电机学第三章课件

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电机学
饱和时正弦励磁电流产生平顶的磁通
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二、三相铁芯式变压器 Yy 连接
和 Yy 连接的三相变压器组一样，三次谐波电流分量不能 流通，磁通含有三次谐波分量。只是磁通的三次谐波分量不 能通过铁芯流通，只能通过变压器油、油箱壁和铁轭等形成 回路，其磁路磁阻较大，磁通量很小。其所感应的谐波电势 也很小，相电势接近于正弦波。所以，三相铁芯式变压器可 以接成 Yy 形式。
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波形 励磁 电流 主磁 通 感应 电势
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第四节 变压器的并联运行
• 定义：将两台或者两台以上的变压器一、二次 侧分别接到各自的公共母线上，共同对负载供 电的运行方式。 • 变压器并联运行的优点：
▪ (1)提高运行效率； ▪ (2)提高供电可靠性； ▪ (3)便于扩容。
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各变压器的输出功率分配关系为：
SⅠ n S 1 Z ki i 1 1 Z kⅡ S SⅡ n 1 Z ki i 1 1 Z kn Sn n S 1 Z ki i 1 1 Z kⅠ
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二、各相磁路彼此相关（三相铁芯式变压器）
三相电压对称，则 三相磁通的总和
0 A B C
中间相I0小； 取三者算术平均 值； 因I0较小，对变压 器负载影响不大
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三、比较
▪ 组式变压器：三相铁芯相互独立，三相磁路没有关 联，且对称，三相电流平衡，便于拆开运输，并可 减少备用容量。适用于超高压、大容量巨型变压器。 ▪ 芯式变压器：铁芯互不独立，三相磁路互相关联； 中间相磁路短，磁阻小，励磁电流不平衡，但对实 际运行影响极小。 ▪ 在相同的 SN 情况下，芯式变压器经济，省材料，体 积小，重量小，占地少，成本低，运行维护简单。
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一、Yy连接的三相变压器组
Y接—im3不能流通—im-im3后 近似正弦波—Ф平顶波

90 E 1 e1 : f1 , 1 1 90 E 3 e3 : f 3 3 f1 , 3 3
^
^
e1 + e3 — 相电势 e 尖顶波 — Em=Em1+Em3(50%~60%Em1)畸 变—过电压—损害绝缘 所以，三相变压器组不能 接成 Yy 运行。
注意：只有星形接法才有中性点。
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二、连接组别及标准连接组
连接组：表示一、二次绕组线电势相位关系的一种方法。 同极性端：某一时刻高低压绕组上极性相同的对应端点称 为同极性端。或：一、二次侧电流同时流入或流出时产生的 磁通相互加强的一对端钮。 注意：同极性端是客观存在的，它与高低压绕组的相对绕 向有关。 首末端：绕组的两个端点， 人为地指定其中一个是首端， 则另一个就是末端。
uaⅠ* uaⅡ* uaⅢ* uan* urⅠ* urⅡ* urⅢ* urn*
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二、并联运行时负载分配的实用计算公式
假设k相同，uk*不同 各变压器的负载电流为：
U k U Z I 2 1 2 kⅠ Ⅰ U k U Z I 2Ⅱ 1 2 kⅡ U k U Z I 2n 1 2 kn
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四、附加三角形连接绕组的 Yy 变压器
大容量变压器如需接成Yy形式，必须在铁芯柱上另外安装一 套三角形连接的绕组，该绕组可以为变压器提供励磁所需的 三次谐波电流分量。根据需要，还可以把该绕组的端点引出， 成为三绕组变压器。
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• 总结：
▪ 单相变压器的三次谐波电流能流通，励磁电 流为尖顶波，磁通和电势为正弦波。 ▪ YNy ， Dy ， Yd 连接的三相变压器：三次谐 波电流可通过中线或三角形回路流通，励磁 电流为尖顶波，磁通和电势为正弦波。
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组合接法：
Yy或YNy或Yyn：高压侧和低压侧都是星形接法， 某一侧的中性点可接地。 Yd或YNd；高压侧星形接法，低压侧三角形接法， 高压侧的中性点可接地。 Dy或Dyn：高压侧三角形接法，低压侧星形接法， 低压侧的中性点可接地。 Dd：高压侧和低压侧都是三角形接法。
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d连接顺序不同+2
abc顺
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• 作图步骤总结：
▪ 1. 先画出高压侧绕组的电势相量图； ▪ 2. 为便于比较，将A和a连成等电位点； ▪ 3. 画出低压侧绕组的电势相量图； ▪ 4. 将AB和ab分别连线，得出结论。
• 注意：
▪ 1. 绕组的极性只表示绕组的绕法，与绕组首、 末端标志无关；
1 总的负载电流为： I 2 U 1 k U 2 i 1 Z ki
n
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各变压器的负载电流分配关系为：
I2 n 1 Z ki i 1 1 Z kⅡ I I 2Ⅱ 2 n 1 Z ki i 1 1 Z kn I2 I 2n n 1 Z ki i 1 I Ⅰ 2 1 Z kⅠ
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• 作业：第三章 习题3-1，3-2
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第三节 三相变压器绕组连接法及其磁路系 统对电势波形的影响
由于磁路饱和，磁化电流为尖顶波，可分解为基波和奇 数次谐波，其中三次谐波分量最大，对变压器的影响也最 大。 三次谐波电流分量分别为：
i 3 A I 3 m sin 3t i 3 B I 3 m sin 3(t 120) I 3 m sin 3t i 3C I 3 m sin 3(t 240) I 3 m sin 3t
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注意：由于三次谐波磁通经过油箱壁等钢件时，会 在其中感应电动势，产生涡流，引起油箱壁局部过热， 降低变压器效率。国标规定，Yy 连接的三相铁芯式 变压器，其容量不能超过1800kVA。
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三、Yd 连接的三相变压器
二次侧的三次谐波电势形成环流，该环流产生磁通与 原有的三次谐波磁通相抵消，铁芯磁通波形接近正弦波， 相电势也接近正弦波。 也可理解为产生正弦磁通所需要的尖顶波由一次侧和 二次侧共同提供，一次侧提供基波分量，二次侧提供三 次谐波分量。 由于Yd 连接的三相变压器，其相电势波形为正弦波， 所以大容量的变压器可以接成Yd 连接。
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Yy连接： 2, 4, 6, 8, 10, 0 Yd连接：1, 3, 5, 7, 9, 11 Dy连接： 1, 3, 5, 7, 9, 11 Dd连接： 2, 4, 6, 8, 10, 0 同极性端相反+6 序动一次+4 三相变压器的连接组别种类繁多，为统一制造，我 国国标规定只生产五种标准连接组：Yyn0、Yd11、 YNd11、YNy0 和 Yy0 ，其中前三种最常用。
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第三章 三相变压器及运行
• 第一节 三相变压器的磁路 • 第二节 三相变压器的连接组
• 第三节 三相变压器绕组连接法及其磁路系统 对电势波形的影响
• 第四节 变压器的并联运行
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第一节 三相变压器的磁路
一、各相磁路彼此独立
用三个单相变压器构成三相变压器组。
三相电压对称， 则励磁电流对称
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第二节 三相变压器的连接组
一、三相变压器绕组的接法
绕组的标记方式（标号）：
首端：A、B、C a、 b、c 末端：X、Y、Z x、 y、 z 中性点：N或O n或o 高压侧 低压侧 高压侧 低压侧 高压侧 低压侧
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基本接法：
星形（Y）：三相首端引出，末端相连 三角形（D）：相邻相首末端相连
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磁路和绕组连接方式对空载电势波形的影响
接线 组式 正弦 平顶 尖顶 Yy 芯式 正弦 基本 正弦 基本 正弦 YNy；Dy 组式 尖顶 正弦 正弦 芯式 尖顶 正弦 正弦 Yd 正常 运行 正弦 基本 正弦 基本 正弦 Yyn 组式 正弦 平顶 尖顶 芯式 正弦 基本 正弦 基本 尖顶
ukⅠ* ukⅡ* ukⅢ* ukn*
即各变压器都应有相同的短路 电压标幺值。
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3、各变压器的负载电流同相位。这样，总的负载 电流一定时，各变压器分担的负载电流最小，损耗 也最小。
由于一、二次侧电压相同，要求阻抗压降的有功分量
和无功分量分别相等，若要求各变压器的负载电流都同 相位，则各变压器的短路电阻和短路电抗的比值应相等。 也就是各变压器短路电压的有功分量和无功分量应分别 相等。
特点：各相电流的三次谐波分量是同相位的！
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饱和时正弦磁通必须由尖顶的励磁电流产生
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由于三次谐波电流在时间上是同相位的，它们能否 流通取决于三相绕组的连接方法。 一次侧YN连接：三次谐波电流可以通过N线流通， 不论二次侧如何连接，各相磁化电流均为尖顶波， 铁芯中的磁通为正弦波，二次侧各相电动势也为正 弦波。 一次侧Y连接：三次谐波电流不能流通，铁芯中 的磁通波形和二次侧各相电动势波形与变压器的构 造及二次侧的连接有关。