《航空电机学》课件第6章三相变压器与特殊变压器

1、第六章 三相变压器与特殊变压器16.1三相变压器的基本结构2 6.2 三相变压器的绕组连接法及组别变压器可以变电压、变电流、变阻抗，还可以变相位 单相变压器1、2次侧可同相、反相 三相变压器的1、2次侧均有A、B、C三相绕组，它们之间的不同的联结方式可改变变压器的1、2次侧的相位。3变压器绕组首、末端的标志 4绕组的极性： 同极性(名)端：由于变压器高、低压绕组交链着同一主磁通，当某一瞬间高压绕组的某一端为正电位时，在低压绕组上必有一个端点的电位也为正，则这两个对应的端点称为同极性端，并在对应的端点上用符号“ 或*”标出。 注意：绕组的极性只决定于绕组的绕向，与绕组首、尾端的标志无关。规定绕组

2、电动势的正方向为从首端指向末端。5当同一铁心柱上高、低压绕组首端的极性相同时，其电动势相位相同。当首端极性不同时，高、低压绕组电动势相位相反。6 变压器高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差，通常用时钟法来表示，称为变压器的联结组。即把高压绕组的线电动势相量作为时钟的长针，且固定指向12的位置，对应的低压绕组的线电动势相量作为时钟的短针，其所指的钟点数就是变压器联结组的标号。 变压器连接组别定义7单相变压器绕组的标志方式对于单相变压器，当高、低压绕组电动势相位相同时，联结组为I，I0，其中I，I表示高、低压绕组都是单相绕组。当高、低压绕组电动势相位相反时，其联结组为I，I6。 8三相绕组的连接

3、方式 对于三相变压器，不论是高压绕组还是低压绕组，我国主要采用星形连接（Y连接）和三角形连接（D连接）两种。三相绕组的连接方式及相量图9 1、Y，y接法Y，y0Y，y66.2.1 三相变压器的连接组别Y，y4；Y，y8；Y，y10；Y，y2 ？c a b102、Y，d接法:Y，d11Y，d1改变极性端和相号的标志，得到Y，d3、Y，d5、Y，d7、Y，d9奇数组别D，d接法可以得到与Y，y接法相同的偶数组别，D，y接法也可以得到与Y，d接法相同的奇数组别。 11绕组的极性只表示绕组的绕法，与绕组首末端的标志无关；高、低压绕组的相电动势均从首端指向末端，线电动势从A指向B； 同一铁心柱上的绕组（

4、在连接图中为上下对应的绕组），首端为同极性时相电动势相位相同，首端为异极性时相电动势相位相反；相量图中 A、B、C 与 a、b、c 的排列顺序必须同为顺时针排列，即原、副方同为正相序；对于Y,y连接而言,可有0,2,4,6,8,10六个偶数的联结组号.对于Y,d而言,可有 1,3,5,7,9,11六个奇数的联结组号.12 单相和三相变压器有很多联结组别，为了避免制造与使用时造成混乱，国家标准规定： 1） 单相双绕组变压器有一个标准联结组I，I0。 2）三相双绕组变压器有5种标准联组 Y,yn0、Y,d11、YN,d11、YN,y0、 Y,y0。 应用于不同配电场合。6.2.2变压器的标准联结组

5、联结组6.3 三相变压器空载电势波形 在分析单相变压器的空载运行时指出，当外加电压 是正弦波时，主电势 、 和主磁通 应按正弦规律变化。由于磁路存在着饱和现象，当主磁通为正弦波时，励磁电流 为尖顶波，其中除基波外还主要包含有三次谐波。 在三相变压器中，三次谐波电流在时间上相位相同。即 可见，在三相中三次谐波电流是同相位的，所以，它的流通与否与三相绕组的连接方式有关。14如果三相变压器的原边绕组为YN或d接法，则相同相位的三次谐波电流可以流通，各相磁化电流为尖顶波。在这种情况下，不论副方是y接法或d接法，铁心中的主磁通均为正弦波，因此各相电动势也为正弦波。 当三相变压器的原边绕组为Y接法时，没有

6、中线，励磁电流的三次谐波不可能在原绕组流通，因而励磁电流没有三次谐波，而励磁电流中的五、七等谐波的幅值很小，可以忽略不计。因此当三相变压器的原绕组为Y接法时，各相绕组的励磁电流基本上是正弦的。 励磁电流为正弦的，则主磁通必然是非正弦的。主磁通的波形是一个平顶波，除基波外，还包含三、五、七等谐波。 平顶的主磁通将在原、副绕组中产生三、五、七等谐波电势，使电势的波形发生畸变，原、副绕组中的电势波形不再是正弦的，而是非正弦的。其中，三次谐波电势与基波电势相叠加，使电势的波形变为非正弦的尖顶波。其幅值可比基波高出45%60%，对绝缘不利。三次谐波磁通的大小及其对电势波形的影响，与三相变压器的磁路系统及

7、副绕组的连接方法有关。 Y/y连接的三相变压器（无中线） 三相变压器组 在三相变压器组中，各相绕组中的三次谐波磁通，通过各自的铁芯而闭合，互不影响。三相变压器组中的三次谐波的幅值较大，电势的波形畸变严重。各相的三次谐波相电势是同相位的，各相线端对三次谐波相电势是等电位点，所以初、次线电势中不存在三次谐波电势。这样初级线电势为正弦波与外加正弦线电压平衡；次级提供给负载的线电压也是正弦波。但相电势为尖顶波对绝缘不利，故三相变压器组不宜采用Y/y连接。三铁心柱变压器各相绕组产生的三次谐波磁通大小相等，在时间上同相，不能经铁芯而闭合，只能经过变压器的外壳、油或空气构成闭合回路，其磁阻较大，使三次谐波磁

8、通大为减少，三次谐波相电势也很小。但三次谐波磁通在油箱壁中引起的铁损耗，引起局部发热，降低了变压器的效率。故三铁心柱变压器可采用Y/y连接，但容量不能很大（小于1000kVA) 。一定要想办法提供三次谐波电流的通道！Y/yn连接方法（副边有中线） 空载时，副边开路，三次谐波电流没有通路，则这种接法和Y/y连接一样，仅在三铁心柱变压器中采用，三相变压器组仍不能采用。 负载时次级绕组中由三次谐波相电势产生的三次谐波电流能经中线而闭合。但是三次谐波电流经负载构成回路，会产生较大的压降，需要由三次谐波相电势来平衡，因而产生一定的三次谐波电流所需的三次谐波相电势和三次谐波磁通较大。故相电势波形只是得到一

9、定的改善。Y/d连接方法 三次谐波磁通 将在次级绕组产生同相位的三次谐波相电势 、 、 ,同相位的三次谐波相电势将在次级绕组回路中形成环流 ，绕组的电抗比电阻要大得多，因此 滞后 近于90，也就是说， 产生的磁通 与原 相位几乎相反，从而大大削弱 ，使主磁通接近正弦波，电势波形大为改善。 在Y/d连接中，由初级提供了磁化电流的基波分量，由副方提供了磁化电流的三次谐波分量，其作用与由初级单独提供尖顶波磁化电流是等效的。 大容量电力变压器中，当需要一、二次绕组为Y/y连接时，在铁芯上往往加一个d接法的第三绕组，它不带负载，主要目的是用以提供三次谐波电流的通路，以保证主磁通接近正弦波，改善电势波形。

10、结论 当三相变压器的原绕组接成Y形时，空载电流的波形是正弦形的，而主磁通的波形是非正弦形的，除基波外，还含三次谐波。 Y/y连接的三相变压器组中的三次磁通谐波大，电势波形畸变大，三相三铁心柱变压器中的三次谐波磁通小，电势波形畸变小。 原边绕组为YN、d接法或采用Y/d连接方法使三次谐波磁通大为削弱，电势波形得到改善。这是因为提供了三次谐波电流的通道。6.4 三相变压器的并联运行背景 变压器的并联运行可以减少备用容量、提高供电的可靠性，并可根据负载变化来调整投入运行的变压器的台数，以提高运行效率。变压器理想并联运行的标志空载时，各变压器之间不产生循环电流（环流）。负载时，各变压器所分担的负载电流

11、应该与它们的容量成正比。各变压器原、副边的额定电压相等，即变比相等；各变压器的连接组号相同；各变压器的短路阻抗标幺值相等。 实际运行中第2个条件必须严格保证，其它两条允许稍有变动。变压器理想并联运行的条件 如何满足并联运行的条件 各台变压器所承担的负载电流的实际值与该变压器的短路阻抗成反比。 由于各台变压器的容量不同，所以负载电流的大小并不能表示负载分配的合理性。 三相变压器的并联运行 分析一下负载电流的标幺值 各台变压器所承担的负载电流的标幺值也与该变压器的短路阻抗标幺值成反比。理想的负载分配应该是各台变压器的电流标幺值相等。三相变压器的并联运行 为了保证各台变压器所承担的负载合理，规定并联

12、运行的各变压器的短路阻抗标幺值相差不应大于10%。在实际使用中，为使设备充分利用，应取容量大的变压器的短路阻抗标幺值小些，即让它首先达到满载。 由于容量相近的变压器的阻抗标幺值相差较小，因此，一般并联运行变压器的容量比不超过3:1。29原、副边共用一部分绕组的变压器 1.电压、电流的关系 1）变比： 2）磁势平衡式：ka1降压； ka1时，实际上 I1+I =I2 从输出看： S2 = U2I2 = Uax(I1+I)= Uax I1+ Uax I 定义：传导容量 S传导= Uax I1 绕组容量（电磁容量） S电磁= Uax I 从输入看： S1 = U1I1 =（UAa + Uax）I1

13、= UAa I1+ Uax I1 传导容量： S传导=Uax I1 绕组容量（电磁容量） S电磁= UAa I1双绕组变压器接成自耦变压器323 自耦变压器的优缺点优点：1）重量轻、体积小、造价低；2）损耗小，效率高3） kA越接近于1，传导容量越大，优点越明显缺点： 初次级无隔离，有电的联系4 自耦调压器 把自耦变压器的副边绕组匝数做成可调的， 副边输出电压可以调节.33电压互感器和电流互感器 电压互感器和电流互感器又称仪用互感器，是电力系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同。 使用互感器的目的是： 1与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压、大电流； 2使测量回路与被测回路隔离，以保障工作人员和测试设备的安全； 3为各类继电保护和控制系统提供控制信号。 34当忽略漏阻抗时： 被测电压： U1=KuU2 电压互感器副边的额定电压都统一设计成100V。 6.5.2 电压互感器：35 电压互感器误差（包括变比误差和相位误差） 电压互感器按准确度的高低分为0.2、0.5、1和3四个等级。数字越小，准确度越高。 在使用电压互感器时应注意： 1副方不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组； 2副方应可靠接地； 3副方接入的阻抗不得小于规定值，以减小误差。366.5.3 电流互感器尽量减小励磁电流如果将