三相变压器-ppt课件.ppt
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- 三相 变压器 ppt 课件
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1、变压器篇变压器篇三相变压器三相变压器(1)(1)掌握三相组式变压器和芯式变压器磁路特点;掌握三相组式变压器和芯式变压器磁路特点; (2)(2)掌握变压器组别,能用位形图判断连接组别;掌握变压器组别,能用位形图判断连接组别;(3)(3)掌握绕组连接方式掌握绕组连接方式( (电路电路) )和铁芯结构和铁芯结构( (磁路磁路) )对三相变压器空对三相变压器空载电动势波形的影响载电动势波形的影响 ;(4)(4)了解对称分量法是分析变压器的各种不对称运行情况的有效了解对称分量法是分析变压器的各种不对称运行情况的有效方法,知道中点位移现象。方法,知道中点位移现象。 电力系统常常把变换三相交流电等级的变压器
2、称为电力系统常常把变换三相交流电等级的变压器称为三相变三相变压器压器。目前电力系统均采用三相变压器,因而三相变压器的应用。目前电力系统均采用三相变压器,因而三相变压器的应用极为广泛极为广泛, , 在三相变压器三相对称负载运行时在三相变压器三相对称负载运行时, , 变压器变压器各相电流、各相电流、电压大小相等,相位相差电压大小相等,相位相差1201200 0,因此对于其运行原理的分析计算,因此对于其运行原理的分析计算可采用可采用“一相法一相法”进行研究。进行研究。(1)(1)三相变压器的磁路和电路系统;三相变压器的磁路和电路系统; (2)(2)三相变压器绕组连接组别的判定;三相变压器绕组连接组别
3、的判定; (3)(3)三相变压器绕组连接方式和铁芯结构对电动势波形的影响。三相变压器绕组连接方式和铁芯结构对电动势波形的影响。难点难点: :(1)(1)用时钟表示法判定三相变压器绕组连接组别用时钟表示法判定三相变压器绕组连接组别; ;(2)(2)绕组连接方式绕组连接方式( (电路电路) )和铁芯结构和铁芯结构( (磁路磁路) )对三相变压器空载电对三相变压器空载电动势波形的影响动势波形的影响;(3)(3)中点位移现象。中点位移现象。 本章节仅对三相变压器的特有问题,即本章节仅对三相变压器的特有问题,即三相变压器的磁路系三相变压器的磁路系统统、三相变压器的连接方法和联结组别三相变压器的连接方法和
4、联结组别、感应电动势的波形感应电动势的波形及及三三相变压器的不对称运行相变压器的不对称运行等相关问题进行研究。等相关问题进行研究。应用:应用:三相变压器广泛应用于电力三相变压器广泛应用于电力系统中。系统中。特点:特点:在对称三相负载下运行时,在对称三相负载下运行时,变压器的各相电压、电流大小相等,变压器的各相电压、电流大小相等,相位角互差相位角互差120120,三相完全对称。,三相完全对称。第一节第一节 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统 三相变压器的磁路系统是指主磁通的磁路系统,按三相变压器的磁路系统是指主磁通的磁路系统,按铁芯结构型式的不同可分为铁芯结构型式的不同可分为两种两种,一种
5、是一种是三相组式变压三相组式变压器磁路器磁路,另一种是另一种是三相芯式变压器磁路三相芯式变压器磁路。这两种三相变。这两种三相变压器的磁路各具有不同的特点。压器的磁路各具有不同的特点。三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统1.1.三相组式变压器三相组式变压器AXaxBYbyCZczABC磁路特点:磁路特点:由三个独立的单相变压器组成各相铁芯由三个独立的单相变压器组成各相铁芯,各相各相磁通、磁阻都相等。磁通、磁阻都相等。彼此独立,互不关联。彼此独立,互不关联。AUBUCU三相组式变压器优缺点是三相组式变压器优缺点是:对特大容量的变压器制造容易,备用:对特大容量的变压器制造容易,备用量小。但其铁芯
6、用料多,占地面积大,只适用于超高压、特大容量小。但其铁芯用料多,占地面积大,只适用于超高压、特大容量的场合。量的场合。2.2.三相芯式变压器三相芯式变压器CBAUUU、三相对称三相对称CBA、三相对称三相对称ABCCBA0ABC芯式变压器磁路特点芯式变压器磁路特点:具有共同铁芯,彼此关联,互为通路。:具有共同铁芯,彼此关联,互为通路。中柱(中间铁芯柱)磁通中柱(中间铁芯柱)磁通为三相磁通之和,对称时为三相磁通之和,对称时中柱磁通为零,可省去。中柱磁通为零,可省去。将将3个芯柱安排在同个芯柱安排在同一平面上,就形成芯一平面上,就形成芯式变压器的磁路。式变压器的磁路。(又称三相三铁又称三相三铁芯柱
7、式变压器芯柱式变压器)平面铁芯,磁路不完全对平面铁芯,磁路不完全对称,各相称,各相I I0 0不完全相同,不完全相同,但相差很小,忽略区别。但相差很小,忽略区别。三相三铁芯柱式变压器三相三铁芯柱式变压器AXaxBYbyCZczABC 在这种铁芯结构的变压器中,任一瞬间某一相的磁在这种铁芯结构的变压器中,任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路,因此各相磁路彼此相关联。通均以其他两相铁心为回路,因此各相磁路彼此相关联。但由于各相磁路长度不等,但由于各相磁路长度不等,中间中间B B相最短相最短,当外加三相对,当外加三相对称电压时,三相励磁电流不对称,称电压时,三相励磁电流不对称, B B相最小相
8、最小。但因励磁。但因励磁电流很小,可忽略对负载运行的影响,可以略去不计。电流很小,可忽略对负载运行的影响,可以略去不计。优点优点:节省材料,体积:节省材料,体积小,效率高,维护方便。小,效率高,维护方便。应用应用:大、中、小容量:大、中、小容量的变压器广泛用于电力的变压器广泛用于电力系统中。系统中。6.6.高高压压绕绕组组三相三柱旁轭式铁芯和绕组三相三柱旁轭式铁芯和绕组1.1.铁芯柱铁芯柱2.2.上铁轭上铁轭3.3.下铁轭下铁轭4.4.旁轭旁轭5.5.低压绕组低压绕组 大容量的电力变压器,当受到运输条件和空间高度的限制,大容量的电力变压器,当受到运输条件和空间高度的限制,需要降低铁芯高度时,常
9、采用三相三柱旁轭式铁芯。它就是在三需要降低铁芯高度时,常采用三相三柱旁轭式铁芯。它就是在三相芯式变压器的铁芯两边加上两个旁轭。如下图所示相芯式变压器的铁芯两边加上两个旁轭。如下图所示: :特点特点: :铁轭中的磁通仅为芯柱中的磁通的铁轭中的磁通仅为芯柱中的磁通的 ,在相同的磁通密,在相同的磁通密度的条件下,上、下铁轭的截面及其高度,可缩小为原来的度的条件下,上、下铁轭的截面及其高度,可缩小为原来的 。3131芯式变压器特点:芯式变压器特点:(1)(1)三个铁三个铁芯互不独立;芯互不独立;(2)(2)三相磁路相三相磁路相互关联;互关联;(3)(3)中间相的磁路短、中间相的磁路短、磁阻小,当三相电
10、压平衡时,磁阻小,当三相电压平衡时,三相励磁电流稍有不对称。三相励磁电流稍有不对称。三相组式和三相芯式变压器的比较:三相组式和三相芯式变压器的比较:组式变压器特点:组式变压器特点:(1)(1)有三个有三个独立的变压器铁芯;独立的变压器铁芯;(2)(2)三相三相磁路互不关联;磁路互不关联;(3)(3)三相电压三相电压平衡时,三相电流、磁通也平平衡时,三相电流、磁通也平衡。衡。 此外两种三相变压器的结构存在的一定的差异:三相组式变此外两种三相变压器的结构存在的一定的差异:三相组式变压器备用容量小,搬运方便。三相芯式变压器节省材料,效率高,压器备用容量小,搬运方便。三相芯式变压器节省材料,效率高,安
11、装占地面积小,价格便宜。所以目前电力系统大多采用三相芯安装占地面积小,价格便宜。所以目前电力系统大多采用三相芯式变压器。式变压器。CZCBYBAXAAXaxBYbyCZczABC三相变压器的连接组别三相变压器的连接组别一、变压器的绕组首尾端标记一、变压器的绕组首尾端标记( (端头标号端头标号) )绕组名称绕组名称单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器中性点中性点首端首端尾端尾端首端首端尾端尾端高压绕组高压绕组A AX XA A、B B、C CX X、Y Y、Z ZN N低压绕组低压绕组a ax xa a、b b、c cx x、y y、z zn n中压绕组中压绕组A Am mX Xm mA A
12、m m、B Bm m、C Cm mX Xm m、Y Ym m、Z Zm mN Nm m 三相变压器的连接组别是一个很重要的问题,它关到变压器三相变压器的连接组别是一个很重要的问题,它关到变压器电动势的相位及波形问题。电动势的相位及波形问题。首首端端高压侧高压侧 A B CA B C或或U U1 1 V V1 1 W W1 1低压侧低压侧 a b ca b c或或u u1 1 v v1 1 w w1 1尾尾端端高压侧高压侧 X Y ZX Y Z或或U U2 2 V V2 2 W W2 2低压侧低压侧 x y zx y z或或u u2 2 v v2 2 w w2 2二、三相变压器绕组的连接法二、三
13、相变压器绕组的连接法 在三相变压器中,不论是高压绕组还是低压绕组,我国主要在三相变压器中,不论是高压绕组还是低压绕组,我国主要主要采用主要采用星形连接(星形连接(Y Y连接)连接)和和三角形连接(三角形连接(D D连接)连接)两种接法。两种接法。 以高压绕组为例,把三相绕组的个末端以高压绕组为例,把三相绕组的个末端X X、Y Y、Z Z连在一起,连在一起,结成中点,而把它们的三个首端结成中点,而把它们的三个首端A A、B B、C C引出,便是星形连接,引出,便是星形连接,以符号以符号Y(Y(或或y)y)表示。表示。1.1.星形连接星形连接Y Y接法的三相绕组接法的三相绕组电动势相量图电动势相量
14、图 AXAEBYBECZCEBEBYAEXACEZCABEBCECAEY Y接法的三相绕组接法的三相绕组电动势相量图电动势相量图 把一相绕组的首端和另一相尾端连接起来,三相绕组自行构把一相绕组的首端和另一相尾端连接起来,三相绕组自行构成一闭合三角形电路,称为三角形连接,用成一闭合三角形电路,称为三角形连接,用D(D(或或d)d)表示。表示。2.2.三角形连接方式三角形连接方式右向右向d d接法的三相绕组接法的三相绕组电动势相量图电动势相量图左向左向d d接法的三相绕组接法的三相绕组电动势相量图电动势相量图三角形接法三角形接法的两种形式的两种形式: :1.1.右向三角形连接右向三角形连接 (AX
15、-CZ-BY)(AX-CZ-BY)2.2.左向三角形连接左向三角形连接(AX-BY-CZ)(AX-BY-CZ)注意各种连接方注意各种连接方式相量图的画法。式相量图的画法。AXBYCZAEBECEBEBYAEXACEZCABEAXBYCZAEBECEBEBYAEXACEZCABE 三相变压器中三相变压器中同一相同一相的高、低压绕组的高、低压绕组交链同一磁通交链同一磁通所感应的电动势时,若高压绕组的某一端头的电位若为所感应的电动势时,若高压绕组的某一端头的电位若为正正( (高电位高电位) ),低压绕组必有一个端头的电位也为正,低压绕组必有一个端头的电位也为正( (高电高电位位) ),这两个具有,这
16、两个具有正极性正极性或另两个具有或另两个具有负极性负极性的端头,称的端头,称为为同极性端同极性端或称或称同名端同名端。用符号用符号“. .”表示。表示。三、变压器绕组极性及极性的测定三、变压器绕组极性及极性的测定1.1.变压器绕组极性变压器绕组极性注意:注意:绕组的极性只决定于绕组的绕向,与绕组首、尾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。端的标志无关。规定绕组电动势的正方向为从首端指向规定绕组电动势的正方向为从首端指向尾端。当同一铁芯柱上高、低压绕组首端的极性相同时,尾端。当同一铁芯柱上高、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、低压绕组其电动势相位
17、相同。当首端极性不同时,高、低压绕组电动势相位相反。电动势相位相反。1.1.变压器绕组极性变压器绕组极性(1)(1)高、低压绕组绕向相同高、低压绕组绕向相同AXaxAXAXEaxaxE(2)(2)高、低压绕组绕向相反高、低压绕组绕向相反AXaxAXAXEaxaxE 高、低压绕组相电动势之间的相位关系:高、低压绕组相电动势之间的相位关系:(1)(1)高、低压绕组高、低压绕组首端首端A A与与a a为同极性端,为同极性端,则高、低则高、低压相电动势压相电动势相位相同相位相同;(2)(2)高、低压绕组高、低压绕组首端首端A A与与a a为异极性端为异极性端,则,则高、低高、低压相电动势压相电动势相位
18、相反相位相反。2.2.变压器绕组极性的测定变压器绕组极性的测定 变压器绕组极性测定的方法有变压器绕组极性测定的方法有两种两种: :一是一是直流测定法直流测定法;二是;二是交交流测定法流测定法。(1)(1)直流测定法直流测定法 一次侧绕组通过开关一次侧绕组通过开关S S与直流电池连接,与直流电池连接,二次侧绕组接直流毫伏电压表,当开关二次侧绕组接直流毫伏电压表,当开关S S闭合瞬间,若电压表闭合瞬间,若电压表指针正偏指针正偏,则二次侧,则二次侧绕组接电压表正极端与一次侧绕组接电池绕组接电压表正极端与一次侧绕组接电池正极端为正极端为同名端同名端;若电压表;若电压表指针反偏指针反偏,则,则二次侧绕组
19、接电压表正极端与一次侧绕组二次侧绕组接电压表正极端与一次侧绕组接电池正极端为接电池正极端为异名端异名端。 一次侧绕组的尾端一次侧绕组的尾端X X与二次侧绕组的尾端与二次侧绕组的尾端x x连接在一起。在一次侧绕组连接在一起。在一次侧绕组AXAX通入低压交通入低压交流电压流电压( (约为约为5050额定额定) ),用万用表电压档测,用万用表电压档测一次侧绕组电压一次侧绕组电压U UAXAX,二次侧绕组电压,二次侧绕组电压u uaxax,一、二次侧首端电压一、二次侧首端电压U UAaAa。若。若U UAaAa=U=UAXAX-u-uaxax,则,则A A与与a a为为同名端同名端;若;若U UAaA
20、a=U=UAXAX+u+uaxax,则,则A A与与a a为为异名异名端端。(2)(2)交流测定法交流测定法四、三相变压器连接组别四、三相变压器连接组别 变压器不但能改变电压变压器不但能改变电压( (电动势电动势) )数值,还能使高、低压侧的数值,还能使高、低压侧的电压电压( (电动势电动势) )之间具有不同的相位关系。之间具有不同的相位关系。所谓变压器的连接组别,所谓变压器的连接组别,就是把高、低压侧绕组的连接法以及高、低压侧电动势之间的相就是把高、低压侧绕组的连接法以及高、低压侧电动势之间的相位关系,用符号表示出来。位关系,用符号表示出来。1.1.单相变压器的连接组别单相变压器的连接组别
21、在单相变压器中,首先在单相变压器中,首先分别用首尾端标记高、低压侧绕组出线分别用首尾端标记高、低压侧绕组出线端;端;把把高压绕组高压绕组首端记为首端记为“A”A”、尾端记为、尾端记为“X”X”;低压绕组低压绕组首端首端记为记为“a”a”、尾端记为、尾端记为“x”x”。 其次,统一高、低压侧绕组相电动势的正方向;从首端指向尾其次,统一高、低压侧绕组相电动势的正方向;从首端指向尾端。即端。即高压侧绕组高压侧绕组相电动势正方向相电动势正方向为为E EAXAX,低压侧绕组低压侧绕组相电动势正相电动势正方向方向为为E Eaxax。*AXax*XAxaXAxa)I , I(I/I012连接组别为)I ,I
22、(I/I66连接组别为高、低压绕组的同极性端同标志时,高、低压绕组的同极性端同标志时,高、低压绕组的电动势同相位。高、低压绕组的电动势同相位。*axAXax*AX*AXax高、低压绕组的同极性端异标志时,高、低压绕组的同极性端异标志时,高、低压绕组的电动势反相位。高、低压绕组的电动势反相位。 关于单相变压器的相位问题,常用关于单相变压器的相位问题,常用“连接组别连接组别”这一表示方法这一表示方法来表明高、低压侧绕组的连接组及电动势相位关系,其表示方法来表明高、低压侧绕组的连接组及电动势相位关系,其表示方法如下如下: :单相变压器高、低压侧绕组连接用单相变压器高、低压侧绕组连接用I I,I I表
23、示。根据国际电工表示。根据国际电工(IEC)(IEC)标准,其组别号是用标准,其组别号是用时钟的点数表示时钟的点数表示的,其含义是把的,其含义是把高压侧高压侧绕组绕组相电动势相电动势E EAXAX及及低压侧绕组低压侧绕组相电动势相电动势EaxEax相量,形象地看成为时相量,形象地看成为时钟上的钟上的长针和短针长针和短针,并且令,并且令高压侧绕组高压侧绕组相电动势相电动势E EAXAX固定指向时钟固定指向时钟盘面上的数字盘面上的数字“12”12”,那么,那么低压侧绕组低压侧绕组相电动势相电动势EaxEax指向时钟的数指向时钟的数字,即为组别号。字,即为组别号。同相变压器记作同相变压器记作“/-
24、0”/- 0”反相变压器记作反相变压器记作“/- 6”/- 6” 综上所述,单相变压器高、低压侧电动势的相位关系,综上所述,单相变压器高、低压侧电动势的相位关系,取决于取决于绕组的绕向绕组的绕向和和首尾端的标记首尾端的标记。单相变压器的标准。单相变压器的标准连接组别为连接组别为I I,I-0I-0。1.1.单相变压器的连接组别单相变压器的连接组别单相变压器高、低压侧相电压之间的相位关系单相变压器高、低压侧相电压之间的相位关系(1)(1)若单相变压器高、低压侧相电动势若单相变压器高、低压侧相电动势 和和 同相同相-则连接则连接组为组为: “I: “I,I0”I0”。AXEaxE(2)(2)若单相
25、变压器高、低压侧相电动势若单相变压器高、低压侧相电动势 和和 反相反相-则连接则连接组为组为: “I: “I,I6”I6”。AXEaxE以上以上 和和 相位判断原则的关键是相位判断原则的关键是“绕向和标号绕向和标号”。将一、。将一、二次侧进行比较,共有四种情况。二次侧进行比较,共有四种情况。AXEaxE(1)(1)绕向相绕向相同同,标号相,标号相同同- - 和和 同同相。相。AXEaxE(2)(2)绕向相绕向相反反,标号相,标号相反反- - 和和 同同相。相。AXEaxE(3)(3)绕向相绕向相同同,标号相,标号相反反- - 和和 反反相。相。AXEaxE(4)(4)绕向相绕向相反反,标号相,
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