电机学孔旭东清华出版社第3章

目录第一节12第二节3第三节4第四节第3章三相变压器三相变压器在对称稳态运行时,只取其中一相进行分析，前面的分析方法和结论都适用。三相变压器特有的问题与铁心结构相关的磁路系统绕组联结方式和相应的联结组空载电动势波形并联运行3.1三相变压器的磁路系统三相变压器按其磁路系统主要分为两种：三相变压器组三相心式变压器三相变压器组由三台相同的单相变压器按照一定的绕组联结方式构成。特点：各相磁路彼此无关，各相主磁通都有自己独立的通路。三铁心柱变压器特点：各相磁路是彼此相关的，各相磁通都以另外两相的磁路作为自己的回路a)单相芯式铁心的合并

b)铁心的演变c)三相芯式铁心

可见，此时的各相磁通之间是相互联系的，即：

3.2三相变压器的绕组联接组别三相绕组接线有：星形联结、三角形联结星形联结记作：“Y”或“y”

三角形联结记作：“D”或“d”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AXA、B、CX、Y、ZN低压绕组axa、b、cx、y、zn绕组标记：

变压器的同一相高、低压绕组都是绕在同一铁芯柱上，并被同一主磁通链绕，当主磁通交变时，在高、低压绕组中感应的电势之间存在一定的极性关系。

同名端：

在任一瞬间，高压绕组的某一端的电位为正时，低压绕组也有一端的电位为正，这两个绕组间同极性的一端称为同名端，记作“˙”。1.高低压绕组中电势的相位联结组别

通过变换变压器绕组的联接方式，改变变压器原副边感应电势或电压的相位。变压器联结组别用时钟表示法表示。规定：各绕组的电势均由首端指向末端，高压绕组电势从A指向X，记为“ÈAX”，简记为“ÈA”，低压绕组电势从a指向x，简记为“Èa”。把高压绕组线电势作为时钟的长针，永远指向“12”点钟，低压绕组的线电势作为短针，根据高、低压绕组线电势之间的相位指向不同的钟点。单相变压器高、低压绕组电势相位关系只有同相位和反相位两种，因此只有同相变压器和反相变压器。时钟表示法：同相变压器记作“Ⅰ，Ⅰ0”反相变压器记作“Ⅰ，Ⅰ6”2.三相变压器的联结组三相变压器的高、低压绕组，都既可以联成星形，也可以联成三角形。同一铁心柱上的高、低压绕组，可以是同一相的，也可以是不同相的。高、低压绕组的联结方式就有各种不同的组合，每种组合称为一种联结组。三相变压器的联结组同一铁心柱上的高、低压绕组可以是不同相的。三相变压器的联结组同一铁心柱上的高、低压绕组间存在极性关系（同名端）。同一侧的三相绕组之间也有极性问题。如果分别从三相绕组的某个出线端子流入电流，在各相心柱中产生的磁通方向都能指向同一磁路节点，则这三个出线端子为同名端，仍用“·”表示。星形联结

星形联结的三相绕组特点：三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出，就形成了三相四线制了，表示为YN或yn。绕组联结图绕组按相序从左到右排列两种D联结方式绕组联结图三相变压器联结组别

确定三相变压器联结组别的步骤是：①根据三相变压器绕组联结方式（Y或y、D或d）画出高、低压绕组接线图（绕组按A、B、C相序自左向右排列）；②在接线图上标出相电势和线电势的假定正方向③画出高压绕组电势相量图，根据单相变压器判断同一相的相电势方法，将A、a重合，再画出低压绕组的电势相量图（画相量图时应注意三相量按顺相序画）；④根据高、低压绕组线电势相位差，确定联结组别的标号。例题1例题2*Yy联结组别总结

Y,y联结的三相变压器，共有Y,y0、Y,y4、Y,y8、Y,y6、Y,y10、Y,y2六种联结组别，标号为偶数。例题3

Y/d-11连接组

例题4(a)接线图(b)相量图

Y/d-3连接组

(a)接线图(b)相量图

Y/d-9连接组

*Yd联结组别总结

Yd联结的三相变压器，共有Y,d1、Y,d5、Y,d9、Y,d7、Y,d11、Y,d3六种联结组别，标号为奇数。标准联结组别

为了避免制造和使用上的混乱，国家标准规定对单相双绕组电力变压器只有Ⅰ,Ⅰ0联结组别一种。对三相双绕组电力变压器规定只有Y,yn0、Y,d11、YN,d11、YN,y0和Y,y0五种。标准组别的应用Y,yn0组别的三相电力变压器用于三相四线制配电系统中，供电给动力和照明的混合负载；Y,d11组别的三相电力变压器用于低压高于0.4kV的线路中；YN,d11组别的三相电力变压器用于110kV以上的中性点需接地的高压线路中；YN,y0组别的三相电力变压器用于原边需接地的系统中；Y,y0组别的三相电力变压器用于供电给三相动力负载的线路中。3.3三相变压器的空载电动势波形变压器铁心通常处于饱和状态，因此产生正弦变化的主磁通

所需的励磁电流i0为尖顶波，其中含有基波和一系列谐波，谐波中以3次谐波i03最为显著。当励磁电流i0为正弦波时，主磁通

将为平顶波，其中含有较强的3次谐波磁通

3

。Yy联结的变压器励磁电流为正弦波.三相变压器组各相磁路独立，3次谐波磁通

3可经铁心闭合。幅值较高的尖顶波形的相电动势，对变压器绝缘材料构成很大威胁。因此，三相变压器组不采用Yy联结。

平顶波主磁通产生的电动势波形Yy联结的变压器三相心式变压器3次谐波磁通的路径各相磁路有关联，3次谐波磁通

3不能经过铁心闭合。

3所通过路径的磁阻很大，因此其数值并不大，所感应的3次谐波电动势e3的幅值也不大。因此，主磁通及相电动势都接近正弦波。Dy和Yd联结的变压器线电流中没有3次谐波。

三相交流绕组Y或D接法时，3次谐波及3的倍数次谐波电动势在时间相位上相同，故三相线电动势中无3次或3的倍数次谐波3次谐波磁通感应的3次谐波电动势，会在三角形联结的绕组回路中产生3次谐波电流i3

。i3起励磁作用，使主磁通和电动势波形都接近正弦波。

为使三相变压器的主磁通和相电动势接近正弦波，不论是心式变压器还是变压器组，都希望有一侧的绕组接成D联结。3.4变压器的并联运行并联运行，是指一次绕组和二次绕组相同标志的出线端分别并联接到一、二次侧的公共母线上，共同对负载供电。并联运行示意图变压器的并联运行并联运行的优点并联运行时台数不宜过多：变压器台数多，变压器每台容量小，效率低、费材料、占地面积大、操作不方便。负载变化大时，可以提高效率，节约电能，改善功率因数；便于检修变压器，减小备用变压器容量，节约投资；随着负载需求增加变压器的台数，更为经济。变压器的并联运行并联运行时的理想状态空载时，各变压器之间没有环流；负载时，各变压器按照其额定容量合理地分担负载，且各变压器负载电流的相位相同。变压器的并联运行并联运行时需要满足的三个条件一、二次额定电压分别相等，即额定电压比相等；二次对一次线电压的相位差相同，或者说联结组标号相同；短路阻抗标幺值相等（大小和阻抗角都相等）。变压器的额定电压比不相等时空载和负载时两台变压器之间都存在循环电流；变比相差不多，但循环电流却较大；循环电流占用变压器的容量，增加损耗。变压器的并联运行为了限制循环电流，规定并联运行的变压器变比相差必须小于0.5%。，由于是相量差，所以不但要求电压的有效值相等，而且要求相位也相同。为限制循环电流，应减小电压差。

如果两台并联运行三相变压器的电压比相同，但连接组标号不同，等于二次侧额定电压大小不变，相位不同。例如，Y/y-0和Y/△-11的两台三相变压器并联运行，其副边绕组的感应电动势相量图如图所示。联结组标号不相同时联结组标号不相同时相位差为30

时，电流就可达额定电流的几倍。不同联结组标号的变压器绝对不允许并联运行。则使变压器严重发热，烧毁并联运行时的负载分配考虑三个条件中的第①、②个条件都满足，仅第③个条件（短路阻抗标幺值相等）不满足的情况；研究并联运行时的负载分配的问题。并联运行时的负载分配用简化等效电路分析负载分担情况图中，Zkα、Zkβ、Zkγ分别为变压器α、β、γ的短路阻抗。

并联运行时的负载分配负载电流与短路阻抗成反比。并联运行时的负载分配并联运行的各变压器的负载因数与其短