第3章三相变压器.doc

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1、第3章 三相变压器内容 目前，电力系统均采用三相制，所以三相变压器得到了广泛应用。三相变压器在对称负载下运行时，其各相的电压、电流大小相等，相位互差,因此对三相变压器的分析和计算可取其中的一相来进行，即三相问题可以转化为单相问题，于是单相变压器的基本理论（基本方程式、等效电路、相量图等）完全适用于三相变压器中的任一相。本章主要研究三相变压器的几个特殊问题：（1）三相变压器的磁路结构；（2）三相变压器的联结组别；（3）联结组别和磁路结构对相绕组感应电动势波形的影响。要求 掌握三相组式变压器和三相心式变压器磁路结构的特点。 掌握三相变压器联结组别的概念，联结组别的判定方法。 掌握联结组别和磁路结构

2、对相绕组感应电动势波形的影响。3.1 三相变压器的磁路结构三相变压器按磁路结构（铁心结构）可分为组式变压器和心式变压器两类。 一、三相组式变压器的磁路特点三相组式变压器由三台相同的单相变压器组合而成，如图3.1.1所示。其磁路特点是：（1）各相磁路彼此独立，互不关联，即各相主磁通都有自己独立的磁路； （2）各相磁路几何尺寸完全相同，即各相磁路的磁阻相等；（3）当一次侧外加三相对称电压时，三相主磁通、是对称的，三相空载电流也是对称的。图3.1.1 三相组式变压器二、三相心式变压器的磁路特点三相心式变压器的铁心结构是从三相组式变压器铁心演变而来的。将三台单相变压器铁心合并成图3.1.2(a)的样子

3、；当一次侧外加三相对称电压时，三相主磁通、是对称的，中间铁心柱内磁通+=0，因此可以去掉中间铁心柱，变成图3.1.2（b）；为使结构简单、制造方便，把三相铁心布置在同一平面内，便得到图3.1.2(c)，这就是常用的三相心式变压器铁心。图3.1.2 三相心组式变压器的磁路三相心式变压器的磁路特点是： （1）各相磁路不独立，互相关联。即每相磁通都要借助其它两相磁路而闭合；（2）各相磁路长度不等。中间相的磁路长度小于其它两相的磁路长度，因此中间相的磁阻略小于其它两相的磁阻。（3）当外施三相对称电压时，三相主磁通、是对称的，但由于三相磁路的磁阻不对称，而使三相空载电流不对称，中间相的空载电流略小于其它

4、两相的空载电流。由于空载电流相对于负载电流来说是很小的，所以空载电流的不对称对变压器负载运行影响极小，可以忽略。 目前大多数三相变压器都采用心式结构，因为它具有消耗材料少、运行效率高、占地面积小、维护简单的优点。对于超高压、大容量巨型变压器，由于受运输条件限制或为了减少备用容量，才采用三相组式变压器。3.2 三相变压器的联结组别三相变压器的联结组别是表示高、低压绕组联结方式及高、低压侧对应线电动势相位关系的一种标志。掌握变压器的联结组别，对正确地使用变压器，特别是在进行多台变压器并联运行时尤为重要。三相变压器高、低压侧线电动势的相位关系与高、低压绕组相电动势的相位关系（即单相变压器联结组别）及

5、三相绕组的联结方式有关。下面，首先介绍三相绕组的联结方式；然后介绍单相变压器的联结组别；最后介绍三相变压器的联结组别。一、三相绕组的连接方式三相绕组通常有两种连接方式，即星形联结和三角形联结。为了正确连接三相绕组，变压器每相绕组的两个出线端都有一个标志，电力变压器的绕组首、末端标志如表3.2.1所示。表3.2.1 变压器绕组的首、末端标志绕组名称单相变压器三相变压器中性点首端末端首端末端高压绕组U1U2U1、V1、W1U2、V2、W2N低压绕组u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n当把三相绕组的三个末端U2、V2、W2（或u2、 v2、w2）连接在一起，而把它们的首端U1、V1、W1（或u

6、1、 v1、w1）引出，便是星形联结，用字母Y(或y)表示，如图3.2.1(a)所示。当把三相绕组按首、末端顺序依次串联成一个闭合回路，然后从首端U1、V1、W1（或u1、 v1、w1）引出，便是三角形联结，用字母D(或d)表示，如图3.2.1(b)、(c)所示。其中，图(b)是按U1-U2W1-W2V1-V2U1次序串联，称为逆序三角形联结；图(c)是按U1-U2V1-V2W1-W2U1次序串联，称为顺序三角形联结。图3.2.1 三相绕组连接方式及其相量图二、单相变压器的联结组别 1同名端（同极性端）单相变压器的高、低压绕组被同一交变的主磁通所交链，高、低压绕组的感应电动势是交变的，即高、低

7、压绕组的极性是交变的。但在某一瞬间，高、低压绕组都有一端为正极性（高电位），另一端为负极性（低电位），两个绕组上同时为正极性的端点称为同名端（或同极性端），用符号 “.”表示。当然两个绕组上同时为负极性的端点也是同名端。同名端与绕组的绕向有关。在绕组电流正方向与磁通正方向符合右手螺旋关系时，可根据：“凡是从同名端流进的电流，所产生的磁通都是同方向的”这一规律确定出高、低压绕组的同名端。例如，在图3.2.2(a)或(b)中，从U1和u1端流入电流产生的磁通是同方向的（均指向上），所以U1和u1端为同名端。同理， 图3.2.3(a)或(b)中，U1和u2端为同名端。(a)绕向相同 (b)绕向相反

8、(c)相量图标志相同 标志相反 图3.2.2 首端为同名端时电动势同相位(a)绕向相同 (b)绕向相反 (c)相量图标志相反 标志相同 图3.2.3 首端为异名端时电动势反相位2高、低压绕组电动势相位关系为了表示高、低压绕组电动势的相位关系，规定高、低压绕组电动势的正方向均为从首端指向末端，即高压绕组电动势的正方向为，简写为；低压绕组电动势的正方向为，简写为。和可能同相位，也可能反相位，它与绕组的绕向及标志有关，如图3.2.2和图3.2.3所示。根据同名端的含义，可以确定高、低压绕组电动势的相位关系只有两种情况：（1）当高、低压绕组的首端与为同名端时，则和同相位，如图3.2.2所示。（2）当高

9、、低压绕组的首端与为异名端时，则和反相位，如图3.2.3所示。3单相变压器的联结组别为了标记高、低压绕组电动势的相位关系，采用所谓“时钟表示法”，即把高压绕组电动势相量看作时钟的分针（长针），并固定指向时钟的“12点”即“0点”位置上，把低压绕组电动势相量看作时钟的时针（短针），它在时钟内所指向的数字，就是单相变压器的联结组别号。例如，图3.2.2可以表示成I,I0；图3.2.3可以表示成I,I6。其中，I,I表示高、低压绕组为单相绕组，数字0表示低压绕组电动势相量指向“0点”，说明高、低压绕组电动势同相位（因为高压绕组电动势相量已固定指向“0点” ）；数字6则表示低压绕组电动势相量指向“6点

10、”，说明高、低压绕组电动势反相位。图3.2.2（a）所示的高、低压绕组绕向相同、标志相同的I,I0联结组别，是国家标准规定的单相变压器的标准联结组别。三、三相变压器的联结组别由于三相变压器的同一相高、低压绕组绕在同一铁心柱上，所以三相变压器同一相高、低压绕组电动势的相位关系与单相变压器相同。根据每一相的高、低压侧电动势相位关系及三相绕组连接方式，可以确定出高、低压侧对应线电动势的相位关系。三相变压器的联结组别仍采用“时钟表示法”：把高压侧某一线电动势相量看作时钟的长针，并固定指向“0点”，把低压侧对应线电动势相量看作时钟的短针，它所指向的时钟数字便是其联结组别号。由于三相变压器高、低压绕组均可

11、以是星形联结或三角形联结，所以三相变压器联结组别较多。下面介绍几种典型的三相变压器联结组。1 Y,y0联结组图3.2.4(a)为Y,y0联结组的绕组连接图,其特点是：绕在同一铁心柱上的高、低压绕组的绕向及标志均相同，因此同一相高、低压绕组的首端U1与u1、V1与v1、W1与w1分别为同名端。于是高、低压侧相电动势和、与、与分别同相位，如图3.2.4(b)所示。画相量图步骤是：（1）根据高压侧三相绕组的连接方式（Y联结）及、大小相等，相位依次相差，按正相序U-V-W画出高压侧三相对称相电动势相量图，注意要使某一线电动势相量，这里取固定指向“0点”（向上）。（2）根据低压侧三相绕组的连接方式（y联

12、结）及低压侧与高压侧相电动势相位关系：与、与、与分别同相位，可以画出低压侧电动势的相量图，并画出与高压侧对应的线电动势相量。由于指向“0点”，所以其联结组别为Y,y0。Y,y0的意义为：高、低压绕组均为星形联结，且高、低压侧对应线电动势同相位。 (a)绕组联结图 (b)电动势相量图 图3.2.4 Y,y0联结组(a)绕组联结图 (b)电动势相量图 图3.2.5 Y,y6联结组 2Y,y6联结组图3.2.5为Y,y6联结组的绕组连接图及电动势相量图。其同一相的高、低压绕组首端U1与u1、V1与v1、W1与w1分别为异名端，于是高、低压侧相电动势和、与、与分别反相位，对应的线电动势与也反相位，指向

13、“0点”时，指向“6点”，故其联结组别为Y,y6。在Y,y0联结组中，若保持高压绕组标志不变，而将低压绕组标志u1、v1、w1按正相序依次改为w1、u1、v1或v1、w1、u1，这相当于把低压侧相量图顺时针旋转了或，其中则由“0点”转到“4点”或“8点”，由此可得Y,y4或Y,y8联结组。同理，在Y,y6联结组基础上，按正相序依次改变低压绕组的标志，可得Y,y10和Y,y2联结组。总之，Y,y（或D，d）联结组共有0、2、4、6、8、10等六个偶数的组别。3Y,d11连接组将Y,y0绕组联结图3.2.4(a)中的低压绕组改为三角形联结，如图3.2.6(a)所示（图中各相电动势相量采用首、末端标

14、出），根据高、低压侧相电动势同相位关系可知：电动势相量u1u2与U1U2、v1v2与V1V2、w1w2与W1W2分别同相，再根据三相绕组串联顺序：u1-u2w1-w2v1-v2u1，可以得到低压侧电动势相量图，如图3.2.6(b)所示。其中与高压侧线电动势（简写）相对应的线电动势（简写）指向“11点”，所以其联结组别为Y,d11。其意义为：高压绕组为Y联结，低压绕组为d联结，低压侧线电动势超前高压侧线电动势，即高、低压侧对应的线电动势有相位差。(a)绕组联结图 (b)电动势相量图 图3.2.6 Y,d11联结组(a)绕组联结图 (b)电动势相量图 图3.2.7 Y,d1联结组 4Y,d1连接组

15、别如果把低压绕组按u1-u2v1-v2w1-w2-u1顺序串联成三角形联结，如图3.2.7(a)所示，此时低压侧电动势相量图如图3.2.7(b)所示。其中与高压侧线电动势相对应的线电动势指向“1点”，所以其联结组别为Y,d1，即低压侧线电动势滞后于高压侧线电动势。在Y,d11联结组中，若保持高压绕组标志不变，而将低压绕组标志u1、v1、w1按正相序依次改为w1、u1、v1或v1、w1、u1，可得到Y,d3或Y,d7联结组。同理，在Y,d1联结组基础上，按正相序依次改变低压绕组的标志，可得Y,d5和Y,d9联结组。总之，Y,d（或D，y）联结组共有1、3、5、7、9、11等六个奇数的组别。三相变

16、压器的联结组别很多，为便于制造、使用和并联运行，国家标准规定：同一铁心柱上的高、低压绕组为同一相绕组，其绕向和标志均相同。电力变压器的标准联结组为Y,yn0；Y,d11；YN,d11；YN,y0；Y,y0等五种，其中前三种最为常用。一般它们的使用范围如下：Y,yn0的二次绕组可以引出中性线，构成三相四线制供电方式，用在低压侧为400V的配电变压器中，供给三相动力负载和单相照明负载，高压侧额定电压不超过35kV。Y,d11用于低压侧电压超过400V，高压侧电压在35kV以下的变压器中。YN,d11用在高压侧需要将中性点接地的变压器中，电压一般在35110kV及以上。YN,y0用在高压侧中性点需要

17、接地的场合。Y,y0用在只供三相负载的场合。*3.3 联结组别和磁路结构对相电动势波形的影响一、 励磁电流与主磁通的波形关系由于变压器主磁路呈非线性（饱和特性），主磁通与励磁电流 (空载电流)为非线性（磁化曲线）关系，所以当主磁通为正弦波时（随时间按正弦规律变化），励磁电流将是尖顶波，如图3.3.1(a)所示；而当励磁电流为正弦波时，主磁通将是平顶波，如图3.3.1(b)所示。图3.3.1 励磁电流与主磁通的波形关系根据数学中的级数理论，非正弦的尖顶波或平顶波都可以分解成基波和一系列奇次谐波。在高次谐波中，三次谐波最强，在忽略五次及以上奇次谐波的情况下，尖顶波电流或平顶波磁通可以看成是由基波和

18、三次谐波组成，如图3.3.2所示。(a)尖顶波电流分解 (b)平顶波磁通分解 图3.3.2 非正弦波分解成基波和三次谐波在三相系统中，三相三次谐波分量大小相等、相位相同。例如三相三次谐波空载电流为 (3.3.1)在单相变压器中，当外加电压为正弦波时，由于，故感应电动势为正弦波，产生的主磁通也是正弦波，因此单相变压器的空载电流为尖顶波，即。在单相绕组回路中，三次谐波电流和基波电流一样可以流通，因此单相变压器的空载电流包含了基波电流和三次谐波电流。但是在三相变压器中，由于三相三次谐波电流同大小、同相位，所以它能否在三相绕组中流通将取决于三相绕组的连接方式；三相三次谐波磁通同大小、同相位，它能否在三

19、相主磁路中流通将取决于三相磁路结构。三次谐波电流能否流通将影响主磁通的波形，而三次谐波磁通的流通情况将影响相电动势的波形。二、联结组别和磁路结构对相电动势波形的影响1YN,y联结时的电动势波形由于变压器一次侧与电源之间有中性线连接，所以同大小、同相位的三相三次谐波空载电流将通过中性线流通（中性线中的三次谐波电流是每相三次谐波电流的三倍）；同时，因三相基波空载电流大小相等，相位互差，每相基波电流都能借助于另外两相绕组流通。所以YN,y变压器的空载电流为尖顶波，于是主磁通为正弦波，主磁通在每相绕组中产生的感应电动势也为正弦波。此时的情况与单相变压器完全相同。2Y,y联结时的电动势波形由于变压器一次

20、侧星形联结没有中性线，同大小、同相位的三相三次谐波电流没有通路，故空载电流中不可能含有三次谐波分量，因此空载电流为正弦波(基波)，主磁通为平顶波。主磁通由基波和三次谐波组成，而能否在主磁路中流通将取决于磁路结构，下面分组式和心式变压器两种情况来讨论。（1）三相组式变压器图3.3.4 Y,y联结三相心式变压器中的三次谐波磁通路径图3.3.3 Y,y联结三相组式变压器中的磁通和电动势波形由于三相组式变压器的各相磁路相互独立，所以各相的三次谐波磁通与基波磁通一样可以在各自的主磁路中流通，此时主磁通，是平顶波。其中在相绕组中感应出滞后于的基波电动势；感应出滞后于的三次谐波电动势。由于主磁路磁阻小，故较

21、大，加之以三倍的基波频率交变，所以较大，幅值可达幅值的4560。将和迭加起来，便得到相电动势，如图3.3.3所示。可见，由于的存在，使相电动势畸变为尖顶波，其最大值升高很多，这可能危及到绕组绝缘的安全，因此三相组式变压器不能采用Y,y联结。但是，由于各相大小相等、相位相同，在线电动势中三次谐波电动势相互抵消，故线电动势仍为正弦波。（2）三相心式变压器心式变压器的三相主磁路是彼此关联的“Y形”结构。对基波磁通而言，三相磁通大小相等、相位互差，故每相磁通都能通过另外两相磁路形成闭合通路。但对三次谐波磁通而言，三相磁通大小相等、相位相同，所以无法在“Y形“主磁路中形成通路（这与三次谐波电流不能在Y形

22、电路中流通相似），只能通过漏磁路（变压器油、油箱壁等）闭合而成为漏磁通，如图3.3.4所示。漏磁路磁阻很大，使三次谐波磁通大为削弱，此时主磁通波形接近于正弦波，相电动势波形也接近正弦波。但三次谐波磁通流经油箱壁及其它铁件时会感应出涡流，从而产生附加损耗，引起局部过热，降低变压器运行效率。所以只有容量小于1800kVA的三相心式变压器才允许采用Y,y联结。总之，三相组式变压器不能采用Y,y联结组，而三相心式变压器可以采用Y,y联结组，但其容量不宜过大。3D,y联结时的电动势波形由于变压器一次侧为三角形联结，三次谐波空载电流可以在闭合的三角形回路中流通，故空载电流为尖顶波，主磁通为正弦波，相绕组感

23、应电动势也为正弦波。4Y,d联结时的电动势波形因为一次绕组Y联结无中线，一次空载电流的三次谐波分量不能流通，故空载电流为正弦波，主磁通为平顶波，即。其中在二次绕组中产生三次谐波电动势，并在二次侧三角形闭合回路中产生三次谐波电流，如图3.3.5 所示。在相位上，滞后；滞后近（由于二次绕组电阻远小于其三次谐波电抗）；建立的磁通（与同相位）与几乎反相位，对三次谐波磁通起去磁作用，使三次谐波合成磁通很小，如图3.3.6所示。因此，主磁通和相电动势波形接近正弦波。图3.3.6 Y,d联结变压器三次谐波电流的去磁作用 3.3.5 Y,d联结变压器二次侧的三次谐波电动势和三次谐波电流从磁动势平衡关系来看，由

24、于一次侧没有三次谐波电流与二次侧三次谐波电流相平衡，因此二次侧三次谐波电流起励磁电流作用，即用来建立主磁通。此时变压器的主磁通由一次侧基波空载电流与二次侧三次谐波电流共同建立，其效果与一次侧单方面提供尖顶波励磁电流的效果是相同的。略有不同的是，为维持三次谐波电流，仍需有三次谐波电动势，但其值很小，对变压器运行影响不大。上述分析表明，只要变压器某一侧是三角形联结，就能保证主磁通和相电动势波形接近正弦波。这个分析无论对三相组式变压器或是三相心式变压器都是适用的。因此，大容量三相变压器多采用Y,d或D，y联结方式。当大容量变压器必须采用Y,y联结时，为了改善相电动势波形，可套装一个三角形联结的第三绕

25、组，该绕组既不接电源也不接负载，只用于提供三次谐波电流的通路，以保证相电动势波形接近正弦波。5Y,yn联结时的电动势波形变压器二次侧星形联结带中性线，负载时二次侧存在起励磁作用的三次谐波电流，与Y,d联结类似，可以改善相电动势波形。但由于负载阻抗较大，三次谐波电流很小，因此相电动势波形改善的不多。这种联结与Y,y联结一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，组式变压器不能采用。综上分析，可以得到以下结论：（1）由于变压器铁心存在磁饱和，所以当主磁通为正弦波时，励磁电流为尖顶波；若励磁电流为正弦波，则主磁通为平顶波。尖顶波电流或平顶波磁通可以看成是由基波和三次谐波组成。（2）为了使变压器的相电动势

26、为正弦波，其主磁通应为正弦波，这就要求励磁电流为尖顶波，即要求变压器能为三次谐波电流提供通路。（3）单相变压器和采用YN,y、D,y、Y,d联结的三相变压器能为三次谐波电流提供通路，因此它们的主磁通及相电动势为正弦波。（4）没有三次谐波电流通路的Y,y联结三相变压器，含有三次谐波磁通分量。对于三相心式变压器，其三次谐波磁通成为很小的漏磁通，故相电动势接近正弦波；对于三相组式变压器，其三次谐波磁通成为较大的主磁通，故相电动势波形发生严重畸变，产生过电压现象。（5）星形或三角形联结绕组，无论相电动势中有无三次谐波分量，线电动势中都没有三次谐波分量。带中性线的星形联结绕组，其线电流（即相电流）中有三

27、次谐波分量；三角形联结绕组，其相电流中有三次谐波分量，线电流中没有三次谐波分量。小 结本章介绍了三相变压器的三个特殊问题，即三相铁心（磁路）结构及其特点、三相绕组联结组别、联结组别和铁心结构对相电动势波形的影响。主要知识点有：1三相变压器的铁心结构三相变压器的铁心结构有两种，一种是各相磁路相互独立的组式结构，一种是各相磁路彼此相关的心式（Y形）结构。大多数三相变压器都采用心式结构，巨型变压器采用组式结构以便于运输。2三相变压器的联结方式电力变压器三相绕组有星形和三角形两种连接方式，分别用Y、D（高压侧）及 y、d（低压侧）表示。三相高压绕组的首、末端分别用大写字母U1、V1、W1和U2、V2、

28、W2标志；而低压绕组分别用小写字母 u1、v1、w1和u2、v2、w2标志。把三相绕组的末端联结在一起，从三个首端引出便是星形联结；把三相绕组按首、末端顺序依次串联成一个闭合回路，再从三个首端引出便是三角形联结，它分顺序和逆序串联两种三角形联结。3同名端概念每一相高、低压绕组感应电动势的极性是交变的，在某一瞬间，这两个绕组上同时为正极性（或同时为负极性）的端点称为同名端。同名端与绕组的绕向有关，从同名端流进的电流所产生的磁通是同方向的。同名端是判断高、低压绕组电动势相位关系的基础。4变压器的联结组别变压器的联结组别是表示高、低压绕组连接方式及高、低压侧对应相电动势（单相变压器）或对应线电动势（

29、三相变压器）相位关系的一种标志。联结组别采用时钟表示法：将高压侧某一电动势相量固定指向时钟的“0点”，则低压侧对应的电动势相量指向的时钟数字就是其联结组别的标号。单相变压器的联结组别有两种：I,I0和I,I6。I 表示单相绕组，数字0表示低压绕组电动势相量指向“0点”，即高、低压绕组电动势同相位；数字6则表示低压绕组电动势相量指向“6点”，说明高、低压绕组电动势反相位。I,I0是单相变压器标准联结组别。三相变压器的联结组别很多。当高、低压绕组连接方式相同时（Y,y或D,d），其联结组别号为偶数：0,2,4,6,8,10；当高、低压绕组联结方式不同时（Y,d或D,y），其联结组别号为奇数：1，3

30、，5，7，9，11。其中，只有0号组别的高、低压侧对应线电动势同相位，其余均有整数倍的相位差。国家标准规定：三相变压器标准联结组有Y,yn0；Y,d11；YN,d11；YN,y0；Y,y0等五种。判别三相联结组别的方法是：（1）根据高压侧三相绕组的连接方式（Y或D）画出高压侧电动势相量图，注意要使某一线电动势固定指向“0点”（向上）。（2）根据低压侧三相绕组的连接方式（y或d）及低压侧与高压侧相电动势相位关系（同向或反向）画出低压侧电动势的相量图，并画出对应高压侧指向“0点”的电动势，它指向的数字就是联结组别号。正确地画出电动势相量图应注意以下两点：（1）高、低压侧电动势相序必须一致；（2）电

31、动势相量图要与绕组联结相对应。如星形联结绕组，其电动势相量图呈星形；三角形联结绕组，其电动势相量图呈三角形。并且每相电动势相量的首、末端联结点也与绕组首、末端连接点一致。5联结组别和磁路结构对相电动势波形的影响（1）由于变压器铁心存在磁饱和，所以当主磁通为正弦波时，励磁电流为尖顶波；若励磁电流为正弦波，则主磁通为平顶波。尖顶波电流或平顶波磁通可以看成是由基波和三次谐波组成。（2）为了使变压器的相电动势为正弦波，其主磁通应为正弦波，这就要求励磁电流为尖顶波，即要求变压器绕组能为三次谐波电流提供通路。（3）单相变压器绕组和YN,y、D,y、Y,d联结的三相变压器绕组，能为三次谐波电流提供通路，因此

32、它们的主磁通及相电动势为正弦波。（4）没有三次谐波电流通路的Y,y联结三相变压器，含有三次谐波磁通分量。对于三相心式变压器，其三次谐波磁通成为很小的漏磁通，故相电动势接近正弦波；对于三相组式变压器，其三次谐波磁通成为较大的主磁通，故相电动势波形发生严重畸变，产生过电压现象。因此三相心式变压器（容量在1800kVA以下）可以采用Y,y联结，而三相变压器组不能采用Y,y联结。（5）星形或三角形联结绕组，无论相电动势中有无三次谐波分量，线电动势中都没有三次谐波分量。带中性线的星形联结绕组，其线电流（即相电流）中有三次谐波分量；三角形联结绕组，其相电流中有三次谐波分量，线电流中没有三次谐波分量。思考题

33、与习题3.1 三相组式变压器和三相心式变压器的磁路结构各有何特点？在测取三相心式变压器的空载电流时，为什么中间一相的电流小于其它两相的电流？题3.2图 极性试验图3.2 变压器出厂前要进行“极性”试验，如题3.2图所示，在U1、U2端加电压，将U2、u2相连，用电压表测U1、u1间电压。设变压器额定电压为220/110V，如U1、u1为同名端，电压表读数为多少？如不是同名端，则读数为多少？3.3 单相变压器的联结组别有哪两种？说明其意义。3.4 简述三相变压器联结组别的时钟表示法。3.5 试说明为什么三相组式变压器不能采用Y,y联结，而小容量三相心式变压器可以采用Y,y联结？3.6 在三相组式

34、变压器中，三次谐波磁通是主磁通；而在三相心式变压器中，三次谐波磁通是漏磁通，这一说法对吗？为什么？3.7 为什么三相变压器中总希望有一侧作三角形联结？ 3.8 把三台相同的单相变压器组成 Y,d联结的三相变压器，当二次侧三角形开口未闭合时，将一次侧接入电源，发现开口处有较高电压，但开口闭合后，其电流又非常小，检查接线并无错误，这是为什么？3.9 三相变压器的绕组连接方式如题3.9图所示，画出它们的电动势相量图，并判定其联结组别。(a) (b) (c) (d) 题 3.9图3.10 设三相变压器一次侧绕组联结如题 3.9图中所示，试分别画出Y,y2、Y,y10、Y,d3 、Y,d9联结组的电动势

35、相量图和它们的二次绕组连接图。本章自测题一、填空题1. 按磁路结构分，三相变压器可分为 ，其中 变压器的三相磁路是相互独立的。 2.单相变压器的一、二次绕组首、末端标志分别为U1、U2和u1、u2，当U1和u1为同名端时，其联结组别为 ；当U1和u2为同名端时，其联结组别为 。 3.单相变压器高、低压侧电动势同相位时，联结组别为 ；反相位时，联结组别为 。 4.标准联结组别的三相变压器，属于同一相的高、低压绕组绕在 铁心柱上，它们的绕向及首、末端标志是 。5.采用Y,y联结的三相心式变压器，其空载电流波形为 ，主磁通波形为 。6.采用Y,y联结的三相组式变压器，其主磁通波形为 ,相电动势波形为

36、 。7.采用D,y联结的三相变压器，三次谐波电流能在 侧流通，一次侧线电流波形为 。8.变压器联结组为Y,d11，则高、低压侧相对应的相电压有 相位差，而线电压有 相位差。9.若三相变压器联结组别为奇数，则一、二次绕组联结方式为 ；若为偶数，则一、二次绕组联结方式为 。 10采用时钟法表示三相变压器的联结组别时，是将 相量固定指向时钟的“0点”位置，而 相量所指向的钟点数就是其联结组别号。二、选择题1对Y,y联结的三相心式变压器进行空载电流测量时，精确的测量结果应是（ ）。 三相空载电流相等； 中间相的空载电流小于其它两相的值； 三相空载电流都不相等； 中间相的空载电流大于其它两相的值。2要把

37、联结组别为I,I6的单相变压器改为I,I0,应采用方法是（ ）。 同时改变一、二次绕组的绕向； 同时改变一、二次绕组的首、末端标志； 只改变其中一个绕组的首、末端标志； 改变二次绕组的绕向及其首、末端标志。3. 三相变压器绕组的同名端是指（ ）。 同一铁心柱上两个绕组之间的极性关系； 各低压绕组之间的极性关系； 不同铁心柱上两个绕组之间的极性关系； 各高压绕组之间的极性关系。4三相心式变压器的联结组别为Y,y8，其中数字“8”的物理含义为（ ）。滞后； 滞后； 滞后； 滞后。5单相变压器空载运行，一次侧加额定正弦电压时磁路处于饱和状态，则（ ）。 因为电源电压为正弦波，所以空载电流为正弦波；

38、因为三次谐波磁通能在铁心中流通，所以感应电动势中有三次谐波分量； 因为主磁通与励磁电流呈非线性关系,所以它们的波形无法确定； 因为电源电压与感应电动势近似相等，所以电动势及主磁通为正弦波，空载电流为尖顶波。6. 采用Y,d联结的三相变压器空载运行时，建立主磁通的电流为（ ）。 一次侧基波电流； 一次侧基波电流和二次侧三次谐波电流； 一次侧尖顶波电流； 二次侧三次谐波电流。 7. 一台YN,y联结的三相变压器，额定运行时磁路处于饱和状态，则（ ）。 根据磁动势平衡关系，因为一次侧有三次谐波电流，故二次侧也有三次谐波电流； 一次侧电流为尖顶波，但中性线中只有三次谐波电流； 因为一次侧电流为尖顶波，

39、所以其线电动势也为尖顶波； 因为一次侧电流为尖顶波，所以其相电动势也为尖顶波。 8某三相变压器的联结组别为D,y，当负载运行时，（ ）。 根据磁动势平衡关系，因为二次侧无三次谐波电流，故一次侧也无三次谐波电流； 一次侧线电流为正弦波，而相电流为尖顶波； 一次侧线电动势为正弦波，而相电动势为尖顶波； 由于一次侧三角形内有三次谐波电流，所以一次侧相电动势中有三次谐波分量。9对于Y,y联结的三相心式变压器，下列正确的选择是（ ）。 由于一、二次绕组都没有中性线，所以三次谐波电流不能流通； 由于铁心为Y形结构，所以每相基波主磁通可以借助于其它两相磁路流通； 由于铁心为Y形结构，所以三次谐波磁通只能通过

40、漏磁路闭合； 以上都对。 10为了改善三相变压器相电动势的波形，应采用的联结组为（ ）。 YN,y； D,y； Y,d； 以上都对。 三、简答题1. 单相变压器一次侧加额定的正弦波电压时，空载电流为什么是尖顶波？2. 为什么三相心式变压器可以采用Y,y联结，而三相组式变压器却不能采用Y,y联结？3当三相变压器的相电动势中有三次谐波分量时，为什么在线电动势中却无三次谐波分量？4三相变压器采用Y,d联结时，二次侧三角形回路是否有环流？若有，是什么样的电流？它是怎样产生的？基波电动势能否在二次侧三角形回路中产生环流？5将Y,d联结的三相变压器一次侧接额定电压，用电压表测量二次侧三角形绕组的开口电压，对于容量和铁心饱和程度都相同的三相组式变压器和三相心式变压器，上述测得的数据有何差别？为什么？四、作图题1. 变压器连接组别为Y,y2，试绘出一、二次侧电动势的相量图和绕组联结图。2变压器连接组别为Y,d1，试绘出一、二次侧电动势的相量图和绕组联结图。