电机及变压器 第二章 三相变压器

1、 本PPT适合于电力工程或电站、变电厂等单位从事电气一次工作人员学习、交流，主要介绍变压器、电机相关一、二次知识、原理等内容。 可当学习笔记用。目前电力系统中，三相变压器应用最广泛。大部分三相变压器将三个铁心柱和铁轭联接成一个三相磁路，形成三相一体心式变压器。从运行原理来看，三相变压器在对称负载下运行时，各相的电流（电压）大小相等，相位相差120。第二章第二章 三相变压器三相变压器第一节 三相变压器的磁路结构一、三相变压器组的磁路三相变压器组磁路图磁通矢量图二、三相心式变压器的磁路 图a当绕组流过三相交流电时，通过中间铁心柱的磁通便是U、V、W三个铁心柱磁通的相量和。如果外接三相电源电压对称，

2、则三磁通的总和为零，中间铁心柱可以省去如图b。为了使结构简单、制造方便、减小体积、节省材料，将三相铁心柱的中心线布置在同一平面内，于是演变成常用三相心式变压器铁心如图c。这种现在实用的三相心式变压器铁心结构，两边两相磁路的磁阻比中间一相磁阻大一些。当外加三相电压对称时，各相磁通相等，但三相空载电流不等，中间那相空载电流小一些。在小容量变压器中表现较明显，一般两边电流等于中间电流的1.21.5倍，在大型变压器中其不平衡性较小，在计算空载电流时，可取三者算术平均值。因为空载电流较小，对变压器负载影响不大，与三相变压器组比较起来，非常经济的。三、三相五柱式铁心结构三相五柱式铁心结构四、渐开线式铁心结

3、构从总体结构上看，渐开线式铁心变压器体积小、重量轻、便于自动化生产。安的主要缺点是噪音较大。以上几种变压器铁心结构形式，三相心式铁心结构一顿饭用较普遍。三台单相变压器组成的变压器组只在特大容量时，炎运输方便而采用，一般很少使用。三相五柱式铁心结构有很多优点，大型变压器多数采用这种结构。渐开线式铁心结构由于机械化程度高，设备复杂，工艺要求高，目前应用还不多。第二节 变压器绕组的极性变压器绕组的极性是指变压器原、副绕组中的感应电动势之间的相位关系。一、单相变压器绕组的极性1、变压器绕组极性在同一交变磁通作用下，两绕组中同时产生感应电动势，在任何瞬间，两绕组中同时具有相同电动势极性的端子，称为同极性

4、端子（或同名端）。也就是当原绕组的某一端的瞬时电位为正时，副绕组也同时有一个电位为正的对应端子，这两个对应端子变称为同极性端。同理，原、副绕组余下另两个端子也称为同极性端。如上图，当磁通增大时，根据楞次定律判断原绕组中的感应电动势是1U1端为正即为高电位端。副绕组中的感应电动势是2U1端为正。则1U1和2U1端彼些是同极性端。同理，1U2和2U2两端电位同时为负，即低电位端。楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。2、同极性端的标志通常在对应的同极性端加一黑点“”或星号“*”。一台变压器原、副绕组绕向相同的

5、，对应端子是同极性端，绕向不同的，则地应的端子是异极性端。3、绕组端子的符号标志国家规定了高压绕组的端子标志，用1U1、1V1、2W1表示高压绕组的首端，用1U2、1V2、1W2表示高压绕组的末端。低压绕组的首末端也有规定，用2U1、2V1、2W1表示低压绕组的首端，用2U2、2V2、2W2表示低压绕组的末端。4、变压器组别表示法当两个绕组均取上端为首端，但两绕组绕向相反时，则1U1、2U2为同极性端。标示为I/I-6联接组。国家标准GB1094-79规定对单相变压器只采用I/I-12联接组。当两个绕组均取上端为首端，下端为末端，且两个绕组绕向相同时，1U1、2U1两个端子为同极性端。标为I/

6、I-12联接组（其中I/I表示单相变压器高、低压绕组）。二、单相变压器绕组极性的判别为了鉴别没有同名端或看不清绕组方向的变压器，可用电压表法、灵敏电流计法进行测量。1、电压表法工厂中常用36V照明变压器输出的36V交流电压进行测试，测试时既方便，又安全。用万用表中的电压挡选用适当的量程分别测出原、副绕组的电压值U1和U2，并将各端子进行标记，标记上1U1、1U2、2U1、2U2，然后联接原、副绕组任意两个端子。再用电压挡测量别外两端子之间的电压U3，如果U3=U1+U2，则说明1U1、2U2为同极性端，1U1和2U1为异极性端。如果U3=U1-U2，则1U2和2U2为同极性端。2、灵敏电流计法

7、灵敏电流计法要用一个直流电源和一个灵敏电流计。当合上开关S的瞬间，原绕组的自感电动势1U1为正，观察灵敏电流计PA的指针偏转方向，确定流入电流计的电流方向，以判断副绕组感应电动势高的是哪一端。灵敏电流计电流从“+”接线柱流入时，指针向右偏转，从“-”接线柱流入时，指针向左偏转。如图指针向右偏转，表示副绕组2U1端电动势为正。则1U1和2U1为同极性端。使用这种方法时，宜将高压绕组接电源，以便减少电流。而低压绕组接灵敏电流计，可以减少对电流计的冲击。将两绕组串联起来进行测试。测试时一定要进行两次，将串联的联接点调换一次。在两次测量中，电流计读数较大的一次，则联接点两端子为异极性端。读数较小（或为

8、零）的一次，则联接点两端子为同极性端。三、三相为压器绕组的极性及其判别三相变压器共有六个绕组，不但确定同极性端，还应该标明三相变压器三个原绕组和三个副绕组的首末端。三相变压器原、副组联接成星形或三角形时，绕组内的感应电动势互差120，变压器正常运行。如果当一相绕组接反，该相绕组产生的磁通会与另外两相绕组产生的磁通相互抵消，使得变压器空载阻抗变得很小，接入电源后会流过很大的电流而烧坏变压器。三相变压器绕组的首末端，通常称为绕向测定。即若将原绕组的1U2和1V2端子相联接后，在1U1和1V1间加电压U1，I1表示瞬间电流，箭头表示瞬间电流方向，表示瞬间磁通，箭头表示瞬间磁通方向。瞬间磁通在U、V两

9、绕组的铁心中闭合，在W相绕组中几乎不产生感应电动势，即电压表V的读数为零。这表明1U1、1V1同为首端或末端。若感应电动势E2=U2U1。则1U1、1V1中一个为首端，一个为末端。更换一相绕组后，重复上述过程。第三节 三相变压器绕组的联接三相变压器的原、副绕组，都可以采用星形联接和三角形联接。但有时也有采用V形联接的。一、星形（Y）联接变压器的原绕组采用星形接法时，将三相绕组的末端联接在一起，构成中性点N1，而将它的三个首端1U1、1V1、1W1三端子引出，接到三相电源上。这就是星形接法，用“Y”表示。这种接法，当绕组接入三相正弦交流电时，某一时刻电流从任意一相流入，由另两相流出时（或从任意两

10、相流入，由另一相流出时；或从任意一相流入，由另一相流出，这时有一相无电流），各相电流产生的磁通方向，在铁心中是一致的，感应电动势的方向也是一致的，变压器正常运行。二、三角形（）接法三相变压器原、副绕组的三角形（）接法是将原（或副）绕组间的首端和末端相互联接而成闭合的形式，再从三个联接点引出端线，接三相电源（或负载）。三角形接法可分为正相序接法和反相序接法。1、三角形正序接法即1U1-1V2、1V1-1W2、1W1-1U2。2、三角形反序接法即1U1-1W2、1W1-1V2、1V1-1U2。三、V形接法三台单相变压器，作为三相变压器组运行时，它的原绕组联接方法同三相心式变压器一样，可以接成星形，

11、也可以接成三角形。但三台变压器中有一台发生故障或有一台需要停止运行时，可以将两台变压器采用V形联接法联接，作三相运行。这种V/V接法称为V形联接。相当于/联接的三相变压器组中，拆除一台变压器。V形联接除用于/接法的三相变压器组的故障检修外，也有用在新建路上的。先用两台单相变压器作V形联接，待负载增加后，再用三台单相变压器作/联接。其主要缺点是副绕组电压略微不对称，并随负载增大而愈加严重。第四节 三相变压器的联接组一、Y/Y联接二、Y/联接1、Y/-1联接组2、Y/-11联接组我国规定了五种标准联接组，接线图如表所示。第五节 三相变压器的并联运行发电厂和变电站中，常采用两台或多台变压器并联运行方

12、式。一、变压器并联运行的优越性（1）保证了供电的可靠性（2）能提高运行的经济性 根据负载周期变化，调整并联运行变压器台数，使变压器负载系统对应效率的最大值。二、变压器并联运行必须满足的条件（1）并联运行变压器的原、副绕组的额定电压分别相等，即变比相等；差值不超过0.5%1%（2）并联运行变压器的短路电压相等；不超过10%（3）并联运行变压器的联接组别必须相同。三、变压器并联运行条件规定的原因1、变压器的变比不等时的并联运行（1）平衡电流的形成，从运行图中可以看出，变比略大的变压器产生较大电压，在两台变压器副绕组中产生电动势差E=E22-E21，会在两副绕组中形成环流I0。即平衡电流。大小为1）

13、增大空载损耗；2）当变压器有负载时，由于存在平衡电流，副绕组电动势高的（即变比小的）那台变压器输出电流增大，另一台变压器输出电流减小，若负载电流达到两额定值之和，就使前者的输出电流超过其额定值而过载，后者则输出电流小于其额定值而处于低负载运行。为提高变压器并联运行的效率，通常规定空载环流不超过额定电流的10%，变比差值的绝对值不应大于1%，有关变压器标准中要求不超过0.5%。计算公式为2、变压器短路电压不等时的并联运行（1）短路电压不等时变压器的外特性额定电流时，短路阻抗大的变压器输出电压较低，短路阻抗小的变压器输出电压较高。（2）变压器绕组内环流的产生短路阻抗大的输出电压低，短路阻抗小的输出

14、电压高，环流的结果使短路阻抗大的输出电流减小，短路阻抗小的输出电流增大。这样影响两台变压器对负载电流的分配。当两台变压器并联后，具有相同的输出电压和相同的电压降，等效电路当变压器并联运行时，负载电流的分配与各变压器的短路阻抗成反比。也就是说短路电压大的输出电流小，短路电压小的输出电流大。（3）并联变压器负载的分配当变压器并联运行时，负载电流的分配与各变压器的短路阻抗成反比。也就是说短路电压大的输出电流小，短路电压小的输出电流大。3、三相变压器并联运行的步骤三相变压器的并联运行，除满足变比相等，短路电压相等外，还要求并联运行的变压器有相同的联接组别和相同的联接相序。最好具有相同的容量。（1）两台

15、Y/Y-12联接组的并联 两台Y/Y-12联接组变压器闻联时，可先按相同相序接好原绕组，副绕组只接好中性点。然后用电压表分别测量副绕组出线端的三组同相端子。即测2U-2U、2V-2V、2W-2W的电压。若每次所得的读数均为0或极小，则说明出线端标号正确，可以将其并联，接入负载母线。若有一相接反时，一定有两次测得的电压值为副绕组的线电压值，那就要改变相序，重新测量，直到正确为止。（2）两台Y/-11联接组的并联 首先将原绕组接相同相序接好，再将2U和2U用导线联接，然后用电压表测量其它两组端点之间的电压值，计数若是0或极小，说明接线正确，出线端标号也正确，可以将其并联。对于维修后的变压器，特别要

16、注意其联接组别。联接组别不同的变压器是不能并联运行的。本章小结本章在前一章的基础上，具体叙述了三相变压器的磁路结构，变压器绕组极性判断的原理与方法，介绍了三相变压器绕组的几种联接法，重点讲述了三相变压器的联接组及三相变压器并联运行的条件。本章重要内容如下：一、三相变压器的磁路结构主要有两种：一是各相磁路没有直接关系的三相变压器组成的磁路；二是相磁路彼此有直接关系的三相心式变压器。不同的磁路结构，变压器的运行和经济效益是不同的。二、变压器绕组的极性就是指变压器原、副绕组感应电动势之间的相位关系。相位相同的端点称同极性端或同名端。绕组极性判断的依据是法拉弟电磁感应定律和楞次定律。判断变压器绕组极性的方法有电压表法和灵敏电流计法。三、三相变压器的原、副绕组都可以采用星形联接和三角形联接。采用星形、三角形接法时主要注意绕组的前、末端，即