3 .1 三相变压器的 磁路结构
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[ 内容 ]. 3 .1 三相变压器的 磁路结构. 3 .2 三相变压器的 联结组别. 3 .3 磁路结构和联结组别 对电动势波形的影响. [ 要求 ]. 掌握三相组式变压器和三相心式变压器磁路结构的特点; 掌握三相变压器联结组别的概念,联结组别的判定方法; 掌握联结组别和磁路结构对相绕组感应电动势波形的影响 。. 3.1 三相变压器的磁路结构. 三相变压器的磁路结构:组式、心式。. 一、三相组式变压器的磁路特点. 三相组式变压器: 由三台相同的单相变压器组合而成。. 磁路特点:. ( 1 )三相磁路彼此独立,互不关联,即各相主磁通都有自己独立的磁路;. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第 3章 三相变压器
3.1 三相变压器的磁路结构
3.2 三相变压器的联结组别3.3 磁路结构和联结组别对电动势波形的影响
[ 内容 ]
[ 要求 ]
掌握三相组式变压器和三相心式变压器磁路结构的特点;掌握三相变压器联结组别的概念,联结组别的判定方法;掌握联结组别和磁路结构对相绕组感应电动势波形的影响。
第 3章 三相变压器3.1 三相变压器的磁路结构
一、三相组式变压器的磁路特点
( 1 )三相磁路彼此独立,互不关联,即各相主磁通都有自己独立的磁路;
( 3 )外加三相对称电压时,三相主磁通对称,三相空载电流也对称。
( 2 )三相磁路几何尺寸完全相同,即各相磁路的磁阻相等;
三相组式变压器:由三台相同的单相变压器组合而成。
磁路特点:
三相变压器的磁路结构:组式、心式。
第 3章 三相变压器二、三相心式变压器的磁路特点
三相心式变压器的铁心结构是从三相组式变压器铁心演变而来的。
1W
2W1w
2w
u v w
1U
2U1u
2u
1V
2V1v
2v
( 2 )各相磁路长度不等。中间相磁路长度略小于其它两相磁路长度,中间相磁阻
略小于其它两相的磁阻;
( 1 )各相磁路不独立,每相磁通都要借助其它两相磁路而闭合;磁路特点:
( 3 )外加三相对称电压时,三相主磁通对称,三相空载电流近似对称。
第 3章 三相变压器3.2 三相变压器的联结组别连接组别:是反映变压器连接方式及一、二次电动势相位关系的一种标志。
三相绕组有两种连接方式:星形联结( Y ) 、三角形联结( D ) 。
一、三相绕组的连接方式
变压器绕组的首、末端标志
绕组名称单相变压器 三相变压器
中性点首端 末端 首端 末端
高压绕组 U1 U2U1、 V1、
W1U2、 V2、
W2N
低压绕组 u1 u2u1、 v1、 w
1u2、 v2、 w
2n
为了正确连接三相绕组,变压器每相绕组的两个出线端都有一个标志。
第 3章 三相变压器星形联结与三角形联结的接线图
第 3章 三相变压器二、单相变压器的联结组别
1 .同名端(同极性端)
判别法:在绕组电流与磁通正方向符合右手螺旋关系时,可根据: “凡是从
同名端流进的电流所产生的磁通是同方向的”这一特点来判断同名端。
同名端:高、低压绕组感应电动势是交变的,即高、低压绕组的极性是交变的。 某一瞬间,高、低压绕组为同极性的两个端点,称为同名端。
相量图绕向同、标志反 绕向反、标志同
U1 、 u1 为异名端
绕向同、标志同 绕向反、标志反 相量图
U1 、 u1 为同名端
第 3章 三相变压器2 .高、低压绕组电动势相位关系
UU1U2 EE uu1u2 EE 规定:
3 .单相变压器的联结组别
时钟表示法: UE 时钟分针(长针),固定指向时钟的“ 0 点”uE 时钟时针(短针),它指向的时钟数字,就是联结组别号。
I,I0 是标准联结组
I,I0
I,I6
单相变压器的联结组别有两种:
I 表示单相绕组同相位与表示 Uu0 EE
反相位与表示 Uu6 EE
由同名端指向非同名 端的电动势同相位,
根据 则( 1 )当U1 、 u1 为同名端时, 同相位与 uU EE
( 2 )当U1 、 u1 为异名端时, 反相位与 uU EE
第 3章 三相变压器三、三相变压器的联结组别
高、低压绕组的连接方式
高、低压线电动势相位关系三相变压器的联结组别反映:
时钟表示法: UVE 分针(长针),固定指向时钟的“ 0 点”uvE 时针(短针),它指向的时钟数字,就是联结组别号。
三相变压器连接组别判别方法:
( 1 )高、低压侧电动势相序必须一致;( 2 )电动势相量图形与绕组连接方式相对应: Y 联结绕组,相量图呈 Y 形; D 联结绕组,相量图呈三角形形。
( 1 )根据高压侧三相绕组连接方式( Y 或 D )画出高压侧电动势相量图,并使 指向“ 0点” UVE
( 2 )根据低压侧三相绕组连接方式( y 或 d )及低压侧与高压侧相电动势相位关系(同向或反 向)画出低压侧电动势的相量图,并画出 ,它指向的数字就是联结组别号。
uvE
画相量图时注意两点:
第 3章 三相变压器 Y,y0 联结组 Y,y6 联结组
Y,y0 含义:高、低压绕组均为星形连接,高、低压侧对应线电动势同相位。
Y,y6 含义:高、低压绕组均为星形连接,高、低压侧对应线电动势反相位。
低压绕组三相标志依次后移,可得到 Y,y4 、 Y,y8 联结组别。
低压绕组三相标志依次后移,可得到 Y,y10 、 Y,y2 联结组别。
第 3章 三相变压器 Y,d11 联结组 Y,d1 联结组
Y,d11 含义:高压绕组为 Y 接,低压绕组为 d 接,低压线电动势超前高压线电动势 30o 。
低压绕组三相标志依次后移,可得到 Y,d3 、 Y,d7 联结组别。
Y,d1 含义:高压绕组为 Y 接,低压绕组为 d 接,低压线电动势滞后高压线电动势 30o 。
低压绕组三相标志依次后移,可得到 Y,d5 、 Y,d9 联结组别。
第 3章 三相变压器
总之 :
对于 Y,y (或 D,d )连接,可得到 0 、 2 、 4 、 6 、 8 、 10 等六个偶数组别;
对于 Y,d (或 D,y )连接,可得到 1 、 3 、 5 、 7 、 9 、 11 等六个奇数组别。标准连接组别有 5 种:
Y,yn0 : 二次带中线构成三相四线制,作 400V 配电变压器供三相动力和单相照明负载。
Y,d11 : 用于低压侧电压超过 400V ,高压侧电压在 35kV 以下的变压器中。YN,d11 :用在高压输电线路中,高压侧可以接地,电压一般在 35~110kV 及以上。YN,y0 : 用在高压侧中性点需要接地的场合。Y,y0 : 用在只供三相负载的场合。
其中,前三种最为常用。
第 3章 三相变压器3.3 联结组别和磁路结构对相电动势波形影响
一、励磁电流与主磁通的波形关系
波形关系与0.1 i为正弦波时, 0i 将是尖顶波
0i 为正弦波时, 将是平顶波原因:磁路的饱和特性。
第 3章 三相变压器
尖顶波电流分解成基波和三次谐波 平顶波磁通分解成基波和三次谐波
根据数学中的级数理论,尖顶波和平顶波都可分解成基波和一系列奇次谐波。忽略幅值很小的五次及以上谐波情况下
03010 iii 尖 31 平
2. 非正弦波的分解
第 3章 三相变压器
tItIi
tItIi
tIi
3sin)240(3sin
3sin)120(3sin
3sin
m0303mW03
m0303mV03
03mU03
在三相系统中,三相三次谐波分量大小相等、相位相同。例如
3. 三次谐波的特点
W03V03U03 iii
4. 三次谐波的流通情况
03010sin1sin111sin1 iiieeueu 尖的产生外加
在单相变压器中:
在三相变压器中:
3i 能否流通,取决于三相绕组的连接方式。
一样可流过单相绕组,故单相变压器的空载电流为尖顶波。0103 ii 与
3 能否流通取决于三相铁心结构。
第 3章 三相变压器
能通过中线流通 能在三角形内部流通无中线, 不能流通3i
3i流通情况
3 能在各相独立的主磁
路铁心中流通,其值很大。组式
不能在“ Y 形”铁心中流通,只 能通过漏磁路流通,其值很小。
3心式
3流通情况
第 3章 三相变压器二、联结组别和磁路结构对相电动势波形的影响
1 . YN,y 联结时的电动势波形
一次侧有中线, i03能流通, i0 为尖顶波,Φ为正弦波, e 也为正弦波。 2 . Y,y 联结时的电动势波形
一次侧无中线, i03 不能流通, i0 为
正弦波, Φ 为平顶波, Φ= Φ1+Φ3
但 Φ3 能否流通取决于铁心结构:
( 1 )对于组式变压器:Φ3能在铁心中流通, Φ= Φ1+Φ3
11 e33 e 31 eee 为尖顶波
E3 可达 50%E1 ,使 e 最大值升高很多,可能击穿绕
组绝缘,因此,三相组式变压器不采用 Y,y 联结。
第 3章 三相变压器
Φ3 只能通过磁阻很大的漏磁路闭合,Φ3很小,Φ基本为正弦波, e 基本为正弦波。
( 2 )对于心式变压器:
但Φ3 通过油箱壁时将产生涡流损耗,造成局部过热,降低变压器的效率。
因此,只有小容量( 1800kVA以下)三相心式变压器才可以采用 Y,y 联结。
一次 D 联结, i03能在三角形内部流通,故 i0 为尖顶波,Φ为正弦波, e 为正弦波。
3 . D,y 联结时的电动势波形
4 . Y,d 联结时的电动势波形 一次 Y 接无中线, i03=0 , i0 为正弦波,Φ=Φ1+Φ3 为平顶波;
其中Φ3 在二次绕组中产生 e23 ,并在 d 接绕组内产生 i23 ;
i23建立的磁通Φ23 将大大削弱Φ3 的作用,
因此合成磁通和电动势均接近正弦波。
第 3章 三相变压器
i23 对 Φ3去磁作用
从磁动势平衡关系来看 :
由于一次侧没有 i03 与二次侧 i23 相平衡,因此
二次侧 i23起励磁电流作用,此时变压器的主磁
通由一次侧 i01 与二次侧 i03共同建立,其效果与
一次侧单方面提供尖顶波励磁电流的效果是相同
的。
23E 903滞后
R2<<X23
23I 23E 90近滞后
23I23 与 同相
第 3章 三相变压器
二次 y 接带中线,负载时为 i23 提供通路,与 Y,d 联结类似,可以改善
电动势波形。但由于负载阻抗较大, i23很小,因此电动势波形改善不多。
这种联结与 Y,y 联结一样,只适用于容量较小的三相心式变压器,组式变压器不能采用。
5 . Y,yn 联结时的电动势波形
结论( 1 )因磁饱和: Φ 为正弦波时, i0 为尖顶波;若 i0 为正弦波,则 Φ 为平顶波。
尖顶波电流或平顶波磁通可以看成是由基波和三次谐波组成。
( 2 )为了使相电动势为正弦波,主磁通应为正弦波,这就要求励磁电流为尖 顶波,即要求变压器能为三次谐波电流提供通路。
第 3章 三相变压器
( 5 )无论相电动势中有无三次谐波分量,线电动势中都没有三次谐波分量。 带中线的星形联结绕组,其线电流(即相电流)中有三次谐波分量; 三角形联结绕组,其相电流中有三次谐波分量,线电流中没有三次谐波分量。
( 4 ) Y,y 联结的三相变压器,没有三次谐波电流通路,而含有三次谐波磁通分量。 对于心式变压器:其三次谐波磁通成为很小的漏磁通,故相电动势接近正弦波; 对于组式变压器:其三次谐波磁通成为较大的主磁通,故相电动势波形发生严 重畸变,产生过电压现象。
所以小容量心式变压器可以采用 Y,y 联结,组式变压器不能采用 Y,y 联结。
( 3 )单相变压器和采用 YN,y 、 D,y 、 Y,d 联结的三相变压器能为三次谐波电流 提供通路,因此它们的主磁通及相电动势为正弦波。 所以大容量变压器多采用 Y,d 或 D,y 联结。
第 3章 三相变压器
本章结束