变压器的建模与特性(第2部分)

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1、第5章变压器的建模与特性分析（三相变压器）国内外电力变压器均采用三相制，故三相变压器应用最为广泛。当三相负载对称，则一二次绕组各相电压和电流大小相等而相位互差120度，各相参数也相同。对三相变压器的研究。只须取其一相按单相变压器进行分析即可。单相变压器的基本方程式、等效电路、相量图及各项运行性能分析，完全适用于三相变压器。本节只讨论三相变压器特有的问题：如三相变压器的联结方式和磁路结构、电路系统及它们的不同组合对绕组感应电动势的影响。1A、三相变压器的磁路结构各相磁路彼此独立，自成回路，三相磁路磁阻相同。当一次侧外施对称三相电压时，三相主磁通是对称的，因

2、而三相励磁电流也是对称的。优点是制造及运输方便，备用变压器容量小，只需一台单相变压器即可。适用于特大型变压器。缺点是体积大，用材多，成本高。三相变压器三相组式变压器(独立磁路系统)三相心式变压器(相关磁路系统)一、组式变压器的磁路三台相同的单相变压器，按一定的规律接线，组成一台三相变压器，称三相变压器组或三相组式变压器。图5.32三相组式变压器的磁路XYZ三相组式变压器的特点：5.8三相变压器的特殊问题2图5.33三相心式变压器的磁路二、心式变压器的磁路用铁轭把三相铁心柱联在一起组成的三相变压器，称三相心式变压器。三相心式变压器的特点：其铁心结构是从组式

3、变压器演变而来。如果将三台单相变压器合并成(a)，当一次侧外施对称三相电压时，三相主磁通是对称的，它们的瞬时表达式为显然，中间铁心柱内的合成磁通为：因此，可将中间铁心柱省掉成为(b)；进一步简化再将三个铁心柱布置在一个平面成为(c)。即为三相心式变压器铁心。ΦaΦbΦcΦa+Φb=-Φc其特点是每相磁路都要借助另外两相的磁路闭合，故它属于相关磁路系统。心式铁心中间的B相磁路短，磁阻小，励磁电流也小一些，造成三相励磁电流不平衡。但因为励磁电流很小，这种不平衡对变压器负载运行的影响可略去不计。三相心式变压器具有省材、效率高、体积小、维护简单等优点，获得广泛应

4、用。3B、三相变压器的联结方式与联结组图5.25三相变压器的联结法a、三相变压器的联结组别的引入绕组名称首端(高压侧)末端(低压侧)星形联结三角形联结中点原边绕组A、B、CX、Y、ZYDN付边绕组a、b、cx、y、zydn原、付边采用不同的联结方式以及各绕组端子的不同选择（首/尾端）、绕组绕向及每相绕组所处铁心柱不同，导致了原、付边线电势之间的相位有所不同，使三相变压器还可以改变原、付边线电势之间的相位。4在两台三相变压器并联运行或采用主变压器和同步变压器的三相相控变流器中，熟悉三相变压器的组别是正确使用变压器的前提。在三相变压器中，通常采用组别来表示三

5、相变压器原、副方线电压之间的相位差：，该角度是30˚的倍数，恰好与时钟钟面上小时之间的相位角一致，因此，一般以“时钟表示法”表示三相变压器高、低压绕组线电势之间的相位关系即组别号。组别的具体确定方法：将高压侧线电势作为长针，始终指向“12”，低压侧线电势作为短针，它所指向的数字即为三相变压器的联结组别号。该号乘以30˚即为二次侧电动势相量滞后一次侧电动势相量的电角度。b、三相变压器的联结组别的确定1、单相变压器的联结组别同名端的概念：当同一铁心上绕有两个线圈时，为了反映同一铁心上两个线圈之间的绕向关系，通常引入“同名端”的概念。5同名端表示：同一铁心上的

6、两个线圈被同一磁通所匝链，当磁通交变时，任何时刻两个绕组的感应电动势都会在某一端呈现高电位的同时，在另外一端呈现出低电位。借用电路理论的知识，把原边、副边绕组中同时呈现高电位(低电位)的端点称为同名端，用“*”来表示，见图5.26。图5.26两个线圈的同名端对于单相变压器，高压绕组的首端标记为A、尾端标记为X；低压绕组的首端标记为a、尾端标记为x。规定：电势的正方向由首端指向尾端。在变压器中，可以采用同名端标为首端，也可以采用非同名端标为首端。图5.27a、b分别给出了这两种情况下原、副方电势之间的相位关系。图5.27单相变压器不同标注时线圈之间的相位关

7、系组别为I，i0组别为I，i6组别号中，前一个I代表一次绕组，后一个i代表二次绕组钟点数。62、三相变压器的联结组别通过单相变压器原、副方电势（或三相变压器原、副方相电势）之间的相位关系便可以进一步确定三相变压器原、副线电势之间的相位关系，即联结组别。（1）对于Y/Y联结三相变压器假定Y/Y联结的三相变压器按图5.28a接线，图中，位于上下同一直线上的高、低压绕组表示这两个绕组套在同一铁心柱上，其绕组相电势要么同相要么相反相，并采用同名端标为首端的标注方法。图5.28Y，y联结的三相变压器AXCZaxczbyEabEAB30ºAXZaxczbyEab7确

8、定三相变压器组别的一般步骤：（1）画出高压侧绕组的电势相量图；（2）将a点和A点