電機(jī)學(xué)課件第3章

1、大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電機(jī)學(xué)教研組電機(jī)學(xué)多媒體課件系列電機(jī)學(xué)多媒體課件系列2007.1第一篇第一篇 變變 壓壓 器器第三章第三章 三相變壓器及運(yùn)行三相變壓器及運(yùn)行2第三章第三章 三相變壓器及運(yùn)行三相變壓器及運(yùn)行3.1 三相變壓器的磁路3.2 三相變壓器的連接組 3.3 三相變壓器連接組及磁路對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響3.4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.5 互感器目目 錄錄33.1 3.1 三相變壓器的磁路三相變壓器的磁路一、各相磁路彼此獨(dú)立一、各相磁路彼此獨(dú)立CZcBYbAXa 三相組式變壓器三相組式變壓器: :三個(gè)完全相同的三個(gè)單相變壓器三個(gè)完全相同的三個(gè)單相變壓器按一定方試作三相聯(lián)接，構(gòu)成三相組式變壓器

2、。按一定方試作三相聯(lián)接，構(gòu)成三相組式變壓器。特點(diǎn)特點(diǎn): :三相電路相關(guān)，三相磁路獨(dú)立三相電路相關(guān)，三相磁路獨(dú)立40cba每一每一相相鐵心柱的主磁通均以其它兩相為回路鐵心柱的主磁通均以其它兩相為回路. .二、各相磁路彼此相關(guān)二、各相磁路彼此相關(guān)三相芯式變壓器三相芯式變壓器: :從三個(gè)單相從三個(gè)單相變壓器變壓器鐵心合并成鐵心合并成5三相芯式磁路變壓器特點(diǎn)三相芯式磁路變壓器特點(diǎn): :三相的電路三相的電路相關(guān)相關(guān)三相磁路也彼此三相磁路也彼此相關(guān)相關(guān)磁路長(zhǎng)短不一，磁路長(zhǎng)短不一， 勵(lì)磁電流占很小比例，勵(lì)磁電流占很小比例， 影響不大影響不大AXaxBYbyCZczuvw63.23.2三相變壓器的聯(lián)接組三相變

3、壓器的聯(lián)接組一三相變壓器的連接法一三相變壓器的連接法高壓高壓繞組繞組: :首端由首端由A A、B B、C C表示，表示， 末端由末端由X X、Y Y、Z Z表示；表示；低壓低壓繞組繞組: :首端由首端由a a、b b、c c表示，表示， 末端由末端由x x、y y、z z表示。表示。 星形連接星形連接: “Y”， 中點(diǎn)引出為中點(diǎn)引出為“YN”2 2、三相變壓繞組的接法、三相變壓繞組的接法星形連接星形連接“Y”1繞組首末端標(biāo)志繞組首末端標(biāo)志:7三角形連接三角形連接: :“ ”， 有順接、逆接有順接、逆接BYCZAXCZBYAX:逆接順接三角形連接三角形連接8二、連接組別及標(biāo)準(zhǔn)連接組二、連接組別及

4、標(biāo)準(zhǔn)連接組1.同極性同極性(名名)端：端： 任一瞬間兩繞組電位變?nèi)我凰查g兩繞組電位變化規(guī)律相同端稱為同極性化規(guī)律相同端稱為同極性端，用符號(hào)端，用符號(hào)“”標(biāo)出。標(biāo)出。9連接組別連接組別: : 反映三相變壓器連接方式及一、二反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）的相位關(guān)系，與繞組次線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）的相位關(guān)系，與繞組的繞向、首末端標(biāo)志、連接方式有關(guān)。的繞向、首末端標(biāo)志、連接方式有關(guān)。時(shí)鐘表示法時(shí)鐘表示法: : 作為時(shí)鐘的分針，指向作為時(shí)鐘的分針，指向1212點(diǎn)，點(diǎn)， 作為時(shí)鐘的時(shí)針，其指向的數(shù)字就是變壓器的作為時(shí)鐘的時(shí)針，其指向的數(shù)字就是變壓器的連接組別號(hào)。連接組別號(hào)。ABEabE

5、2 2、連接組別及時(shí)鐘表示法、連接組別及時(shí)鐘表示法通過畫相量圖來判別變壓器連接組別通過畫相量圖來判別變壓器連接組別10) 0,(12,:iIiI或連接組別為高、低壓繞組的電動(dòng)勢(shì)同相位。高、低壓繞組的電動(dòng)勢(shì)同相位。3. 3. 單相變壓器的組別單相變壓器的組別a) 首端極性相同時(shí)首端極性相同時(shí)116,iI連接組別為b) 首端極性不同時(shí)首端極性不同時(shí)高、低壓繞組電動(dòng)勢(shì)相位相反高、低壓繞組電動(dòng)勢(shì)相位相反xa121 1）、）、Y Y，y y接法接法4 4、三相變壓器繞組的聯(lián)接組別、三相變壓器繞組的聯(lián)接組別13142 2）、）、Y Y，d d接法接法15161718由上可得：由上可得：Y Y，y y（或（

6、或D D，d d）連接有）連接有0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六組別等六組別Y Y，d d（或（或D D，y y）連接有）連接有1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六組別等六組別國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn): :Y,yn0Y,yn0、Y,d11Y,d11、YN,d11YN,d11、YN,y0YN,y0和和Y,y0Y,y0連接組連接組為三相雙繞組電力變壓器的為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別標(biāo)準(zhǔn)連接組別。其中最為常用：其中最為常用：Y,yn0 Y,yn0 連接的二次繞組可以引出中線，成為連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制三相四線制， 用作配電變壓器時(shí)可兼用作配電變

7、壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載供動(dòng)力和照明負(fù)載。Y,d11 Y,d11 連接用于低壓側(cè)電壓超過連接用于低壓側(cè)電壓超過400V400V的線路中。的線路中。YN,d11YN,d11連接主要用于連接主要用于高壓輸電線路高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓中，使電力系統(tǒng)的高壓 側(cè)可以接地。側(cè)可以接地。19課時(shí)小結(jié)課時(shí)小結(jié)1、三相變壓器的磁路及其特點(diǎn)？（組式、三相變壓器的磁路及其特點(diǎn)？（組式、芯式）芯式）2、變壓器的連接組別及時(shí)鐘表示法、變壓器的連接組別及時(shí)鐘表示法?3、三相變壓器連接組別的判斷方法？、三相變壓器連接組別的判斷方法？（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）4、書面作業(yè)、書面作業(yè)P56：3-1、3-2203.3 3.3

8、三相變壓器繞組聯(lián)接及其三相變壓器繞組聯(lián)接及其磁路系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響磁路系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響0ia)a)單相變壓器空載運(yùn)行單相變壓器空載運(yùn)行: :主磁通主磁通 m正弦波正弦波( (使使 E E2 2 為正弦波為正弦波) )外施電壓外施電壓 U U1 1正弦波正弦波空載電流空載電流i i0 0尖頂波尖頂波i i0 0存在：存在：i i1 1( (正弦）正弦） i i3 3及各次高次諧波及各次高次諧波21b)b)在三相變壓器系統(tǒng)在三相變壓器系統(tǒng)三相三次諧波電流分量三相三次諧波電流分量同相位、等幅值同相位、等幅值, ,即：即： t3sin)120 tsin3(Ii t3sin)120- tsin

9、3(Ii t3sin303m3C303m3B33mmmAIIIi若若i i3 3可以流通，可以流通，m m為正弦波，為正弦波，E E 為正弦波為正弦波若若i i3 3不能流通，不能流通，m m為平頂波，為平頂波，E E 為尖頂波為尖頂波單相、三相單相、三相YN、三相、三相三相三相Y接法接法22一次側(cè)一次側(cè)Y接接i3=0im正弦波正弦波 m= 1+ 3+ 一一三相變壓器組三相變壓器組 Y,y Y,y 聯(lián)接聯(lián)接231. 1. 三相組式變壓器三相組式變壓器 3 3與與 1 1 磁路相同磁阻較小磁路相同磁阻較小 f3=3f1E3 相當(dāng)大相當(dāng)大(45(4560% E60% E1 1) )相電動(dòng)勢(shì)波形嚴(yán)重

10、畸變相電動(dòng)勢(shì)波形嚴(yán)重畸變產(chǎn)生過產(chǎn)生過電壓電壓, ,危害繞組的絕緣危害繞組的絕緣E1思考：思考：1、線電動(dòng)勢(shì)是什么波形？、線電動(dòng)勢(shì)是什么波形？ 2、是否可以接成、是否可以接成YN，y 和和 Y，yn運(yùn)行？運(yùn)行？結(jié)論：三相變壓器組結(jié)論：三相變壓器組不能采用不能采用Yy連接連接242.2.三相芯式變壓器三相芯式變壓器 注意：注意：但但 3經(jīng)過油箱壁會(huì)產(chǎn)生渦流，引起局部發(fā)熱，損耗經(jīng)過油箱壁會(huì)產(chǎn)生渦流，引起局部發(fā)熱，損耗增加。因此其容量一般不超過增加。因此其容量一般不超過1800KVA1800KVA 3 3磁路磁阻大磁路磁阻大 3 3小小 m m、E E 接近正弦波接近正弦波結(jié)論：三相芯式變壓結(jié)論：三相

11、芯式變壓器可以接成器可以接成Y，y連連（包括（包括Y，yn連接）連接）25二三相變壓器組二三相變壓器組Y,dY,d聯(lián)接聯(lián)接1.D,y1.D,y連接連接一次側(cè)一次側(cè)i i3 3可以流通可以流通m m為正弦波為正弦波 E E相相為正弦為正弦波波線電勢(shì)為正弦波。線電勢(shì)為正弦波。2.Y,d2.Y,d連接連接a) 一次側(cè)一次側(cè)Y接接i3不能流通，不能流通， m、E相相出現(xiàn)三次諧波分量。出現(xiàn)三次諧波分量。b) 二次側(cè)二次側(cè) 接，接， i3同相位、同幅值，形成同相位、同幅值，形成 環(huán)流環(huán)流c) 二次側(cè)二次側(cè) i23 作為激磁電流，與一次側(cè)基波電流共同建立作為激磁電流，與一次側(cè)基波電流共同建立主磁場(chǎng)，主磁場(chǎng)，

12、m接近正弦波，接近正弦波， E相相為正弦波，為正弦波，E線線為正弦波。為正弦波。結(jié)論：結(jié)論：三相變壓器存在一個(gè)三相變壓器存在一個(gè)繞組，繞組，m、E近似為正弦波近似為正弦波26 大容量三相變壓器需接成大容量三相變壓器需接成YyYy時(shí)時(shí) 另加一套三角另加一套三角形繞組形繞組 提供磁化電流三次諧波分量提供磁化電流三次諧波分量 主磁通主磁通接近正弦波接近正弦波, ,相電動(dòng)勢(shì)接近正弦波。相電動(dòng)勢(shì)接近正弦波。 三三YyYy連接附加一組連接附加一組d d連接繞組連接繞組27變壓器變壓器i33相電動(dòng)勢(shì)相電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用應(yīng)用Yy芯式芯式無無弱（走漏磁路）弱（走漏磁路）正弦正弦1800KVA1800KVA以上以上不可用

13、不可用Yy組式組式無無強(qiáng)（走主磁路）強(qiáng)（走主磁路）尖峰尖峰不用不用YN，y有（經(jīng)中線）有（經(jīng)中線）無無正弦正弦可用可用Y，yn有（經(jīng)中線）有（經(jīng)中線）無無正弦正弦可用可用( (不允許空載不允許空載) )Yd（D，y）有（有（中有）中有）可略去可略去接近正弦接近正弦可用可用采用采用D接線可以改善相電動(dòng)勢(shì)波形接線可以改善相電動(dòng)勢(shì)波形四小結(jié)四小結(jié)283.4 3.4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行二、并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)二、并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)1.1.能提高供電的可靠性能提高供電的可靠性2.2.提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率3.3.減少初投資、減少備用容量減少初投資、減少備用容量一、并聯(lián)運(yùn)行的定義一、并聯(lián)

14、運(yùn)行的定義將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、二將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上次側(cè)的公共母線上, ,共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。29四、并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下三個(gè)條件四、并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下三個(gè)條件 1 1）各變壓器的）各變壓器的額定電壓額定電壓相等，即相等，即變比變比相等相等 2) 2) 各變壓器的各變壓器的連結(jié)組別連結(jié)組別相同相同 3 3）各變壓器）各變壓器短路阻抗短路阻抗的標(biāo)么值相等的標(biāo)么值相等 且且短路電抗與短路電阻短路電抗與短路電阻之比相等之比相等 三、變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件三、變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件1 1）空載時(shí)

15、并聯(lián)各變壓器二次側(cè)間沒有環(huán)流）空載時(shí)并聯(lián)各變壓器二次側(cè)間沒有環(huán)流 2 2）帶負(fù)載后各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等）帶負(fù)載后各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等3 3）負(fù)載時(shí)各變壓器對(duì)應(yīng)相的電流相位相同）負(fù)載時(shí)各變壓器對(duì)應(yīng)相的電流相位相同301 1、變比不同時(shí)形成環(huán)流、變比不同時(shí)形成環(huán)流( 并聯(lián)變壓器的并聯(lián)變壓器的變比差變比差0.5% )312 2、連接組別不同時(shí)形成環(huán)流、連接組別不同時(shí)形成環(huán)流 連接組別不同時(shí)，二次側(cè)線電壓之間至少相差連接組別不同時(shí)，二次側(cè)線電壓之間至少相差30300 0，則二次線電壓差為線電壓的，則二次線電壓差為線電壓的51.8%51.8%，這么大的，這么大的電壓差將產(chǎn)生電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流

16、的空載環(huán)流幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會(huì)燒毀，會(huì)燒毀繞組，所以連接組別不同繞組，所以連接組別不同絕對(duì)不允許并聯(lián)絕對(duì)不允許并聯(lián)。3 3、短路阻抗標(biāo)么值不等時(shí)、短路阻抗標(biāo)么值不等時(shí)各臺(tái)變壓器所分配的負(fù)載與其短路阻抗標(biāo)么值成各臺(tái)變壓器所分配的負(fù)載與其短路阻抗標(biāo)么值成反比。為了充分利用變壓器的容量，達(dá)到理想的負(fù)載反比。為了充分利用變壓器的容量，達(dá)到理想的負(fù)載分配，并聯(lián)運(yùn)行變壓器的分配，并聯(lián)運(yùn)行變壓器的短路阻抗標(biāo)么值差短路阻抗標(biāo)么值差10%10% 32五、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式五、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式*:knNnkIINIIkINInIIIuSuSuSSSS負(fù)載分配與變壓器的負(fù)載分配

17、與變壓器的 SN 成正比，與成正比，與 UK 成反比。成反比。短路電壓小的變壓器短路電壓小的變壓器先滿載先滿載 并聯(lián)變壓器的最大容量之比不超過并聯(lián)變壓器的最大容量之比不超過3：1，短路電壓，短路電壓值盡可能接近，其差值值盡可能接近，其差值10%。*1:1:1:knkIIkInIIIuuunNnIINIIINISSSS總331I*kII*kIIII11:ZZ：075. 0107. 011II：933.0II例例1：兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，額定容量?jī)膳_(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，額定容量S1N=6300kVA，SIIN=5000kVA，聯(lián)接組均為，聯(lián)接組均為Yy0，短路阻抗：，短路阻抗：ZkI*=0.07，ZkI

18、I*=0.075，U1N/U2N=35/6.3kV ，不計(jì)阻抗角差別。試計(jì)算，不計(jì)阻抗角差別。試計(jì)算并聯(lián)組最大容量、最大輸出電流、利用率。并聯(lián)組最大容量、最大輸出電流、利用率。解：解：由于變壓器由于變壓器I的短路阻抗標(biāo)幺值小，先達(dá)到滿載，令：的短路阻抗標(biāo)幺值小，先達(dá)到滿載，令：故有故有 34IINIIINImSSSkVA10965)5000933. 063001 (A9 .10043 . 631096532Nm2mUSI%04.975000630010965IIIm SSS兩變壓器并聯(lián)組的最大容量?jī)勺儔浩鞑⒙?lián)組的最大容量 并聯(lián)組最大輸出電流并聯(lián)組最大輸出電流 并聯(lián)組利用率并聯(lián)組利用率 35試求

19、：試求：輸出總負(fù)載輸出總負(fù)載S=8000kVAS=8000kVA時(shí)，每臺(tái)分擔(dān)多少負(fù)荷？時(shí)，每臺(tái)分擔(dān)多少負(fù)荷？ 輸出最大總負(fù)荷為多少？輸出最大總負(fù)荷為多少？解：解：9 . 6/5 . 7/11:KIKII*kII*kIIIIUUZZ：INIIINII8000SSSI0.956II0.881INI3200KVAS1N2N/35/6.3kVUUKI6.9%UINII5600KVAS1N2N/35/6.3kVUUKII7.5%U例例2 2：某變電所有兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行：某變電所有兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行：I36變壓器變壓器I I先滿載，令先滿載，令NI32000.9563065KVASNII5600 0.8

20、814935KVASI1INIIINIISSSKIKII*kII*kIIII/11:UUZZ：IIKIKII/0.92UUNI0.9256008352KVASS37課時(shí)小結(jié)課時(shí)小結(jié)1、三相變壓器的磁路及連接組別對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形、三相變壓器的磁路及連接組別對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的的影響影響？2、變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想條件、變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想條件?并聯(lián)時(shí)如何滿并聯(lián)時(shí)如何滿足這些條件？足這些條件？ （重點(diǎn)）（重點(diǎn)）3、變壓器并聯(lián)運(yùn)行的負(fù)載分配？（重點(diǎn)）、變壓器并聯(lián)運(yùn)行的負(fù)載分配？（重點(diǎn)）4、書面作業(yè)、書面作業(yè)P56：3-3、3-4 預(yù)約實(shí)驗(yàn)預(yù)約實(shí)驗(yàn)383.3. 互感器互感器、分類：、分類：電壓互感器電壓互感器電流互感器電流互感器、用途：、用途：擴(kuò)大儀表的量程擴(kuò)大儀表的量程起隔離作用，保證安全起隔離作用，保證