器空载运行时的空载电流认为是尖顶波。一、三相变压器空载运行时相电动势波形分析一、三相变压器空载运行时相电动势波形分析（正弦波）（正弦波）（正弦波）（正弦波）1 1）Yy Yy 接法接法Y Y Y Y接法接法接法接法（平顶波）（平顶波）（平顶波）（平顶波）绕组接法决定磁路饱和决定数学分解实际磁通会是什么波形？实际磁通会是什么波形？实际磁通会是什么波形？实际磁通会是什么波形？在两种磁路结构中，在两种磁路结构中，在两种磁路结构中，在两种磁路结构中，YyYy接法的三相变压器组：接法的三相变压器组：（正弦波）（正弦波）（正弦波）（正弦波）Y Y Y Y接法接法接法接法（平顶波）（平顶波）（平顶波）（平顶波）绕组接法决定绕组接法决定绕组接法决定绕组接法决定磁路饱和决定磁路饱和决定磁路饱和决定磁路饱和决定数学分解数学分解数学分解数学分解都沿各自铁心主磁路闭合都沿各自铁心主磁路闭合都沿各自铁心主磁路闭合都沿各自铁心主磁路闭合基波磁通和基波磁通和基波磁通和基波磁通和3 3次谐波磁通次谐波磁通次谐波磁通次谐波磁通那么基波电势和那么基波电势和那么基波电势和那么基波电势和3 3 3 3次谐波电势合次谐波电势合次谐波电势合次谐波电势合成就是为一相的感应电动势成就是为一相的感应电动势成就是为一相的感应电动势成就是为一相的感应电动势 ，那么合成波形是什么样的？那么合成波形是什么样的？那么合成波形是什么样的？那么合成波形是什么样的？结论：结论：实际一相电动势实际一相电动势实际一相电动势实际一相电动势波形会畸变。因波形会畸变。因波形会畸变。因波形会畸变。因此此此此YyYyYyYy三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器组在实际中不能组在实际中不能组在实际中不能组在实际中不能使用。使用。使用。使用。思考：线电动势思考：线电动势思考：线电动势思考：线电动势的波形如何？的波形如何？的波形如何？的波形如何？由于由于 很弱，很弱，也很小也很小 接近正弦。接近正弦。三铁心柱式变压器：三铁心柱式变压器：所以所以1800KVA1800KVA及以下容量的变压器可采用此接法。及以下容量的变压器可采用此接法。原边原边绕组绕组二、二、Y,d Y,d 接法接法e23在闭合的副边绕组中产生三次谐波电流I23 副边产生三次谐波磁通，此磁通(副边)对原边三次谐波磁通引去磁作用，使三次谐波合成磁通减弱，从而三次谐波电动势减弱。因此相电动势 接近正弦波。励磁电流励磁电流三次谐波三次谐波主磁通主磁通三次谐波三次谐波相电动势相电动势应用应用Y,y心式心式无无弱弱(走漏磁路走漏磁路)正弦正弦1800KVA以上不用以上不用Y,y组式组式无无 强强(走主磁路走主磁路)尖峰尖峰不用不用Y N,y有有(经中线经中线)无无正弦正弦可用可用Y,y n有有(经中线经中线)无无正弦正弦可用可用Y,d(D,y)有有(中有中有)可略去可略去接近正弦接近正弦可用可用不同磁路、绕组连接对相电动势波形的影响不同磁路、绕组连接对相电动势波形的影响第二节第二节 绕组的标志方式绕组的标志方式目的：解决一二次绕组侧匝间相位的改变问题。目的：解决一二次绕组侧匝间相位的改变问题。在本教材中，是利用电势在本教材中，是利用电势 来比较相位来比较相位同名端：即同极性端，在绕组中产生感应电动同名端：即同极性端，在绕组中产生感应电动 势的瞬时实际方向相同，同极性端与势的瞬时实际方向相同，同极性端与 绕组绕向有关，用绕组绕向有关，用“”表示。表示。1.1.单相变压器绕组标志（单相变压器绕组标志（I I，I I）把高压绕组电动势相量看作为时钟的分把高压绕组电动势相量看作为时钟的分 针，指向数字针，指向数字12，把低压绕组电动势相，把低压绕组电动势相 量看作为时针，指向的数字即为钟点数。量看作为时针，指向的数字即为钟点数。高压绕组：首端标记为A，尾端标记 为X低压绕组：首端标记为a，尾端标记 为x 采用时钟法后，不必考虑绕组绕向，只要看变压器连接组标号即可知高低压绕组电动势的相位关系。时钟法：时钟法：单相电力变压器连接组只有单相电力变压器连接组只有 和和 两种。两种。(3)用时钟表示法 规定 矢量始终指向12点位置。若 也在0位置则同相位，表示为I I0 若 也在6位置则反相位，表示为I I62.2.单相变压器的联结组别单相变压器的联结组别(1)当A,a为同名端 （简化 ）与 （简化 ）为同相位。(2)当A,a为异名端 与 为反相位。从三个相绕组首端A、B、C通入电流，产生的各相磁通的方向指向同一个磁路节点，此时A、B、C三端点就是同极性端。三相绕组加三相对称电压时，其磁通总和必为零，即 对于三铁心柱三相变压器，不仅每相的原、副边绕组间存在极性端问题，而且三相绕组间存在相间极性问题。高压绕组:首端 A、B、C，尾端 X、Y、Z，中线 N 低压绕组:首端 a、b、c，尾端 x、y、z，中线 n 3.3.三相变压器绕组标志三相变压器绕组标志三相绕组的标志方法：三相绕组的标志方法：1 1）三相变压器原副边绕组同名端标为首端）三相变压器原副边绕组同名端标为首端2 2）三相变压器原副边绕组异名端标为首端）三相变压器原副边绕组异名端标为首端3 3）同一铁心柱上的原副绕组标以不同相的标号，）同一铁心柱上的原副绕组标以不同相的标号，但原副边的相序必须一致但原副边的相序必须一致1 1、星形接法、星形接法 Y(Y y)Y(Y y)相、线电动势关系：相、线电动势关系：相电动势：相电动势：、线电动势：线电动势：、一、三相绕组接法一、三相绕组接法第三节第三节 三相变压器的连接组别三相变压器的连接组别2 2、三角形接法、三角形接法 (D d)(D d)二、三相变压器的联接组别二、三相变压器的联接组别1 1、Y,y Y,y 连接连接1）2）2 2、Y,d Y,d 连接连接1）2）4 4、结论：、结论：1）Y y联结方式，只能得到偶数的联结组别。2）Yd或D y联结方式，只能得到奇数的联结组别。3）三相双绕组电力变压器的标准连接组：Yyn0,Yd11,YNd11,YNy0 和 Yy0 4 4）单相电力变压器只有）单相电力变压器只有 一种一种 1)平行（方向相同或相反）或重合的两个矢量是指一个铁心柱上的高低压绕组所表示的矢量。2)把A和a重合，是为了使高、低压绕组线电动势有公共的起点。3 3、画图的注意事项：、画图的注意事项：