电机学课件第3章

1、大学电气工程与自动化学院电机学教研组电机学多媒体课件系列电机学多媒体课件系列2007.1第一篇第一篇 变变 压压 器器第三章第三章 三相变压器及运行三相变压器及运行2第三章第三章 三相变压器及运行三相变压器及运行3.1 三相变压器的磁路3.2 三相变压器的连接组 3.3 三相变压器连接组及磁路对电动势波形的影响3.4 变压器的并联运行3.5 互感器目目 录录33.1 3.1 三相变压器的磁路三相变压器的磁路一、各相磁路彼此独立一、各相磁路彼此独立CZcBYbAXa 三相组式变压器三相组式变压器: :三个完全相同的三个单相变压器三个完全相同的三个单相变压器按一定方试作三相联接，构成三相组式变压器

2、。按一定方试作三相联接，构成三相组式变压器。特点特点: :三相电路相关，三相磁路独立三相电路相关，三相磁路独立40cba每一每一相相铁心柱的主磁通均以其它两相为回路铁心柱的主磁通均以其它两相为回路. .二、各相磁路彼此相关二、各相磁路彼此相关三相芯式变压器三相芯式变压器: :从三个单相从三个单相变压器变压器铁心合并成铁心合并成5三相芯式磁路变压器特点三相芯式磁路变压器特点: :三相的电路三相的电路相关相关三相磁路也彼此三相磁路也彼此相关相关磁路长短不一，磁路长短不一， 励磁电流占很小比例，励磁电流占很小比例， 影响不大影响不大AXaxBYbyCZczuvw63.23.2三相变压器的联接组三相变

3、压器的联接组一三相变压器的连接法一三相变压器的连接法高压高压绕组绕组: :首端由首端由A A、B B、C C表示，表示， 末端由末端由X X、Y Y、Z Z表示；表示；低压低压绕组绕组: :首端由首端由a a、b b、c c表示，表示， 末端由末端由x x、y y、z z表示。表示。 星形连接星形连接: “Y”， 中点引出为中点引出为“YN”2 2、三相变压绕组的接法、三相变压绕组的接法星形连接星形连接“Y”1绕组首末端标志绕组首末端标志:7三角形连接三角形连接: :“ ”， 有顺接、逆接有顺接、逆接BYCZAXCZBYAX:逆接顺接三角形连接三角形连接8二、连接组别及标准连接组二、连接组别及

4、标准连接组1.同极性同极性(名名)端：端： 任一瞬间两绕组电位变任一瞬间两绕组电位变化规律相同端称为同极性化规律相同端称为同极性端，用符号端，用符号“”标出。标出。9连接组别连接组别: : 反映三相变压器连接方式及一、二反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或线电压）的相位关系，与绕组次线电动势（或线电压）的相位关系，与绕组的绕向、首末端标志、连接方式有关。的绕向、首末端标志、连接方式有关。时钟表示法时钟表示法: : 作为时钟的分针，指向作为时钟的分针，指向1212点，点， 作为时钟的时针，其指向的数字就是变压器的作为时钟的时针，其指向的数字就是变压器的连接组别号。连接组别号。ABEabE

5、2 2、连接组别及时钟表示法、连接组别及时钟表示法通过画相量图来判别变压器连接组别通过画相量图来判别变压器连接组别10) 0,(12,:iIiI或连接组别为高、低压绕组的电动势同相位。高、低压绕组的电动势同相位。3. 3. 单相变压器的组别单相变压器的组别a) 首端极性相同时首端极性相同时116,iI连接组别为b) 首端极性不同时首端极性不同时高、低压绕组电动势相位相反高、低压绕组电动势相位相反xa121 1）、）、Y Y，y y接法接法4 4、三相变压器绕组的联接组别、三相变压器绕组的联接组别13142 2）、）、Y Y，d d接法接法15161718由上可得：由上可得：Y Y，y y（或（

6、或D D，d d）连接有）连接有0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六组别等六组别Y Y，d d（或（或D D，y y）连接有）连接有1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六组别等六组别国家标准国家标准: :Y,yn0Y,yn0、Y,d11Y,d11、YN,d11YN,d11、YN,y0YN,y0和和Y,y0Y,y0连接组连接组为三相双绕组电力变压器的为三相双绕组电力变压器的标准连接组别标准连接组别。其中最为常用：其中最为常用：Y,yn0 Y,yn0 连接的二次绕组可以引出中线，成为连接的二次绕组可以引出中线，成为三相四线制三相四线制， 用作配电变压器时可兼用作配电变

7、压器时可兼供动力和照明负载供动力和照明负载。Y,d11 Y,d11 连接用于低压侧电压超过连接用于低压侧电压超过400V400V的线路中。的线路中。YN,d11YN,d11连接主要用于连接主要用于高压输电线路高压输电线路中，使电力系统的高压中，使电力系统的高压 侧可以接地。侧可以接地。19课时小结课时小结1、三相变压器的磁路及其特点？（组式、三相变压器的磁路及其特点？（组式、芯式）芯式）2、变压器的连接组别及时钟表示法、变压器的连接组别及时钟表示法?3、三相变压器连接组别的判断方法？、三相变压器连接组别的判断方法？（重点）（重点）4、书面作业、书面作业P56：3-1、3-2203.3 3.3

8、三相变压器绕组联接及其三相变压器绕组联接及其磁路系统对电动势波形的影响磁路系统对电动势波形的影响0ia)a)单相变压器空载运行单相变压器空载运行: :主磁通主磁通 m正弦波正弦波( (使使 E E2 2 为正弦波为正弦波) )外施电压外施电压 U U1 1正弦波正弦波空载电流空载电流i i0 0尖顶波尖顶波i i0 0存在：存在：i i1 1( (正弦）正弦） i i3 3及各次高次谐波及各次高次谐波21b)b)在三相变压器系统在三相变压器系统三相三次谐波电流分量三相三次谐波电流分量同相位、等幅值同相位、等幅值, ,即：即： t3sin)120 tsin3(Ii t3sin)120- tsin

9、3(Ii t3sin303m3C303m3B33mmmAIIIi若若i i3 3可以流通，可以流通，m m为正弦波，为正弦波，E E 为正弦波为正弦波若若i i3 3不能流通，不能流通，m m为平顶波，为平顶波，E E 为尖顶波为尖顶波单相、三相单相、三相YN、三相、三相三相三相Y接法接法22一次侧一次侧Y接接i3=0im正弦波正弦波 m= 1+ 3+ 一一三相变压器组三相变压器组 Y,y Y,y 联接联接231. 1. 三相组式变压器三相组式变压器 3 3与与 1 1 磁路相同磁阻较小磁路相同磁阻较小 f3=3f1E3 相当大相当大(45(4560% E60% E1 1) )相电动势波形严重

10、畸变相电动势波形严重畸变产生过产生过电压电压, ,危害绕组的绝缘危害绕组的绝缘E1思考：思考：1、线电动势是什么波形？、线电动势是什么波形？ 2、是否可以接成、是否可以接成YN，y 和和 Y，yn运行？运行？结论：三相变压器组结论：三相变压器组不能采用不能采用Yy连接连接242.2.三相芯式变压器三相芯式变压器 注意：注意：但但 3经过油箱壁会产生涡流，引起局部发热，损耗经过油箱壁会产生涡流，引起局部发热，损耗增加。因此其容量一般不超过增加。因此其容量一般不超过1800KVA1800KVA 3 3磁路磁阻大磁路磁阻大 3 3小小 m m、E E 接近正弦波接近正弦波结论：三相芯式变压结论：三相

11、芯式变压器可以接成器可以接成Y，y连连（包括（包括Y，yn连接）连接）25二三相变压器组二三相变压器组Y,dY,d联接联接1.D,y1.D,y连接连接一次侧一次侧i i3 3可以流通可以流通m m为正弦波为正弦波 E E相相为正弦为正弦波波线电势为正弦波。线电势为正弦波。2.Y,d2.Y,d连接连接a) 一次侧一次侧Y接接i3不能流通，不能流通， m、E相相出现三次谐波分量。出现三次谐波分量。b) 二次侧二次侧 接，接， i3同相位、同幅值，形成同相位、同幅值，形成 环流环流c) 二次侧二次侧 i23 作为激磁电流，与一次侧基波电流共同建立作为激磁电流，与一次侧基波电流共同建立主磁场，主磁场，

12、m接近正弦波，接近正弦波， E相相为正弦波，为正弦波，E线线为正弦波。为正弦波。结论：结论：三相变压器存在一个三相变压器存在一个绕组，绕组，m、E近似为正弦波近似为正弦波26 大容量三相变压器需接成大容量三相变压器需接成YyYy时时 另加一套三角另加一套三角形绕组形绕组 提供磁化电流三次谐波分量提供磁化电流三次谐波分量 主磁通主磁通接近正弦波接近正弦波, ,相电动势接近正弦波。相电动势接近正弦波。 三三YyYy连接附加一组连接附加一组d d连接绕组连接绕组27变压器变压器i33相电动势相电动势应用应用Yy芯式芯式无无弱（走漏磁路）弱（走漏磁路）正弦正弦1800KVA1800KVA以上以上不可用

13、不可用Yy组式组式无无强（走主磁路）强（走主磁路）尖峰尖峰不用不用YN，y有（经中线）有（经中线）无无正弦正弦可用可用Y，yn有（经中线）有（经中线）无无正弦正弦可用可用( (不允许空载不允许空载) )Yd（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采用采用D接线可以改善相电动势波形接线可以改善相电动势波形四小结四小结283.4 3.4 变压器的并联运行变压器的并联运行二、并联运行的优点二、并联运行的优点1.1.能提高供电的可靠性能提高供电的可靠性2.2.提高系统的运行效率提高系统的运行效率3.3.减少初投资、减少备用容量减少初投资、减少备用容量一、并联运行的定义一、并联

14、运行的定义将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上次侧的公共母线上, ,共同向负载供电的运行方式。共同向负载供电的运行方式。29四、并联运行的变压器必须满足以下三个条件四、并联运行的变压器必须满足以下三个条件 1 1）各变压器的）各变压器的额定电压额定电压相等，即相等，即变比变比相等相等 2) 2) 各变压器的各变压器的连结组别连结组别相同相同 3 3）各变压器）各变压器短路阻抗短路阻抗的标么值相等的标么值相等 且且短路电抗与短路电阻短路电抗与短路电阻之比相等之比相等 三、变压器理想并联运行的条件三、变压器理想并联运行的条件1 1）空载时

15、并联各变压器二次侧间没有环流）空载时并联各变压器二次侧间没有环流 2 2）带负载后各变压器的负载系数相等）带负载后各变压器的负载系数相等3 3）负载时各变压器对应相的电流相位相同）负载时各变压器对应相的电流相位相同301 1、变比不同时形成环流、变比不同时形成环流( 并联变压器的并联变压器的变比差变比差0.5% )312 2、连接组别不同时形成环流、连接组别不同时形成环流 连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差30300 0，则二次线电压差为线电压的，则二次线电压差为线电压的51.8%51.8%，这么大的，这么大的电压差将产生电压差将产生几倍于额定电流

16、的空载环流几倍于额定电流的空载环流，会烧毁，会烧毁绕组，所以连接组别不同绕组，所以连接组别不同绝对不允许并联绝对不允许并联。3 3、短路阻抗标么值不等时、短路阻抗标么值不等时各台变压器所分配的负载与其短路阻抗标么值成各台变压器所分配的负载与其短路阻抗标么值成反比。为了充分利用变压器的容量，达到理想的负载反比。为了充分利用变压器的容量，达到理想的负载分配，并联运行变压器的分配，并联运行变压器的短路阻抗标么值差短路阻抗标么值差10%10% 32五、并联运行时负载分配的实用计算公式五、并联运行时负载分配的实用计算公式*:knNnkIINIIkINInIIIuSuSuSSSS负载分配与变压器的负载分配

17、与变压器的 SN 成正比，与成正比，与 UK 成反比。成反比。短路电压小的变压器短路电压小的变压器先满载先满载 并联变压器的最大容量之比不超过并联变压器的最大容量之比不超过3：1，短路电压，短路电压值尽可能接近，其差值值尽可能接近，其差值10%。*1:1:1:knkIIkInIIIuuunNnIINIIINISSSS总331I*kII*kIIII11:ZZ：075. 0107. 011II：933.0II例例1：两台变压器并联运行，额定容量两台变压器并联运行，额定容量S1N=6300kVA，SIIN=5000kVA，联接组均为，联接组均为Yy0，短路阻抗：，短路阻抗：ZkI*=0.07，ZkI

18、I*=0.075，U1N/U2N=35/6.3kV ，不计阻抗角差别。试计算，不计阻抗角差别。试计算并联组最大容量、最大输出电流、利用率。并联组最大容量、最大输出电流、利用率。解：解：由于变压器由于变压器I的短路阻抗标幺值小，先达到满载，令：的短路阻抗标幺值小，先达到满载，令：故有故有 34IINIIINImSSSkVA10965)5000933. 063001 (A9 .10043 . 631096532Nm2mUSI%04.975000630010965IIIm SSS两变压器并联组的最大容量两变压器并联组的最大容量 并联组最大输出电流并联组最大输出电流 并联组利用率并联组利用率 35试求

19、：试求：输出总负载输出总负载S=8000kVAS=8000kVA时，每台分担多少负荷？时，每台分担多少负荷？ 输出最大总负荷为多少？输出最大总负荷为多少？解：解：9 . 6/5 . 7/11:KIKII*kII*kIIIIUUZZ：INIIINII8000SSSI0.956II0.881INI3200KVAS1N2N/35/6.3kVUUKI6.9%UINII5600KVAS1N2N/35/6.3kVUUKII7.5%U例例2 2：某变电所有两台变压器并联运行：某变电所有两台变压器并联运行：I36变压器变压器I I先满载，令先满载，令NI32000.9563065KVASNII5600 0.8

20、814935KVASI1INIIINIISSSKIKII*kII*kIIII/11:UUZZ：IIKIKII/0.92UUNI0.9256008352KVASS37课时小结课时小结1、三相变压器的磁路及连接组别对电动势波形、三相变压器的磁路及连接组别对电动势波形的的影响影响？2、变压器并联运行的理想条件、变压器并联运行的理想条件?并联时如何满并联时如何满足这些条件？足这些条件？ （重点）（重点）3、变压器并联运行的负载分配？（重点）、变压器并联运行的负载分配？（重点）4、书面作业、书面作业P56：3-3、3-4 预约实验预约实验383.3. 互感器互感器、分类：、分类：电压互感器电压互感器电流互感器电流互感器、用途：、用途：扩大仪表的量程扩大仪表的量程起隔离作用，保证安全起隔离作用，保证