05 变压器的连接与并联运行一.docx

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05变压器的连接与并联运行一

《电机与变压器》第五讲

课题：

1、单相变压器绕组的极性2、三相变压器绕组的连接及连接组别

授课课时

2节

授课

日期

授

课

方

式

讲授提问

作业

题数

2

拟用

时间

0.5

教

学

目

的

1.掌握单相变压器绕组的极性及其判别

2.掌握三相变压器绕组的首尾端的判别

3.掌握三相变压器绕组的连接

选

用

教

具

挂

图

模型、自制挂图

重

点

1.单相变压器绕组的极性及其判定

2.三相变压器绕组的首尾端的判别

3.三相变压器绕组的连接

难

点

单相变压器绕组极性的判定

三相变压器绕组的首尾端的判别

教

学

回

顾

导

入

课

题

复习：

1、空载试验的目的是什么?

2、变压器短路试验可以测出哪些参数?

导入课题：

根据不同的需要，三相变压器的一次侧、二次侧有各种不同接法，形成了不同的连接组别，也反映出不同的一次侧、二次侧的线电压之间的相位关系。

两台三相变压器并联，如果它们的一次侧、二次侧电压大小一样，但相位不同，不能并联，要求它们的连接组别一样才能并联，要做到这点，就必须要对变压器的极性和三相变压器连接组别进行判别。

下面我们一起来学习。

授课教师：

黄文进教研组审阅：

科审阅日期：

一、讲授新课

一、单相变压器绕组的极性

（一）极性的意义

1、直流电源的极性

直流电路中，电源有正、负两极，通常在电源出线端上标以“+”号和“一”号。

直流电源两端的极性是恒定不变的。

图2—1直流电图2—2交流电

2、交流电源的极性

正弦交流电源两端不存在恒定极性，但在任一瞬间仍存在瞬时极性，正弦交流的极性是随时间而变化的

3、单相变压器的极性

变压器绕组的极性是指变压器一次侧、二次侧绕组在同一磁通作用下所产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。

电动势都处于相同极性的线圈端就称同名端而另一端就成为另一组同名端。

不是同极性的两端就称为异名端。

应该指出没有被同一个交变磁通所贯穿的线圈，它们之问就不存在同名端的问题。

同名端的标记可用星号“*”或点“·”来表示，在互感器绕组上常用“+”和“-”来表示（并不表示真正的正负意义）。

例2—1（P28）

图2—3绕组的极性图2—4单相变压器电路

对一个绕组而言，哪个端点作为正极性都无所谓，但一旦定下来，其他有关的线圈的正极性也就根据同名端关系定下了。

有时也称为线圈的首与尾，只要一个线圈的首尾确定了，那些与它有磁路穿通的线圈的首尾也就确定了。

4、绕组的连接和极性的重要性

（1）绕组串联时

1）正向串联，也称为首尾相连，即把两个线圈的异名端相连，总电动势为两个电动势相加，电动势会越串越大。

图2—5绕组串联

2）反向串联，也称为尾尾相连（或首首相连），总电动势为两个电动势之差，电动势将变小。

正因为正、反向串联的总电动势相差很大，所以常用此法来判别两个绕组的同名端。

（2）绕组并联时也有两种连接方法。

1）同极性并联，它又分两种情况。

①

与

大小一样，则两个绕组回路内部的总电动势为零，不会产生内部环流，这是最理想状态，变压器的并联，就应符合这种条件：

图2—6绕组并联

②

与

大小不等，则两个绕组回路内部的总电动势不为零，外部不接负载时，也会产生一定的环流。

这对绕组的正常工作不利，环流会产生损耗和发热，输出电压、电流都减少，严重时甚至烧坏绕组。

（2）反极性并联

这时两个绕组回路内部的环流将很大，甚至烧坏线圈，这种接法是不允许的，应绝对避免。

以上说明绕组极性判别对变压器绕组的连接是十分重要的。

（二）变压器绕组的极性测定

1、直观法

因为绕组的极性是由它的绕制方向决定的，所以可以用直观法判别它们的极性。

可以用右手螺旋法则判别，如果从绕组的某端通人直流电，产生的磁通方向一致的这些端点就是同名端。

2、仪表测试法

无法观察到绕组的绕制方向（如绕组密封在内部），只能借助仪表来测试。

单相变压器的极性测定方法有交流法和直流法两种

（1）直流法

图2—7直流法测定变压器绕组的极性

测定判断：

当合上刀开关SA的瞬间，变压器铁心充磁，根据电磁感应定律，在变压器两绕组中有感应电动势产生，如直流毫伏表（或直流毫安表）的指针向零刻度的正方向（右方）正摆，则被测变压器1U1与2U1，1U2与2U2是同名端。

如指针向负方向（左方）反摆，则被测变压器1U1与2U1，1U2与2U2是异名端，亦即1U1与2U2，2U1与1U2是同名端。

应当注意，以上测试方法是基于变压器高低压绕组绕在同一铁芯柱上的，即壳式铁芯。

如果是芯式铁芯或C形铁芯，判别方法则相反。

（2）交流法

图2—12用交流法测定单相变压器的极性

测定判断：

如果U3=U1+U2，，则是正向串联，1U1与2U1是异名端；如果U3=U1—U2则是反向串联，1U1与2U1是同名端

以上是对单相绕组的极性判别。

对三相变压器来说，它的每一相的一次侧、二次侧绕组之间的同名端判别，同单相变压器一样。

三相绕组之间严格地讲不属于同名端判别范畴，但根据三相磁场的对称要求，也可以用这种方法判别首尾端。

二、三相变压器绕组的连接及连接组别

（一）三相变压器的磁路结构

1、三相组式变压器的磁路

三相组合式变压器是由三台单相变压器按一定连接方式组合而成的，其特点是各相磁路各自独立而互不相关，只要三相电压平衡，则磁路也是对称一样的，每只变压器可作为单相变压器来分析。

图2—17三相组合式变压器的磁路系统

2、三相芯式变压器的磁路

三相芯式变压器有三个铁心柱，供三相磁通

分别通过。

在三相电压平衡时，磁路也是对称的，总磁通

，所以就不需要另外的铁心来供参总通过。

类似于三相对称电路中省去中线一样，这样就大量节省了铁心的材料。

在实际的应用中，把三相铁心布置在同一平面上，由于中间铁心磁路短一些，造成三相磁路不平衡，使三相空载电流也略有不平衡，但形成空载电流

很小，影响不大。

由于三相芯式变压器体积小，经济性好，所以被广泛应用。

（二）三相芯式变压器绕组的连接

1、三相芯式变压器三相绕组的首尾端判别

三相绕组之间有个首尾判别问题，判别的准则是：

磁路对称，三相总磁通为零。

如果一次侧一相首尾接错，会破坏三相磁通的相位平衡，即

，结果磁通就不能从铁心中返回，而要从空气和油箱中绕走，这就使磁阻大大增加，使空载电流

也随之增加，后果是严重的，所以绝不允许接错首尾。

只有正确判别了三相绕组的首尾，才可进一步探讨三相绕组的连接方法。

在实际中，判别三相绕组的首尾的有直流法和交流法。

图2—19三相磁通不对称时的路径（一次侧一相接反）和磁通相量图

（1）直流法

步骤一，分相设定标记。

首先用万用表电阻挡测量l2个出线端间通断情况及电阻大小，找出三相高压线圈。

假定标记为lUl、1V1、lWl、1U2、1V2、lW2。

步骤二，连接线路。

在V相上加直流电源，并假设lVl是首端，电源的“+”接lVl，电源的“一”经刀开关SA接至lV2。

步骤三，测量判别方法如下：

如果在合上刀开关SA的瞬间，直流电流表指针向正方向（右方）摆动，则接在直流电流表笔“+”端子上的线端是绕组的尾端，接在表“-”端子上的线端是绕组的首端。

如果在合闸的瞬间，直流电流表指针向反方向（左向）摆动时，则接在直流电流表笔“+”端子上的线端是绕组的首端，接在表“-”端子上的线端是绕组的尾端。

图2—20直流法测定三相变压器首尾（正摆）图2—21直流法测定三相变压器首尾（反摆）

由上述可知，测试三相变压器相间极性与测试单相壳式变压器的极性其判别方法恰好相反。

与单相芯式铁芯或C形铁芯变压器的极性其判别方法相同。

（2）交流法

步骤一，设定标记。

同直流法。

步骤二，连接线路。

先假设1Ul是首端，将1U2和1V2用导线连接，1Wl与lW2间连接交流电压表V。

图2—27交流法判别三相绕组首尾

步骤三，测量判别。

当在1U1与1V1间外加电压Ul后，如测得lWl与lW2间电压：

如果U2=0，则说明lUl与1V1都是首端，如果U2=U1，则说明被连接的lV2是尾端，

同理，把W相与V相交换，同样可测出W相的首、尾端。

2、三相高低压线圈对应相组的判别和每相高低压线圈的极性测定

（1）直流法

步骤一，分相设定标记。

首先用万用表电阻挡测量，找出三相低压线圈。

假定标记为2Ul、2V1、2Wl、2U2、2V2、2W2。

步骤二，连接线路。

在V相高压侧上加直流电源，电源的“+”接首端1Vl，电源的“-”经刀开关SA接至尾端lV2。

图：

直流法判别三相高低压线圈对应相组

步骤三，测量判别方法如下：

如果在合上刀开关SA的瞬间，并使直流电流表指针向正方向（右方）摆动，摆幅大的则是同相绕组，并且接在直流电流表笔“+”端子上的线端是绕组的首端（同名端），接在表“-”端子上的线端是绕组的尾端。

同理，在U、W相高压侧上加直流电源，可以测出各自的同相组和首尾端。

（2）交流法

步骤一，设定标记。

同直流法。

步骤二，连接线路。

1Ul与lU2间、1Vl与lV2间和1Wl与lＷ2间连接交流电压表V。

图：

交流法判别三相高低压线圈对应相组

步骤三，测量判别。

当在高压侧1V1与1V2间外加电压U1后，测得低压侧电压大（约等于

，其余两相各约等于

）的为同相绕组。

同理，在高压侧1U1与1U2间和1W1与1W2间外加电压U1，同样可测各自的同相绕组。

至于每相高低压线圈的极性测定与测定单相变压器极性的方法完全相同。

3、三相绕组的连接

将三个高压绕组或三个低压绕组连成三相绕组有两种基本接法——星形（丫）接法和三角形（△）接法。

（1）星型接法

1）星形接法的优点

①与三角型接法相比，相电压低，可节省绝缘材料，对高电压特别有利；

②有中性点可引出，适合于三相四线制，可提供两种电压；

③中点附近电压低，有利于装分接开关；

④相电流大，导线粗，强度大，匝间电容大，能承受较高的电压冲击。

（2）星形接法的缺点

①存在谐波，造成损耗增加，1800kVA以上的变压器不能采用此种接法；

②中性点要直接接地，否则当三相负载不平衡时，中点电位会严重偏移，对安全不利；

③当某相发生故障时，只好整机停用。

（3）三角形接法

它是把三相绕组的各相首尾相接构成一个闭合回路，把三个连接点接到电源上去。

因为首尾连接的顺序不同，可分为正相序和反相序两种接法。

与星形接法一样，如果一次侧有一相首尾接反了，磁通也不对称，就会同样出现空载电流急剧增加，比星形接法还严重，这是不允许的。

二次侧绕组正确接法时，闭合回路的三相电动势之和为零，所以也就不产生环流。

电动势相量图是闭合的，这时任意打开回路中的一个接点，测量该点两端所得的电压，称为三角形的开口电压，其值应该为零。

三角形接法的优缺点

①输出电流比星形接法大，可以省铜，对大电流变压器很合适。

②当一相有故障时，另外两相可接成V形运行。

③缺点是没有中性点，没有接地点，不能接成三相四线制。

图2—30三相变压器绕组连接

二、课堂小结

本节学习了如下内容，希望同学们课后认真复习，深刻领会。

1、单相变压器绕组的极性及其判别；

2、三相变压器绕组的首尾端的判别；

3、三相变压器绕组的连接方法。

三、课堂练习

练习册P8课题二的填空题。

四、布置作业

练习册P8～P9课题二。

2010年03月10日