三相变压器铁心的磁路分析
第三章 三相变压器及其并联运行
B A C b B C
Σ Ф =0
ФA
ФC
A
a
c
图3.2 三相芯式变压器的磁路系统
特点： （1）各相磁路彼此关联，每相磁通都要通过另外 两相闭合。 （2）当变压器外施电源电压对称时，三相磁通是 对称的； （3）三相空载电流也是对称的。
第二节
三相变压器的连接组别
作用：连接组别用来反映变压器高、低压侧绕 组的连接方式，以及高、低压侧绕组对应线电势的 相位关系。 绕组采用不同的连接方式，变压器的高、低压 侧对应线电势（或电压）的相位关系会不同。 一、同极性端（同名端） 同极性端定义：同极性端是指交链同一磁通的 两个绕组瞬时极性相同的端子，用符号“*”标出。 未标注的两个端子也是同极性端。
c
C
x
z
(b) Y,y0或Y,y12连接组
时钟 12点或0点
A B E AB * * C * B
EA
EB
X a E b ab
EC
Y Z c c
E AB
EB
ZX Y
B/b
Ec Ea a Eb
A
EA
EC
C
顺 时
Ea
*
Eb
Ec
* y (a) *
(b) Y,d11连接组
B/b 顺 时
C
A/a
C
针
C/c
综上所述，三相变压器的连接组别与高、低压 绕组的连接方式、绕组的绕向及端头标志有关。改 变其中任意一个因素，都将影响变压器的连接组别。 三相变压器连接组别的数字共12个，即： （1）当高低压绕组连接方式相同时，连接组别 数字必定为偶数,即0、2、4、6、8、10； （2）高低压绕组连接方式不同时，连接组别数 字必定为奇数，即1、3、5、7、9、11。
注册电气工程师执业资格考试要点
YN形：i3a+i3b+i3c=i0 =>i3a=i3b=i3c=1/3 i0 D形：i3a=i3b=i3c
4.6.8.1 YN,y或D,y连接组
三次谐波电流能够 在原边流通， 则三相磁通和感应 电势均呈（接近） 正弦波形
4.6.8.2 Y,y连接组
•初级为Y连接，激磁电流中所必 需旳三次谐波电流分量不能流 通——磁化电流正弦形
旳电势和电流波形
激磁要求：
磁通和电势 为正弦波形；
励磁电流：
尖顶波形， 具有谐波 关键：若三次谐波电流在绕组中不能流（通3，次则最产大生） 旳磁通和感应旳电势为非正弦形
3次谐波电流旳性质
基波：
A相ia 2I sint B相ib 2I sint 120 C相ic 2I sint 240
2. 空载合闸过电流旳影响
数倍于额定电流，不大于短路电流，对变压器本身 无直接危害
合闸开始后数周期内旳冲击电流可能使变压器旳保 护装置误动作
措施：合闸使串如限流电阻，（1）限制冲击电流； （2）使其迅速衰减。
了解
4.6.7 变压器旳效率旳最大效率
•定义：输出功率与输入功率之比
•输入功率应该是输出功率与全部损耗之和
rk r1 r2 短路电阻 xk x1 x2 短路电抗 Zk rk jxk 短路阻抗
简化等效电路
• 简化等效电路：略去激滋电流（支路） 常用于定性分析
掌握
4.6.5 变压器电压调整率旳定义
• 因 因为)，变负U压载1NU器时1N内U产部'2生存电10在阻0%着压电降阻和和漏漏抗抗压(降原， 造成次级U侧2N 电压随负载电U流2变N 化而变化 （ 化U成率果表U）达20 。U电2 压1变00化%程 U度2一N 般U用2 电10压0%变
任务二 三相变压器认知与分析
表1-9 Y,d5连接组测量数据表
实训数据
计算数据
UAB(V) Uab(V) UBb(V) UCc(V) UBc(V) KL=UAB/Uab UBb(V) UCc(V) UBc(V)
根据Y,d5连接组的电动势向量图可得
UBb=UCc=UBc=Uab
(
K
2 L
3KL 1)
若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数量与实测值相同，则表示绕组连
接正确，属Y,d5连接组。
1) 各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同； 2) 各变压器的联结组别相同； 3) 各变压器的短路阻抗的相对值（短路阻抗压降）应相等。
子任务二 三相变压器的运行分析
1）变比不等时并联运行
变比不等的两台变压器并联运行时，二次空载电压不等。
当变压器的变比不等时，在空载时，环流 IC 就存在。 为了保证空载时环流不超过额定电流的10%，通常规定并联运行 的变压器的变比差不大于1%。
项目1 变压器
任务二 三相变压器认知与分析
知识与能力目标
1 了解三相变压器的用途、分类、铭牌数据和结构。 2 理解三相变压器的工作原理和并联运行。 3 掌握三相变压器的极性判别方法。 4 掌握三相变压器的联结组别及其测定方法。
任务二 三相变压器认知与分析
子任务一 三相变压器的结构与原理分析
1.三相变压器组结构与原理分析
子任务三 三相变压器的极性判别和连接组别测定
2) Y,y6。
将Y,y12连接组的二次绕组首、末端标记对调，A、a两端点用导线连接， Y,y6连接组如图所示。
Y,y6连接组 (a) 接线图 (b) 电动势相量图
子任务三 三相变压器的极性判别和连接组别测定
三相变压器的工作原理及接线方法
三相变压器三相变压器原理三相变压器是3个相同的容量单相变压器的组合.它有三个铁芯柱,每个铁芯柱都绕着同一相的2个线圈,一个是高压线圈,另一个是低压线圈.三相变压器是电力工业常用的变压器.变压器接法与联结组用于国内变压器的高压绕组一般联成Y接法，中压绕组与低压绕组的接法要视系统情况而决定。
所谓系统情况就是指高压输电系统的电压相量与中压或低压输电系统的电压相量间关系。
如低压系配电系统，则可根据标准规定决定。
1).国内的500、330、220与110kV的输电系统的电压相量都是同相位的，所以，对下列电压比的三相三绕组或三相自耦变压器，高压与中压绕组都要用星形接法。
当三相三铁心柱铁心结构时，低压绕组也可采用星形接法或角形接法，它决定于低压输电系统的电压相量是与中压及高压输电系统电压相量为同相位或滞后30°电气角。
500/220/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11220/110/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11330/220/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11330/110/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d112).国内60与35kV的输电系统电压有二种不同相位角。
如220/60kV变压器采用YNd11接法，与220/69/10kV变压器用YN，yn0，d11接法，这二个60kV输电系统相差30°电气角。
当220/110/35kV变压器采用YN，yn0，d11接法，110/35/10kV变压器采用YN，yn0，d11接法，以上两个35kV输电系统电压相量也差30°电气角。
所以，决定60与35kV级绕组的接法时要慎重，接法必须符合输电系统电压相量的要求。
根据电压相量的相对关系决定60与35kV级绕组的接法。
否则，即使容量对，电压比也对，变压器也无法使用，接法不对，变压器无法与输电系统并网。
3).国内10、6、3与0.4kV输电与配电系统相量也有两种相位。
三相变压器的磁路对电势波形的影响
科 技 天 地39INTELLIGENCE························三相变压器的磁路对电势波形的影响新乡职业技术学院 马丽娟摘 要：本文介绍了三相变压器磁路系统对电势波形的影响及三相压器的相电动势波形与绕组接法和磁路系统的关系。
关键词：三相变压器 磁路系统 电势波形 影响一、变压器的基本结构变压器的铁心既是磁路，又是套装绕组的骨架。
铁心由心柱和铁轭两部分组成，心柱用来套装绕组，铁轭将铁心柱连接起来，形成闭合磁路。
为减少铁心损耗，铁心用厚0.35mm 的硅钢片叠成，片上涂以绝缘漆。
在大型电力变压器中。
为提高磁导率和减少铁心损耗，常采用冷轧硅钢片；为减少接缝间隙和激磁电流，有时还采用由冷轧硅钢片卷成的卷片式铁心。
二、主磁通和激磁电流1、主磁通 通过铁心并与一次、二次绕组相交链的磁通叫做主磁通，用φ表示。
空载时由于-e1≈u1，而电源电压通常为正弦波，故电动势e1也可认为是正弦波，Φm 为主磁通的幅值，对于已经制成的变压器，主磁通的大小和波形主要取决于电源电压的大小和波形。
2、激磁电流 产生主磁通所需要的电流叫做激磁电流，用im 表示。
空载运行时，铁心上仅有一次绕组电流i0所形成的激磁磁动势，所以空载电流就是激磁电流，即i0=im。
激磁电流im 中包括两个分量，一个是磁化电流iμ，另一个是铁耗电流iFe。
磁化电流iμ用于激励铁心中的主磁通φ，对已制成的变压器，iμ的大小和波形取决于主磁通φ和铁心磁路的磁化曲线。
当磁路不饱和时，磁化曲线是直线，iμ与φ成正比，故当主磁通φ随时间正弦变化时，iμ亦随时间正弦变化，且iμ与φ同相而与感应电动势e1相差900相角，故磁化电流为纯无功电流。
2.5.1三相变压器磁路结构
目录
PART
01
三相变压器磁路结构
PART02三相变压器性与连接组PART03
PART
02
三相变压器并联运行
三相变压器磁路结构
1.1 三相组式变压器 1.2 三相心式变压器
1 三相组式变压器
主讲人
王婧博
由三台同容量的单相变压器组成，再按需要将一次绕组及二次绕组 分别接成星形或三角形。三相组式变压器又称三相变压器组。
特点
三个铁心独立； 三相磁路互不关联； 三相电压对称时三相励磁电流和磁通也对称。
2 三相心式变压器
主讲人
王婧博
三相心式变压器的磁路系统是由组式变压器演变过来的，当把三个 变压器的一边（即铁心柱）贴合在一起，合成一个三铁心柱的结构型式， 称为三相心式变压器。
一次绕组
在相同的额定容量下，三相心 式变压器具有省材料、效率高、经 济等优点；但组式变压器中每一台 单相变压器却比一台三相心式变压 器体积小、重量轻，便于运输。对 于一些超高电压、特大容量的三相 变压器，当制作及运输困难时，一 般采用三相组式变压器。
三相变压器绕组的结构原理
三相变压器绕组的结构原理
三相变压器绕组的结构原理是将三组线圈分别绕在磁心上，其中一组为主绕组，通过输入电力来激励磁场；而另外两组则作为副绕组起到输出电力的作用。
这种结构原理能够实现电压的变换和电路的隔离，从而保证电能的安全有效传输。
具体来说，三相变压器绕组的结构原理包括以下几个方面：
1.主绕组和副绕组的连接方式：主绕组为三相对称线圈，分别连接到三相交流电源上，形成磁场。
副绕组也是三组线圈，分别与电路负载相连，将主绕组的电磁能转化为电能供应负载。
2.绕组的结构和材料：绕组通常由铜或铝导线绕制而成，具有低电阻、高导电性和良好的导热性。
为了减少电流损耗和温度上升，绕组一般采用分层绕制或平行绕制等技术。
此外，绕组表面常涂上绝缘漆，以增强其耐电击性能。
3.铁芯的结构和材料：铁芯通常采用硅钢片或镍铁合金等材料制成，以提高磁通密度和减小磁留强度，从而减少铁芯的磁损耗和热损耗。
三相变压器绕组的铁芯一般采用三相接铁法，使其形成闭合的磁路，从而保障高效的能量传输。
三相变压器的磁路系统
三相变压器的磁路系统
现代电力系统都采用三相制，故三相变压器使用最广泛。
从运行原理来看，三相变压器在对称负载下运行时，各相电压、电流大小相等，相位互差12o0，因此，上一章对单相变压器的分析方法及其结论完全适用于三相变压器对称运行时的情况。
但三相变压器也有其特殊的问题需要研究，例如，三相变压器的磁路系统、三相变压器绕组的连接方法和联结组、三相变压器空载电动势的波形和三相变压器的不对称运行等。
此外，变压器的并联运行也放在本章讨论。
三相变压器的磁路系统可分为各相磁路独立和各相磁路相关两大类
把3个完全相同的单相变压器的绕组按一定方式作三相连接，便构成一台三相变压器组或三相组式变压器，如图3.1所示。
这种变压器的特点是各相磁路各自独立，彼此无关。
当原边接三相对称电源时，各相主磁通和励磁电流也是对称的由于三相芯式变压器三相磁路长度不同，即使外加三相对称电压，三相励磁电流也不完全
对称，中间铁芯柱的一相磁路较短，励磁电流较小。
但与负载电流相比，励磁电流很小，它的不对称对变压器负载运行的影响极小，伺服电机因此仍可看做三相对称系统。
由于变压器高、低压绕组交链着同一主磁通，当某一瞬间高压绕组的某一端为正电位时，在低压绕组上必有一个端点的电位也为正，则这两个对应的端点称为同极性端，并在对应的端点上用符号“·”标出。
绕组的极性只取决于绕组的绕向，与绕组首、末端的标志无关。
我们规定绕组电动势的正方向为从首端指向末端。
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，如图3.3(.),(d)所示。
当首端极性不同时，高、低压绕组电动势相位相反.。
3 电机学_第三章、第四章 三相变压器及运行_西大电气
4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，注意 同名端
5.连接副方绕组
19:43:15
第三章
第三节 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，磁化电流是尖顶波。分解为基波 分量和各奇次谐波（三次谐波最大）。
问题
在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位， 是否存在与三相绕组的连接方法有关。
大容量变压器一般有较大的短路电压。
•分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
一、三相变压器组Y，y连接
初级为Y连接，激磁电 流中所必需的三次谐 波电流分量不能流 通——磁化电流正弦 形
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
思考：
相电势中存在三次谐波电势， 则线电势的波形如何？
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
1、Y，d11 Eab滞后EAB 330 Eab超前EAB30
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
2、Y，d1 Eab滞后EAB 30 Eab超前EAB 330
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
在高压线路中的大容量变压器需接成Y，d
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
五、三相变压器D，y连接
3次谐波电流可流通，磁
通呈正弦形，从而每相 电势接近正弦波。 分析点：
一次侧相电流中是否有三次谐波电流？
第三章 三相变压器
第三章 三相变压器§3-1．三相变压器的磁路1．三相变压器组三相变压器的磁路系统可分为各相磁路彼此独立和各相磁路彼此相关的两类。
图3-1 三相组成磁路系统三相是由变压器由三个单相磁通沿各自的磁路闭合，彼此毫无关系，所以三相变压器组的磁路系统属于彼此无关的一种。
当原边加上三相对称电压时， 变压器组成的，由于各相的三相主磁通•φA，•φB，•φ特点：（1）三相磁路彼此无关相互独立C 也是对称的，因此三相空载电流也是对称的。
•••（2）三相磁通对称φA ，φB ，φ大小相等，互差120º （3）三相激磁电流对称2．三相相磁通对称其总和A+ B C=0，即在任何瞬间，中间芯柱磁通为零，所以在结构上可省去中间的芯柱。
外两相的磁路闭合，故属于各相磁路彼此相关的一种。
（2）三相磁通代数和为零 C 心式变压器三个单相铁芯由于三•φ•φ+•φ三相磁能的流通均以其它两相为回路，为了简便，把三个芯板排列在芯柱同一平面上。
在这种磁路中，因每相主磁通都要借另而且三相磁路长度不相等，B 相最短，A、C 磁路较长的i ,i 相等,i 较小，但与A 0oC oB 外接电压相比，如电压对称，仍然认为三相电流对称。
特点：（1）三相磁路彼此相关 （3）三相的空载电流不对称由于与负载电流相比，励磁电流很小，如负载对称，仍可认为三相电流对称。
三相芯式变压器的磁路系统§3-2．三相变压器的电路系统——联接组1．单相变压器（1）同名端（同极性端）个绕组而言无极性，但当两个绕组同时链着一个磁通极性。
“●”表示。
首末a ）图：当图3-2绕组的标志方式由于感应电动势是交变的，对于一时，感应电动势存在着相对例如，在某一瞬间，高压绕组正电位，则低压绕组必定有一个端点也为正电位，把这两个极性相同的端点称为同极性端，用图3-3 端的两种标法（dtd Φ增加时，根据楞次定律，两个绕组感应电势瞬时实际方向应从2指向1，4椤次指向3。
三相五柱式铁心磁通的计算_朱盛鼎
j
3 2
,则由三相
对称线电压的条件可得下列
关系:
UA UB -
UUBC=
ΥA :
Υ1 - ( 2+ a )Υ2+ ( 1+ 2a)Υ3 - aΥ4 = 0 ( 3)
式 ( 1)、 ( 2)除以、 R0Υ2 ,式 ( 3)式除以 φ2 ,并令 r1
=
R1 R0
;
r2 =
R2 R0
1 Y接法绕组的铁心磁通分析
三相五柱铁心的外形如图 1所示。
等值磁路则如图 2所示。
图 1 三相五柱式铁心外形示意图
图 2 三相变压器等值磁路
图中磁势 F= IW 为该相电流 I 与匝数 W 的乘 积 ,而磁阻 R 与各段磁路长度 L、横截面积 S、
磁导率 _ 的关 ,依下式确定
R=
L _S
第 1期
=
2. 66; r2=
LL20·
S0 S2
=
1. 338
解算结果如表 2。
表 2 解算结果
h1x h1y h2x
h2y
h3x
h3y
h4x
h4y
-0. 3528 0. 1816 1. 000 0. 0000 0. 1830 -0. 9831-0. 2431 0. 3136
由此得心柱的磁通相对值为:
hA = h2 - h1= (h2x - h1x )+ j (h2y - h1y ) = 1. 3528- j 0. 1816= 1. 3649ej( - 7. 65 )
第 34 卷 第 1 期 1997年 1月
变压器
TRAN SFORMER
Vol. 34 No. 1 Ja nuary 1997
三相变压器铁心的磁路分析
三相变压器铁心的磁路分析摘要：目前国产的大容量三相变压器一般采用三相五柱式铁心结构，该结构可以有效降低变压器的运输高度，降低成本。
本文介绍了三相变压器四框五柱式铁心与常规变压器五柱式铁心磁路的区别及特点。
关键词：三相；变压器；铁心；磁路1 引言三相四框五柱式铁心结构是在常规五柱结构的基础上将三个心柱均分为2个半柱，柱间形成轴向散热油道，这样铁心就形成了四个独立的框，磁通在框内形成回路。
由于框式铁心的主级片宽仅为常规铁心的一半，所以可有效地提高铁心卷料的利用率，同时铁轭截面积也由常规铁心心柱面积的53%降为50%，降低了铁心的重量，同时降低了铁轭的高度。
由于框间油道的存在，框式铁心的磁路与常规铁心的磁路有了很大的不同，了解这两种铁心结构的不同及各自的特点对变压器的铁心设计有重要的意义。
2 常规三相五柱铁心的磁路分析图1 三相五柱铁心结构及磁路示意图根据磁路基尔霍夫第一定律，可得下列方程组：（1）（2）（3）求解方程组：（1）+（2）+（3），得：1=4 （4）由方程组和式（4）以及对称原理必得以下矢量图（显然，图解是唯一的）：图2 磁通矢量图根据磁通的矢量图，我们可以得出下面的关系：︱1︱=︱A︱/√3=0.5774*︱A︱理论上要求铁轭的截面=0.5774*心柱截面。
实验证明：铁轭内的磁通与理论值有偏差且由于线圈端部漏磁等因素，上下轭比旁轭的磁通要大得多；老结构铁心上下轭截面≈0.58*心柱截面，旁轭截面≈0.45*心柱截面；新结构铁心考虑到制造工艺方便，上下轭和旁轭截面≈0.53*心柱截面，新老结构铁损相近。
3 三相四框铁心的磁路分析图3 三相四框五柱式铁心结构及磁路示意图根据磁路基尔霍夫第一定律，可得下列方程组：（4）（5）（6）求解方程组：（4）+（5）+（6），可得：0=1+4可得：4= -1 （7）由方程组和式（7）以及对称和平行原理必得以下矢量图（显然，图解是唯一的）：图4 磁通矢量图根据磁通的矢量图，我们可以得出下面的关系：三相四框铁心的特点：（1）心柱内的合成磁通中无3次谐波磁通。
三相变压器磁路系统和电路系统
同极性端(同名端) 同一时刻具有相同极性的两个端子称为同名端。
首末端和同极性端对电势相位关系的影响
绕组相电势的正方向规定： 从首端指向末端为正，如高压A相绕组的相电势的正方向 从A指向X，相电势表示为EAX，简写为EA。
交链同一磁通的高、低压绕组首端是同名端时
交链同一磁通的高、低压绕组首端是异名端时
C A
A A B C
B
C
B
三相心式变压器的磁路 a)三相星形磁路 b)三相磁通的相量图
A
B
C
三相心式变压器的磁路 实际心式变压器的磁路
2、三角形连接
A.B
C
BZ
E AB
***
.
CX
EA
XY Z
AY
2、三角形连接
ab c . E AB
bx
***
.
EA
cy
xy z
az
四、连接组别的概念
连接组别：反映变压 器高、低压侧绕组的 连接方式，以及在正 相序电源时，高、低 压侧绕组对应线电势 的相位关系。
时钟表示法
例：Y,d3
低压侧电势Eab 滞后对应的高压 侧EAB 3×30°
五、三相变压器连接组别的确定
1、Y，y连接
A.
E AB
B
C
** *
B
.
.
.
EA EB EC
b
Z
z
x y
X Y
C
C
Aa
XY Z
a.
Eab
b
c
** *
.
.
.
Ea Eb Ec
Y,y0位形图及连线图
xy z
Y,y6A
变压器 第03章-4 三相变压器空载运行电动势波形
A1
0 A3
1800
B3 0
B1
t 3600 t
C1
t
0
C3
1.三相变压器组
结论1 ：由于三相变压器组的三相主磁路彼此无关，所以平顶 波磁通分解得到的基波及三次谐波磁通都沿各自的铁心主磁路 闭合。
A
A1 A3
B
B1 B3
C
i0 A
i0 B
i0C
C1 C3
2.三铁心柱变压器
结论2 ：由于三铁心柱变压器的 三相主磁路彼此相关，所以平顶
3.4 空载电势波形
一.三相变压器的磁路对磁通的影响
思考：假设某励磁电流产生了平顶波的主磁通，分析两种三
相变压器磁路结构对主磁通的影响。
1
3
1800
0
3600
t
A3 A3 cos 3t 3 cos 3t
B3 B3 cos 3(t 1200 ) 3 cos 3t C3 C3 cos 3(t 2400 ) 3 cos 3t
A
B
C
XZ
Y
C
B
X
Y
Z
y
a
a
b
C
b
x
y
z
x
zC
单段相，变因压此器变：压器正空常载运时行时i0磁与通最大的值关系m是往非往线设性计的在。铁心饱和
结论：
对于单相变压器，在磁路饱
和情况下，i0 (t) 为尖顶波， t
0
i0
(t ) 为正弦波。
t
前面已知空载电流为尖顶波，通过谐波分析，空载电流除基波
电流外 i01 ，还有3次谐波电流 i03，及5、7次等高次谐波电流
i0（正弦波）磁路饱和决定
三相心式变压器的磁路
三相心式变压器的磁路三相心式变压器是现代电力系统中广泛使用的一种电力设备，主要用于电能传输、配电、调节电压等方面。
其核心是磁路结构，因此了解三相心式变压器的磁路结构和工作原理是非常必要和重要的。
一、三相心式变压器的基本结构三相心式变压器由三个E型铁心和三个I型铁心组成。
E型铁心由两个平行板组成，中间夹着绕组，通过螺钉固定在一起。
I型铁心由单个的平板和绕组组成，绕组围绕在铁心周围。
三相心式变压器的三组绕组分别位于三个E型铁心和三个I型铁心中。
在三相心式变压器中，每个铁心上有两个绕组，一个称为高压绕组(HV)，另一个称为低压绕组(LV)。
二、三相心式变压器的磁路磁路是指磁通在铁心中运动时所遇到的磁阻。
在三相心式变压器中，磁路由三个E型铁心和三个I型铁心组成。
当高压绕组通过正弦波电流时，高压侧产生的磁通量会穿过高压绕组、E型铁心、I型铁心、LV绕组以及LV绕组对应的E型铁心。
由于高压绕组和LV绕组之间还有相互电位绕组(即中间端子)，所以磁路会穿过三个I型铁心，最终形成回路。
在三相心式变压器的磁路中，磁通量的变化会产生电动势(EMF)，从而引起电流的变化。
由于磁通量与铁心的磁阻有关，因此铁心的磁导率也是磁路运动的关键因素。
磁导率越高，磁通量在铁心中就会更容易流动，从而使变压器的能量损耗更小。
三、三相心式变压器的工作原理三相心式变压器的工作原理基于电磁感应定律，即变化的磁通量会产生电动势，从而驱动电流。
当高压绕组受到正弦波电流时，会产生不断变化的磁场，从而引起空气芯中的感应电流，使芯部产生不断变化的磁场。
高压侧的感应电动势会驱动电流，经过铁心传递到低压侧，最后驱动负载工作。
当高压侧的电流减小或消失时，铁心中产生的磁场也随之减小或消失，从而使低压侧的电动势和电流也随之减小或消失。
总之，三相心式变压器的磁路结构是将高压绕组和低压绕组通过铁心连接起来，形成一条磁路。
通过高压侧的电流，铁心中的磁场不断变化，从而产生感应电动势，驱动了低压侧的电流和负载工作。
三相变压器
3．7三相变压器现代电力系统均采用三相制，因而三相变压器的应用极为广泛。
三相变压器可以用三个单相变压器组成，这种三相变压器称为三相变压器组；还有一种由铁轭把三个铁心柱连在一起的三相变压器，称为三相心式变压器。
从运行原理来看，三相变压器在对称负载下运行时，各相电压、电流大小相等，相位上彼此相差1200。
3．7．1三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统按其铁心结构可分为组式磁路和心式磁路。
一、组式(磁路)变压器三相组式变压器是由三台单相变压器组成的，相应的磁路称为组式磁路。
由于每相的主磁通由各沿自己的磁路闭合，彼此不相关联。
当一次侧外施三相对称电压时，各相的主磁通必然对称。
三相组式变压器的磁路系统如图3．7．1所示。
图3．7．1 三相组式变压器的磁路系统二、心式(磁路)变压器三相心式变压器每相有一个铁心柱，三个铁心柱用铁轭连接起来，构成三相铁心，如图3．7．2所示。
这种磁路的特点是三相磁路彼此相关。
从图上可以看出，任何一相的主磁通都要通过其他两相的磁路作为自己的闭合磁路。
三相心式变压器可以看成是由三相组式变压器演变而来的。
如果把三台单相变压器的铁心合并成图3．7．2(a)的形式，在外施对称三相电压时，三相主磁通是对称的，中间铁心柱的磁通ΦU+ΦV+ΦW=0，即中间铁心柱无磁通通过，因此可将中间铁心柱省去，如图3．7．2(b)所示。
为制造方便和降低成本，把V相铁轭缩短，并把三个铁心柱置于同一平面，便得到三相心式变压器铁心结构．如图3．7．2(c)所示。
在这种变压器中，中间V相磁路最短，两边U、W两相较长，三相磁路不对称。
当外施对称三相电压时，三相空载电流便不相等，但由于空载电流较小，它的不对称对变压器负载运行的影响不大，所以可略去不计。
与三相组式变压器相比，三相心式变压器省材料，效率高，占地少，成本低，运行维护方便，故应用广泛。
只在超高压、大容量巨型变压器中由于受运输条件限制或为减少备用容量才采用三相组式变压器。
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三相变压器铁心的磁路分析
摘要：目前国产的大容量三相变压器一般采用三相五柱式铁心结构，该结构可以有效降低变压器的运输高度，降低成本。
本文介绍了三相变压器四框五柱式铁心与常规变压器五柱式铁心磁路的区别及特点。
关键词：三相；变压器；铁心；磁路
1 引言
三相四框五柱式铁心结构是在常规五柱结构的基础上将三个心柱均分为2个半柱，柱间形成轴向散热油道，这样铁心就形成了四个独立的框，磁通在框内形成回路。
由于框式铁心的主级片宽仅为常规铁心的一半，所以可有效地提高铁心卷料的利用率，同时铁轭截面积也由常规铁心心柱面积的53%降为50%，降低了铁心的重量，同时降低了铁轭的高度。
由于框间油道的存在，框式铁心的磁路与常规铁心的磁路有了很大的不同，了解这两种铁心结构的不同及各自的特点对变压器的铁心设计有重要的意义。
2 常规三相五柱铁心的磁路分析
图1 三相五柱铁心结构及磁路示意图
根据磁路基尔霍夫第一定律，可得下列方程组：
（1）
（2）
（3）
求解方程组：
（1）+（2）+（3），得：1=4 （4）
由方程组和式（4）以及对称原理必得以下矢量图（显然，图解是唯一的）：
图2 磁通矢量图
根据磁通的矢量图，我们可以得出下面的关系：
︱1︱=︱A︱/√3=0.5774*︱A︱
理论上要求铁轭的截面=0.5774*心柱截面。
实验证明：铁轭内的磁通与理论值有偏差且由于线圈端部漏磁等因素，上下轭比旁轭的磁通要大得多；老结构铁心上下轭截面≈0.58*心柱截面，旁轭截面≈0.45*心柱截面；新结构铁心考虑到制造工艺方便，上下轭和旁轭截面≈0.53*心柱截面，新老结构铁损相近。
3 三相四框铁心的磁路分析
图3 三相四框五柱式铁心结构及磁路示意图
根据磁路基尔霍夫第一定律，可得下列方程组：
（4）
（5）
（6）
求解方程组：
（4）+（5）+（6），可得：
0=1+4
可得：
4= -1 （7）
由方程组和式（7）以及对称和平行原理必得以下矢量图（显然，图解是唯一的）：
图4 磁通矢量图
根据磁通的矢量图，我们可以得出下面的关系：
三相四框铁心的特点：
（1）心柱内的合成磁通中无3次谐波磁通。
（2）心柱合成磁通在d接线线圈中不会感应出3次谐波电势，不会产生反3次谐波磁通的感应电流，3次谐波可以随基波在各框中任意流通。
（3）在铁轭中有3次谐波磁通，可降低铁轭中基波磁通幅值，所以可取铁轭截面=心柱截面/2（铁轭也不会饱和）。
（4）由于铁轭中存在3次谐波会增加铁轭的空载损耗。
4结束语
通过本文的分析我们可以了解三相四框五柱式铁心与常规铁心在磁路上的各自特点。
常规结构是我公司的成熟结构但框式结构在成本上有着较大的优势，同时框式结构也是现场组装式变压器的铁心必须采取的型式，所以在在今后的设计工作中可以根据产品的实际需要进行选择。