05_三相变压器(《电机与拖动》课件)

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电机与拖动基础教学课件第五章异步电动机的原理和仿真

5.1 异步电动机的基本结构、分类及铭牌
4. 其他部件
（1）端盖。端盖安装在机座的两端，它的材料加工方法与机座相同，一般为铸铁件。端盖上的轴承室里安装了轴承来支撑转子，以使定子和转子得到较好的同心度，保证转子在定子内膛里正常运转。
（2）轴承。轴承用于连接转动部分与不动部分，目前都采用滚
（3）轴承端盖。轴承端盖用于保护轴承，使轴承内的润滑油不
5.2
交流绕组
6）槽距角槽距角(α)是指相邻的两个槽之间的电角度，可
α
360 p Z1
7）极相组
极相组是指一个磁极下属于同一相的线圈按一定方式串联成的线圈组。
5.2
交流绕组
2. 交流绕组的基本要求
（1）在一定的导体数下，绕组的合成电势和磁势在波形上应尽可能为正弦波，在数值上尽可能大，而绕组的损耗要小，用
5.1 异步电动机的基本结构、分类及铭牌
3. 气隙
异步电动机的气隙是很小的，中小型电动机的气隙一般为 0.2～2 mm。气隙越大，磁阻越大，要产生同样大小的磁场，就需要较大的励磁电流。由于气隙的存在，异步电动机的磁路磁阻远比变压器大，因而异步电动机的励磁电流也比变压器的大得多。变压器的励磁电流约为额定电流的3%，异步电动机的励磁电流约为额定电流的30%。励磁电流是无功电流，因而励磁电流越大，功率因数越低。为提高异步电动机的功率因数，必须减小它的励磁电流，最有效的方法是尽可能缩短气隙长度。但是，气隙过小会使装配困难，还有可能使定子、转子在运行时发生摩擦或碰撞，因此，气隙的最小值由制造工艺及运行安全可靠等因素来决定。
图5-1 三相笼型异步电动机的组成部件
5.1 异步电动机的基本结构、分类及铭牌
1. 定子
定子由定子三相绕组、定子铁心和

电机与拖动PPT课件

Q2 = 3 U2L I2L sin2
= 1.732×10×104×0.6 kvar = 1 080.8 kvar
23
CHENLI
2.3 变压器的额定值
【例 2.3.3】某三相变压器，YN,d 联结，容量
SN = 500 kV·A ，额定电压 U1N / U2N = 35/11 kV。求该变压器在额定状态下运行时，高、低压绕组的线电流和相
2N
2
由于该负载电流大于额定电流，故不能长期投入运行。
21
CHENLI
2.3 变压器的额定值
【例 2.3.2】某三相变压器，Y,d 联结。向某对称
三相负载供电。已知一次绕组的线电压 U1L = 66 kV，线电流 I1L= 15.76 A；二次绕组的线电压 U2L = 10 kV，
线电流 I2L= 104 A。负载的功率因数 2 = cos2 = 0.8。
11
CHENLI
第 2 章变压器
特种变压器
12
CHENLI
第 2 章变压器
隔离变压器
13
CHENLI
第 2 章变压器
单相变压器
电源用变压器
14
CHENLI
3. 按相数分类
单相变压器、多相变压器。
4. 按每相绕组的个数分类
双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。
5. 按冷却方式分类
三相油浸式电力变压器
6
CHENLI
2.2 变压器的基本结构
S9 型配电变压器（10 kV）
7
CHENLI
2.2 变压器的基本结构
大型油浸电力变压器
8
CHENLI
2.2 变压器的基本结构

电机与拖动大学课程第三章变压器1

第三章变压器
变压器是一种静止的电气设备，通过电磁耦合作用，把电能或信号从一个电路传递到另一个电路。通常用来改变电压的大小，故叫变压器，有时用于电气隔离。
分类
本章学习重点
电力变压器（升压、降压、配电）
按用途
特种变压器（电炉、整流）
仪用互感器（电压、电流互感器、脉冲变压器，阻抗匹配变压器）
(2)额定电压U1N/U2N U1N为额定运行时原边接线端点间应施加的电压。U2N为原边施
加额定电压时副边出线端间的空载电压。单位为V或者kV。三相变压器中，额定电压指的是线电压。指有效值。
(3)额定电流I1N/I2N 是变压器在额定容量和额定电压下所应提供的电流，在三相变压器指线电流。单位为A/kA。指有效值。
考虑漏磁通和原边绕组的电阻时，变压器空载运行时相量形式表示的电压平衡方程式：
U1 I0R1 (E1 ) (E1) I0R1 jI0 x1 (E1)
I0 (R1 jx1 ) (E1) I0Z1 (E1)
U20 E2
R1：原边绕组电阻；
Z1＝R1＋jX1σ为原边绕组漏阻抗
五、空载运行的等效电路和相量图
E2m N2m
有效值：
E2 E2m / 2 4.44 f1N2m
相量表示：
E2 j4.44 f1N2m
.
m
.
. E2 E1
变压器中，原、副绕组电动势E1和E2之比称为变压器的变比k.
k E1 4.44 N1 f1 m N1 E2 4.44 N2 f1 m N2
由于.
U1 E1 U2 E2
变压器原边接在电源上，副边接上负载的运行情况，称为负载运行。
一、物理过程
变压器接通负载副边电流副边磁势原边电动势改变原边电流改变

精品课件-精品课件--电机与拖动基础-5第五章变压器

上海理工大学电气学
17
变压器铁心结构的两种基本形式
1. 芯式
图5—6 三相心式变压器的铁心与绕组
2.壳式
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图5—7 单相壳式变压器示意
图 1—铁心柱； 2—铁轭；3—绕
组
18
心式变压器的铁心与绕组实物照
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壳式变压器的铁心与绕组实物照照片
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显然：K>1时为降压变压器， K<1为升压变压器。
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5.1.2 变压器的基本结构
变压器的种类繁多，结构各有特点，但铁心和绕组是组成变压器的两个主要部分。
本节以油浸式电力变压器为例，简要介绍变压器的结构。图5—3给出了油浸式电力变压器的总图。
1—铭牌；2—信号式温度计；3—吸湿器；4—油表；
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43
从电路方面看变压器
从电路方面看：在一次侧，铁心磁通中感应的电势为：
和在1一次绕组
d
e1 N1 dt
e1
N1
d1
dt
（5—1）（5—2）
式中， e1 称为一次侧漏电势。
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44
一次侧电路方程
根据图（5—10）中的正方向，依据基尔霍夫定律可得一次侧电路方程为：
磁动势为
，这一磁动势将产
生变压器的空载磁通，由于变i0压N1器实际磁路的原因，空载磁通要分成两个
不同的磁路闭合，一部分为沿铁心闭
合主磁通，另一部分沿变压器油
箱壁和变压器油（或空气）闭合的漏
磁通。
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1
42
漏磁通的特点

刘锦波_电机与拖动_第5章_变压器的建模与特性

jL I E 1 1 0 jx1 I 0
x1 其中，一次侧绕组的漏电抗为：
2
（5-10）
L1 2fL1 ，漏电感为：
2
x1 漏电抗反映了漏磁路的情况。
1 N1 1 N1 2 2 0 S L1 N1 N1 i1 N1i1 R l1
结论：绕组内感应电势的大小分别正比于频率、绕组匝数以及磁通的 90 。幅值；在相位上，变压器绕组内的感应电势滞后于主磁通 m
当一次绕组施加额定电压 U1 U1N 时，规定二次侧绕组的开路电压即为二次侧的额定电压即 U 20 U 2 N 。这样，便可获得变压器的变比为：
N1 E1 U 1N U 1N k N 2 E2 U 2 N U 20
I I I I 0 m 0 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
（5-12）
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得：
(r jx )I z I E 1 m m m m m
2
（5-13）
rm 为激磁电阻，它反映了铁心内部的损耗即： pFe I m rm ；xm Lm 为激磁电式中，抗，它表征了主磁路铁心的磁化性能，其中，激磁电感 Lm 可由下式给出：
(5-4)
称 k
U I N1 k 1 2 为变压器的匝比或变比， U 2 I1 N2
，称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见，变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变换的功能。现说明如下：图5.1中，二次侧的负载阻抗为：如果从一次侧来看 Z L ，则其大小为：
e1 N 1 d (t ) dt

电机与拖动技术完整版课件全套ppt教学教程

第1章绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标
（2）课程目标本课程是一门用电磁理论解决复杂的、具体的、综合的实际问题的课程。在电机运行中，电机内同时存在电、磁、力的相互作用。因此本课程的目标是使学生牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性，学会结合电机的具体结构、应用电机基本理论分析电机及拖动的实际问题，应掌握一定的电磁计算方法，培养学生运算能力。要求学生重视在教学过程中安排的实验、实习，包括参观电机厂等实践教学环节。具体要求是：
我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研究以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完成的快速复杂的精巧工作。
从20世纪20年代起，开始采用由一台电动机拖动一台生产机械的系统，称为单电动机拖动系统。与成组拖动相比，它省去了大量的中间传动机构，使机械结构大大简化，提高了传动效率，增强了灵活性。由于电机与生产机械在结构上配合密切，因而可以更好地满足生产机械的要求。
第1章绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
第1章绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、分配、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使用等都离不开电机。电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。因此，电机一般有两种应用形式。第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机，它通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后再把机械能转换为电能，最后经输电、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种用电场合。第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机，它用来驱动各种用途的生产机械和其他装置，以满足不同的要求。电机是利用电磁感应原理工作，它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为：按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。

电机拖动控制(机电传动控制)变压器

变压器第一节变压器的构造一、变压器的用途和种类变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如图11-1所示，T是它的文字符号。

1．变压器的用途：变压器除可变换电压外，还可变换电流、变换阻抗、改变相位。

2．变压器的种类：按照使用的场合，变压器有电力变压器、整流变压器、调压变压器输入、输出变压器等。

二、变压器的基本构造变压器主要由铁心和线圈两部分构成。

铁心是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成，以便减少涡流和磁滞损耗。

按其构造形式可分为心式和壳式两种，如图11-2(a)、(b)所示。

线圈是变压器的电路部分，是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。

其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组)，和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。

第二节变压器的工作原理一、变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图11-3所示。

1．变换交流电压原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。

图11-1 变压器的符号图11-2 心式和壳式变压器107108设原线圈匝数为N 1，副线圈匝数为N 2，磁通为Φ ，感应电动势为tN E t N E ∆∆=∆∆=ΦΦ2211 ，由此得2121N N E E =忽略线圈内阻得K N N U U ==2121 上式中K 称为变压比。

由此可见：变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。

如果N 1 < N 2，K < 1，电压上升，称为升压变压器。

如果N 1 > N 2，K >1，电压下降，称为降压变压器。

2．变换交流电流根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即P 1 = P 2，由交流电功率的公式可得U 1I 1 cos ϕ1= U 2I 2 cos ϕ2式中cos ϕ1——原线圈电路的功率因数；cos ϕ2——副线圈电路的功率因数。

电机与拖动基础课件

教材与参考书
教材：教材电机原理及拖动.彭鸿才主编彭鸿才主编.机械工业出电机原理及拖动彭鸿才主编机械工业出版社，版社，1996年10月参考书：参考书 1电机与拖动基础（第3版）.李发海、王岩编著清电机与拖动基础（李发海、电机与拖动基础版李发海王岩编著.清华大学出版社，华大学出版社，2005年8月 2电机及拖动基础上、下册（第3版）.顾绳谷主编电机及拖动基础上、顾绳谷主编. 电机及拖动基础上下册（版顾绳谷主编机械工业出版社，机械工业出版社，2004年4月 3Electric Machinery(Sixth Edition).清华大学出版社，清华大学出版社，清华大学出版社 2003年7月年月
1.电路欧姆定律电路欧姆定律流过电阻R(resistance)的电流的电流I(current) 流过电阻的电流大小与电阻两端的电压U(voltage)成正比，与成正比，大小与电阻两端的电压成正比电阻R的大小成反比的大小成反比，电阻的大小成反比，即有
U I = ，直流电路（1） R & U I& = ，交流电路 Z
0.2.4学习方法学习方法
2.注意课程主线注意课程主线在学习中应将变压器、交流电机、在学习中应将变压器、交流电机、直流电机的相似性有机地统一起来，电机的相似性有机地统一起来，注意课程内容的内在联系，容的内在联系，形成学习本课程鲜明的主只要学好了变压器，线，只要学好了变压器，对交流机和直流机的内容就比较容易掌握了。的内容就比较容易掌握了。
0.2.4学习方法学习方法
3.注意理论联系实际注意理论联系实际理论联系实际，理论联系实际，注重做好本课程开设的相关实验，立足于学会使用各类电机，相关实验，立足于学会使用各类电机，在实验中学习解决实际问题的方法，验中学习解决实际问题的方法，注意培养解决工程实际问题的能力。决工程实际问题的能力。

《电机与拖动》第3章变压器

（4）按冷却介质和冷却方式分类：分为干式变压器、油浸变压器和充气式冷却变压器。
19
3.2
变压器的结构和工作原理
二、变压器的基本工作原理
变压器的结构是在一个闭合铁芯上套有两个绕组，其原理如图 3-14所示。这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系。其中，接于电源侧的绕组称为原绕组或一次绕组，一次绕组各量用下标“1” 表示；用于接负载的绕组称为副绕组或二次绕组，二次绕组各量用下标“2”表示。图3-14 变压器工作原理示意图两个绕组中感应出同频率的电动势e1和e2。
任务3
变压器参数测试
6
任务1
变压器的外形观察与铭牌解读
1、观察变压器的外观
（1）电力变压器
图3-1为干式电力变压器，图3-2为油浸式电力变压器。
图3-1 干式变压器
图3-2 油浸式电力变压器
7
任务1
变压器的外形观察与铭牌解读
（2）特殊变压器
图3-3为自耦变压器，图3-4为电压互感器，图3-5为电流互感器。
1 表示。或油）穿过而形成闭合磁通，用
28
3.3
单相变压器的运行分析
主磁通和漏磁通的区别：
与
与
呈非线性关系；而漏磁通磁路由非铁磁材料组成，磁路不饱和， I 0 1 呈线性关系。 I
0
（1）在性质上，主磁通磁路由铁磁材料组成，具有饱和特性，
0
（2）在数量上，铁芯的磁导率较大，磁阻小，所以总磁通的绝大
图3-13 变压器交叠式绕组 1-低压绕组 2-高压绕组 3-铁芯 4-铁轭
18
3.2
变压器的结构和工作原理
2．变压器的分类
（1）按用途分类：分为电力变压器和特种变压器两类。（2）按绕组数目分类：分为单绕组变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。

《电机及拖动(第5版_许晓峰)PPT课件51486(按节编辑) 0绪论第一节电机及电力拖动系统概述

电力拖动部分：主要讨论电动机的机械特性及应用、各类电机组成的拖动系统的起动、制动及调速的方法、分析与计算内容。
驱动和控制微电机(微特电机）部分：包括驱动和控制微电机的工作原理、运行特性、控制方式、误差分析以及应用情况。
《电机及拖动》电子教案
绪论第1章直流电机第2章直流电动机的电力拖动第3章变压器第4章三相异步电动机第5章三相异步电动机的电力拖动
第6章同步电机及同步电动机的电力拖动
第7章微控电机第8章电力拖动系统中电动机的选择
绪论
0.3
一般分析方法：
⑴ 首先讨论各种电机的基本运行原理与结构。 ⑵ 重点分析各种电机空载和负载时的电磁物理过程。 ⑶ 利用相关电磁定律及电机内部的电磁物理过程，找出电磁过程的数学描述即基本方程式、等效电路和相量图。 ⑷ 利用数学模型及等效电路和相量图对各种电机的运行特性和性能指标进行分析计算。 ⑸ 根据电动机的机械特性和负载的转矩特性讨论各种拖动系统的稳定性及电机的各种运行状态，分析讨论各类电机拖动系统的起动、制动和调速性能。 ⑹ 采用标么值来表示电机参数。 ⑺ 通过实验，学会电机参数的测定方法以及加深对各种电机运行性能以及起动、制动和调速特性的理解。
绪论
0.1
三、电机及电力拖动系统的发展趋势
电机的发展趋势： 1）超大型化，单机容量越来越大，电压等级越来越高； 2）超小型化（或微型化），为适应设备小型化的要求，电机的体积越来越小，重量
越来越轻； 3）新原理、新工艺、新材料电机不断涌现，如直线电机、开关磁阻电机、无刷电机、
超声波电机等。
电力拖动系统发展趋势：随着电力电子技术、控制理论和微处理器技术的发展，电力拖动系统的性能指标也
电力传动的优点：控制简单、调节性能好、损耗小、经济、能实现远距离控制和自动控制，因此大多数生产机械均采用电力拖动。

电机及拖动基础教学课件讲义教材

电机及拖动基础教学课件目录绪论第1章直流电机原理1.1直流电机的基本工作原理1.1.1 直流发电机的工作原理1.1.2 直流电动机的工作原理1.2直流电机的主要结构及用途1.2.1 主要结构1.2.2 直流电机的铭牌数据1.2.3 直流电机的用途和分类1.3直流电机的电枢绕组1.3.1 单叠绕组1.3.2 单波绕组简介1.4直流电机的磁场1.4.1 直流电机的空载磁场1.4.2 直流电机负载时的磁场和电枢反应1.4.3 直流电机的励磁方式1.5直流电机的换向1.5.1 直流电机的换向问题和换向极绕组1.5.2 直流电机的补偿绕组小结思考题习题参考文献第二章直流电机的运行和拖动2.1直流电机的运行原理和特性；2.2他励直流电机的机械特性；2.3他励直流电机的起动；2.4他励直流电机的调速；2.5他励直流电机的电动与制动运行第三章变压器3.1变压器的基本工作原理和结构；3.2单相变压器的空载运行；3.3单相变压器的负载运行；3.4变压器参数的确定；3.5变压器的运行特性；3.6三相变压器；3.7自耦变压器第四章三相异步电动机原理4.1异步电动机的基本工作原理；4.2异步电动机的结构及用途；4.3异步电动机的定子绕组；4.4三相异步电动机的电磁关系；4.5三相异步电动机的功率与转矩；4.6三相异步电动机的工作特性；4.7三相异步电动机参数的测定第5章三相异步电动机的运行与拖动5.1 三相异步电动机的运行特性5.1.1 机械特性的物理表达式5.1.2 机械特性的参数表达式5.1.3 机械特性的实用表达式5.1.4 机械特性的固有特性和人为特性5.1.5 稳定运行问题5.2 三相异步电动机的起动5.2.1 三相异步电动机直接起动的问题5.2.2 三相鼠笼式异步电动机的降压起动5.2.3 三相绕线式异步电动机的起动5.3 三相异步电动机的制动5.3.1 能耗制动5.3.2 反接制动5.3.3 回馈制动5.4 三相异步电动机的调速5.4.1 三相异步电动机的降定子电压调速5.4.2 绕线式异步电动机转子回路串电阻调速5.4.3 电磁转差离合器调速5.4.4 绕线式异步电动机的串级调速5.4.5 变极调速5.4.6 变频调速小结习题第六章控制电机6.1 伺服电动机6.2步进电动机6.3测速发电机6.4自整角机6.5旋转变压器6.6小结第七章电动机的选择7.1电动机的发热与冷却7-2电机的绝缘材料和允许温升7.3电动机的工作方式7.4电动机的负载功率计算7.5电动机的容量选择7.6小结电机及拖动基础教学课件第1章直流电机原理摘要：本章分析直流电机的工作原理、结构、电路、磁路及换向等问题，为电力拖动自动控制系统提供元件的基本知识。

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5.8
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
1. 由三相变压器的接线图确定连接组在已知三相变压器接线图的情况下，可以按如下步骤来确定其连接组：首先画出原边绕组相电动势的相量图，并根据其连接方式求出线电动势；然后把U点当作u点，根据同名端，确定副边绕组相电动势与原边相电动势的相位关系，画出副边相电动势的相量图，再由其连接方式求出副边的线电动势；最后根据相量图所示的原边、副边线电动势相位差，得到连接组标号。下面就以Y/y、Y/d为例来说明如何确定三相变压器连接组标号，在以下分析中，如无特殊说明，都认为原边绕组所接电源的相序为：U→V→W。
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
由此可见，当原边、副边绕组采用相同的连接方式时，连接组标号均为偶数，并且，原边、副边绕组感应电动势的相序一致，标号的改变并不会影响到相序。 2) Y/d连接组图5.12~图5.17给出了所有Y/d连接组的接线图和相量图。
(a) 接线图
(b) 相量图
(a) 接线图
5.16
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
(a) 接线图
(b) 相量图
(a) 接线图
(b) 相量图
图5.19 连接组Y/d-3及原边绕组相量图
图5.20 连接组Y/d-3
5.17
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
四、磁路结构及连接组对电动势波形的影响
变压器的铁心是由铁磁材料构成的，铁磁材料的磁化曲线是一条呈饱和特性的曲线。在第4章单相变压器空载运行一节中曾提到：在铁心处于饱和状态时，如果磁通 Φm为正弦波，则励磁电流 im为尖顶波，除基波电流外，以三次谐波电流分量最大；如果励磁电流 im 为正弦波，则磁通Φm 为平顶波，除基波磁通外，以三次谐波磁通分量最大。如果忽略影响不大的其他高次谐波，绕组中的电动势主要由基波磁通和三次谐波磁通感应产生。三相变压器的磁路结构与连接组会影响磁通的流通路径，因而也会对感应电动势的波形有直接影响。下面以为YN/y、Y/y以及Y/d、D/y例对其进行研究。 1. YN/y、Y/y连接的三相变压器如式(5.1)所示，励磁电流 im中的三次谐波分量的幅值、相位均相同，故可构成零序对称组。
i3U i3m sin3t i3V i3m sin3(t 120°) i3m sin3t i3W i3m sin3(t 240°) i3msin3t
5.18
(5.1)
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
在原边绕组有中线的情况(YN/y)下，三次谐波电流会以中线作为自己的回路。由于三次谐波电流的存在，励磁电流呈尖顶波，所对应磁通及绕组感应电动势接近于正弦波。但当原边绕组没有中线(Y/y)时，三次谐波电流由于没有回路而无法存在，因此励磁电流呈正弦波，所对应磁通便是含有三次谐波分量的平顶波。磁通的三次谐波分量的流通路径与三相变压器的磁路结构有关。 1) 三相组式变压器构成三相组式变压器的3个单相变压器磁路彼此独立。所以在每个单相变压器的铁心中，三次谐波磁通分量都可以流过。每相绕组的电动势由基波磁通为例， E 是由基波和三次谐波磁通共同感应产生，以原边绕组感应电动势 E 1 1 E 。磁通的感应电动势 E11和三次谐波磁通的感应电动势 E13 组成，即E1 E 11 13 E11 4.44 f1 N1Φm1，E13 4.44 f3 N1Φm3 。虽然，三次谐波磁通Φm3 比基波式中，磁通 Φm1要小，但三次谐波磁通的交变频率为基波磁通Φm1 的3倍， E fΦ Φ 故 13 3 m3 3 m3 。该比值有时可达到45%~60%，甚至更大。相电动 E11 f1Φm1 Φm1
(a) 接线图
(b) 相量图
(a) 接线图
(b) 相量图
图5.7 Y/y-4连接组
图5.8 连接组Y/y-6
5.11
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
(a) 接线图
(b) 相量图
(a) 接线图
(b) 相量图
图5.9 连接组Y/y-8
图5.10 连接组Y/y-10
5.12
பைடு நூலகம்
第5章三相变压器
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
连接组是变压器运行中的一个重要概念。下面，首先来研究单相变压器的连接组，在此基础上引入三相变压器的连接组。
二、单相变压器的连接组
单相变压器的原边、副边绕组缠绕在同一根铁心柱上，并被同一主磁通所交链，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，并在该端点旁加“•”来表示。按照惯例，统一规定原边、副边绕组感应电动势的方向均从首端指向末端。一旦两个绕组的首、末端定义完之后，同名端便唯一由绕组的绕向决定。和E 同相位，用连接当同名端同时为原边、副边绕组的首端(末端)时， E UX UX E E 组I/I-12表示，如图5.3所示；否则，和相位相差 180°，用连接组I / I-6 UX UX 表示，如图5.4所示。由此可见，单相变压器原边、副边感应电动势的方向存在两种可能：同为电动势升(降)；一个为电动势升，另一个为电动势降。
5.15
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
(a) 接线图
(b) 相量图
(a) 接线图
(b) 相量图
图5.17 连接组Y/y-2及原边绕组相量图
图5.18 连接组 Y/y-2
2) Y/y-3 (1) 初步画出原边、副边绕组的连线方式，定义原边绕组的出线端标志及相电动势、线电动势，如图5.19所示。 (2) 根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势，如图5.20所示。 (3) 根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。
图5.1 三相组式变压器
5.3
第5章三相变压器
5.1 三相变压器的磁路系统
二、三相心式变压器
与三相组式变压器不同，三相心式变压器的磁路相互关联。它是通过铁轭把3个铁心柱连在一起的。如图5.2所示。这种铁心结构是从单相变压器演变过来的，把3个单相变压器铁心柱的一边组合到一起，而将每相绕组缠绕在未组合的铁心柱上。由于在对称的情况下，组合在一起的铁心柱中不会有磁通存在，故可以省去。和同容量的三相组式变压器相比，三相心式变压器所用的材料较少、质量轻。但它的缺点在于： (1) 采用三相心式变压器供电时，任何一相发生故障，整个变压器都要进行更换，如果采用三相组式变压器，只要更换出现故障的一相即可。所以三相心式变压器的备用容量为组式变压器的3倍； (2) 对于大型变压器来说，如果采用心式结构，体积较大，运输不便。基于以上考虑，为节省材料，多数三相变压器采用心式结构。但对于大型变压器而言，为减少备用容 5.4 量以及确保运输方便，一般都是三相组式变压器。
绕组名称首端原边绕组 U、V、W 副边绕组 u、v、w 末端 X、Y、Z x、y、z 中点 O O
5.5
理论上来说，三相变压器的原、副边绕组都可以根据需要接成星形(Y)或三角形(Δ)。一旦按规定的接法连接完成，其表示方法便随之确定。为方便起见，用Y/y表示原、副边的星形接法；用D/d来表示原、副边的三角形接法。原边绕组在接成星形(Y)时，如果有中线引出，则用YN表示；副边绕组在接成星形(Y)时，如果有中线引出，则用yn表示。例如：YN/d表示原边绕组为星形接法，并且有中线引出，副边绕组为三角形接法；D/y表示原边绕组为三角形接法，副边绕组为星形接法，无中线引出。
(b) 相量图
图5.15 Y/d-9连接组
图5.16 Y/d-11连接组
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
当原边、副边绕组采用不同的连接方式时，连接组标号均为奇数。 2. 由三相变压器的连接组确定接线图这可以看成是上一过程的逆过程。其步骤如下：首先根据连接组所示的连接方法，初步画出原边、副边绕组的连线方式，并且按照常规，定义原边绕组的出线端标志及相电动势、线电动势，在此基础上，画出原边绕组相量图；然后把U点当作u点，根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势；最后根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。下面以Y/y-2及Y/d-3为例来说明如何根据三相变压器的连接组确定其接线图。 1) Y/y-2 (1) 初步画出原边、副边绕组的连线方式，定义原边绕组的出现U标志及相电动势、线电动势，如图5.17所示。 (2) 根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势，如图 5.18所示。 (3) 根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。
1) Y/y连接组图5.5~图5.10给出了所有Y/y连接组的接线图和相量图。
5.9
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
(a) 接线图
(b) 相量图
(a) 接线图
(b) 相量图
图5.5 Y/y-12连接组
图5.6 Y/y-2连接组
5.10
第5章三相变压器
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
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第5章
三相变压器
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5.1
第5章三相变压器
本章内容
•三相变压器的磁路系统
•三相变压器的电路系统——连接组
•变压器的并联运行
•本章小结
•习题与思考题
5.2
第5章三相变压器
5.1 三相变压器的磁路系统
一、三相组式变压器
三相组式变压器是由3个磁路相互独立的单相变压器所组成的，三相之间只有电的联系而无磁的联系。如图5.1所示。原边、副边绕组可根据要求接成星形(Y)或三角形(△)。虽然各磁路相互独立，但当对原边绕组施加对称的三相 U、 V、 W 电压时，便会对称，空载电流也是对称的。