三相变压器的接线及波形分析.
三相变压器的联接组与标号(详细的原理阐述)
第5章三相变压器的联结组与不对称短路原理简述1．极性测定的依据高、低压线圈之间的相电压相位决定于两个线圈的标号及其绕向，如图5-1示。
若高、低压线圈的标号和绕向都相同（或都相反，图略），则高、低压侧的相电压同相，这时我们说两点同极性。
若只有标号（或绕向，图略）反了，如图5-2，则相电压的相位相反，这时我们说两点不同极性。
2．三相绕组的联接方法把三个单相绕组联成三相绕组将有好几种联法，其中最基本的形式有星形（或形）接法和三角形（D或形）接法两种，此外，还有曲折接法（或接法）。
它们的绕组联接图和电压相量图如图5-3所示。
形联接方法的副方每相绕组有一中间抽头,将绕组分成为相等的两半，和、和、和分别套在不同的铁芯柱上，把一个铁芯柱上的上半个绕组与另一铁芯柱上的下半个绕组反向串联，组成新的一相绕组后，再接成星形联接，其相量图每相相量连接线成曲折形，顾名思意称为曲折形（或形）接法。
从电压相量图可见，相电压只有原来绕组的，就是说在相同的电压下绕组匝数增加到倍，增加了用铜量和损耗。
但形联接的变压器能防止冲击波影响，运行在多雷雨地区可减少变压器雷击损耗。
还常使用于某些整流变压器中以防止中性点位移，使三相电压接近平衡来提高整流效率。
因此形接法近年来渐渐增多，国家标准GB1094-85中也被列为常用联结组之一。
图5-3 三相绕组联接的基本形式（1）形联接法（2）△形联接法（3）形联接法图 5-4 △联接和联接的左行接法在图5-4中画出了三角形接法和曲折形接法的另一种联接次序。
我们把图5-3称右行接法，图5-4就称左行接法。
由于联接次序不同，它们的线电压相位关系就不相同，这一点在下面的联结组别中应注意区别。
一般情况下三角形联接和曲折形联接只采用右行联接，以后不加说明的三角形联接和曲折形联接都是指右行联接。
3．三相变压器的联结组三相变压器高、低压侧线电压之间的相位关系，不但与标号和绕向有关，还与三相线圈的联接方式有关。
根据电机学理论，习惯上用“时钟法”来表示高、低压两侧间线电压的相位关系。
超详细的三相电原理和接法图解
超详细的三相电原理和接法图解单相电用来为民用和办公电器供电，而三相交流（a.c.）系统则广泛用于配电及直接为功率更高的设备提供电力。
本文介绍了三相系统的基本原理以及可能的不同测量连接之间的差异。
三相系统三相电由频率相同、幅度类似的三个AC电压组成。
每个ac电压“相位”与另一个ac电压相隔120°（图1）。
这可以通过图形方式，使用波形和矢量图（图2）进行表示。
图1. 三相电压波形图2. 三相电压矢量使用三相系统的原因有两个：1. 可以使用三个矢量间隔的电压，在马达中产生旋转磁场。
从而可以在不需要额外绕组的情况下启动马达。
2. 三相系统可以连接到负载上，要求的铜缆连接数量（传输损耗）是其它方式的一半。
我们看看三个单相系统，每个系统为一个负载提供100W的功率（图3）。
总负载是3 x 100W = 300W.为提供电力，1安培电流流经6根线，因此有6个单位的损耗。
也可以把三个电源连接到一个公共回程上，如图4所示。
当每个相位中的负载电流相同时，负载被认为是均衡的。
在负载均衡、且三个电流相位彼此位移120°的情况下，任何时点上的电流之和都为零，回程线路中没有电流。
图3. 三个单相电源 - 6个单位损耗图4. 三相电源，均衡负载 - 3个单位损耗在三相120°系统中，要求3根线传送功率，而在其它方式下则要求6根线。
要求的铜缆数量减少了一半，导线传输损耗也将减半。
Y形接法或星形接法拥有公共连接的三相系统通常如图5的示意图所示，称为“Y形或星形”接法。
公共点称为中性点。
为安全起见，这个点通常在电源上接地。
在实践中，负载并不是完美均衡的，要使用第四条“中性”线传送得到的电流。
如果本地法规和标准允许，中性导体可能会比三条主导体小得多。
图5. Y形接法或星形接法 - 三相四线三角形接法上面讨论的三个单相电源也可以串联起来。
在任何时点上，三个120°相移电压之和都是零。
如果和为零，那么两个端点都处在相同的电位，可以联接在一起。
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。
三相变压器空载电动势波形
当磁路饱和时,要得到正 弦波形的磁通,励磁电流 应是尖顶波。 当磁路饱和时,若励磁电 流为正弦波形，则主磁 通为平顶波。
t
i
t
2 2 2 I I I I 1 3 5
三相变压器中的三次谐波电流 I 3 A I 3m sin 3 t
I 3B I 3m sin 3( t 1200 ) I 3m sin 3 t I 3C I 3m sin 3( t 2400 ) I 3m sin 3 t
三次谐波电流能否在三相变压器的三相绕组 中流通,与三相绕组的连接方式有关。 （1）原绕组为YN（yn）或D（d）接法 三次谐波电流能在三相变压器的三相绕组中 流通,各相励磁电流为尖顶波
I 3C
I3A
y
a
I 3B I3A
x c
I 3B
b
z
I 3C
（2） Y，y连接的三相变压器 （A）各相磁路独立的三相变压器组 3 A 3 B 1 A 1B
三次谐波电流不能在三相变压器的三相绕组 中流通,各相磁通为平顶波， 三次谐波磁通沿漏磁路闭合，产生的三次谐波电动势很 小，可忽略，主磁通及相电动势近似看做正弦波。
Hale Waihona Puke 结论：三相芯式变压器可以采用Y，y连接，但容 量不能超过1800KVA。
（3） Y，d 连接的三相变压器
三次谐波电流不能在三相变压器的三相绕组 中流通,各相磁通为平顶波， 三次谐波磁通在原、副绕组中感应三次谐波电动势，
A a B b C
1C
3C
c
x X Y
y Z
z
三次谐波电流不能在三相变压器的三相绕组 中流通,各相磁通为平顶波， 三次谐波磁通沿主磁路闭合，产生的三次谐波电 动势很大，导致相电动势波形严重畸变。 结论：三相变压器组不能采用Y，y连接
三相变压器空载合闸励磁涌流的大小和波形
三相变压器空载合闸励磁涌流的大小和波形1. 引言三相变压器是电力系统中常见的设备之一，用于将电能从一个电压等级传输到另一个电压等级。
在变压器启动或切换时，需要进行励磁操作，以产生磁场并建立变压器的工作状态。
励磁涌流是指在变压器合闸励磁过程中产生的瞬态电流。
本文将深入探讨三相变压器空载合闸励磁涌流的大小和波形，并解释其原因和影响。
2. 励磁涌流的定义与原理励磁涌流是指在变压器合闸过程中，由于电源电压突然施加到变压器绕组上而产生的暂态电流。
这种暂态电流是由于绕组中的自感、互感和铁芯饱和等因素引起的。
当变压器合闸时，输入侧绕组上突然施加了额定电源电压。
由于绕组中存在着自感和互感，突然施加的电压会导致绕组中产生较大的暂态电流。
铁芯饱和也会导致励磁涌流的增大。
3. 励磁涌流的大小励磁涌流的大小取决于多个因素，包括变压器的参数、电源电压和频率等。
一般来说，励磁涌流的大小与变压器的容量成正比。
在变压器空载合闸时，励磁涌流的峰值通常为额定电流的2-6倍。
具体数值取决于变压器的设计和制造质量。
4. 励磁涌流波形分析励磁涌流通常呈现出一个尖峰，其波形可以分为三个阶段：启动阶段、衰减阶段和稳定阶段。
•启动阶段：在合闸刹那间，突然施加到绕组上的电压会导致绕组中产生一个很大的暂态电流尖峰。
这个尖峰通常持续几个周期。
•衰减阶段：随着时间的推移，暂态电流逐渐减小并趋于稳定。
这个过程通常持续约20-30个周期。
•稳定阶段：励磁涌流逐渐趋于稳定状态，维持在一个较小的数值上。
这个阶段可以持续几分钟到几十分钟。
励磁涌流的波形与变压器的设计和制造有关，不同类型的变压器可能会产生不同的波形特征。
5. 励磁涌流的影响励磁涌流对变压器和电力系统都会产生一定的影响。
5.1 对变压器的影响励磁涌流会在变压器绕组中产生较大的暂态电流，这会引起电阻损耗和额外的温升。
长期以来，大幅度的励磁涌流可能导致绕组过热，从而降低变压器的寿命。
励磁涌流还可能导致铁芯饱和。
第3章 三相变压器
• 3.1 三相变压器的连接组别 • 3.1.1 同极性端 • 从星端“*”指向非星端，高、低压绕组的 电势 ， 都滞后磁通 90°，所以 ， 始终同相位，如图3.1(c)所示。若不画具体 绕组，如图3.1(d)所示，也可直接确定出 ， 同相位。
图3.1 同极性端的确定和电势相位关系
• (2)Y,y连接的心式变压器空载电势波形 • (3)Y,d连接、D,y连接或D,d连接的三相变压 器空载电势波形
• (4)YN,y 连 接 的 降 压 变 压器或Y,yn连接的升压 变压器空载电势波形 • 3.3 变压器并联运行 • 现代发电厂和变电所中， 非常普遍采用变压器并 联运行的方式。所谓并 联运行，就是指两台或 两台以上的变压器一、 二次侧分别接在公共母 线上，共同向负载供电 的运行方式，如图3.11 所示。
图3.20 自耦变压器的结构示意图
• 3.6.2 基本电磁关系 • (1)电流关系 • 自耦变压器的串联绕 组和公共绕组的绕向 必须相同，如图3.21所 示。串联绕组的磁动 势为 (N1-N2)，通过右 手螺旋定则可知，串 图3.21 自耦变压器原理接线图 联绕组磁动势与公共 绕组磁动势方向相反， 所以， 公共绕组
• 若已知三相变压器连 接形式、同极性端、 首末端标志时，可通 过做相量图来确定其 连接组别。 • 图 3.6(a) 中 变 压 器 高 压侧按Y连接，低压 侧也按y连接,首端是 异极性端, 与 反 相位。
图3.4 时钟表示法
图3.5 Y，y0连接组
图3.6 Y，y6连接组
图3.7 Y，d11连接组
图3.13 正序等效电路
图3.14 负序等效电路
• 3.4.2 零序阻抗和零序等效电路 • (1)绕组连接方式的影响 • 图3.15、图3.16是YN,y和Y,d连接时的零序 等效电路。图中(a)是零序电流的流通情况； (b)是零序等效电路，Z0 是从该侧看进去的 零序阻抗。
第3章 三相变压器
C A B A B 0 A B C C A B C
三铁心柱变压器的形成
、U 、U 三相对称 U A B C
、 、 三相对称 A B C
c
y
E b
A E a
a
C
x z b
E ab
x
y
z
联结组标号：Yy6
2）Yd联结
低压绕组的联结顺序：ax→cz→by→ax
A E AB B E A E B E C
C
B
E AB
E B
X
Y
Z
a E ab b E a E b E c
c
E Eab b
4.YDy联结
大容量电力变压器需要 采 用 Yy 联 结 时 ， 可 另 加一个接成三角形的第 三绕组，以改善相电动 势波形。
A
a
I 3 c I 3
I 3
b
C
B
带附加D联结绕组的Yy联结变压器
三相变压器绕组联结方式和磁 路系统对相电动势波形的影响
Yy(包括Yyn)
三相变压器组 三铁心柱式
2）Yd联结
i0(正弦波)
A
E 23
a
(接近正
弦波)
I 23
E 23 E 23
b
C
c
B
1 (正弦波) 3 (正弦波)
e1 (正弦波) e13(正弦波)
e23(正弦波)
YD联结二次绕组中的3次谐波电流 与3相位基 本相反
i23 (正弦波)
23 (正弦波)
3
变压器原理及接线组别
01.11.2021
《电机学》 第三章 变压器
※ 确定三相变压器联结组别的步骤
17
①根据三相变压器绕组联结方式（Y或y、D或d）画出高、 低压绕组接线图；
②在接线图上标出相电势和线电势的假定正方向；
③画出高压绕组电势相量图，根据单相变压器判断同一 相的相电势方法，将A、a重合，再画出低压绕组的电 势相量图（画相量图时应注意三相量按顺相序画）；
《电机学》 第三章 变压器
3、时钟表示法
14
高压绕组线电势——长针，永远指向“12”点钟
低压绕组线电势——短针，根据高、低压绕组线电势 之间的相位指向不同的钟点。
01.11.2021
《电机学》 第三章 变压器
例如 单相变压器
1/I为 6(I,I6)
d.由相量图知：Éax与ÉAX同向，表明次级ax绕组与初级AX绕组 在同一铁心柱上，且a与A为同极性端。同理by与BY同相；cz 与CZ同相。
e.将次级x,y,z连在一起，接成Y形。
B (Z)
ÉAB Éab b
30º
A(Y) a
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C (X)
A
●
●
●
ÉAX
X
c
x、y、z
《电机学》 第三章 变压器
20
注意abc 顺序错 过一个 铁心柱
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120º
《电机学》 第三章 变压器
21
Yy总结
Yy联结的三相变压器，共有Yy0、Yy4、Yy8、Yy6、 Yy10、Yy2六种联结组别，标号为偶数。
若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移， 可以得到Yy4、Yy8连接组别。若异名端在对应端，可得到 Yy6、Yy10和Yy2连接组别。
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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。
•分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。
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
思考：
相电势中存在三次谐波电势， 则线电势的波形如何？
磁通波近似于平顶波 在各次谐波磁通中以三次谐波 磁通幅度最大 三次谐波磁通与基波磁通有相 同磁路，其磁阻较小，三次谐 波电势相当大。其振幅可达基 波振幅的50％一60％。 导致电势波形严重畸变。所产 生的过电压有可能危害线圈绝 缘。 规定：三相变压器组不能接成 Y，y运行。
绕组接法表示
①Y，y 或 YN，y 或 Y，yn ②Y，d 或 YN，d： ③D，y 或 D，yn， ④D，d。
高压绕组接法大写，低压绕组接法小写，字母N、n 是星形接法的中点引出标志。
四、连接组别
表示初级、次级（线）电势相位关系
同极性端两个正极性相同的对应端点 单相变压器的组别连接组的时钟表示 三相变压器的组别三相变压器的组别 标准组别标准组别
把初级绕组标有“．”号的一端作为首端，在次级绕 组标有“.”号的一端作为末端， 次级电势Eax与初级电势EAX反相
连接组的时钟表示
高压电势看作时钟的长针——固定指向时钟12点 (或 0 点 ) 低压电势看作时钟的短针——代表低压电势的短 针所指的时数作为绕组的组号。 同极性端相同首端标志：初级、次级电势相位差为 零度，用时钟表示法为I，10。 同极性端相异首端标志：初级、次级电势相位差为 180，用时钟表示法为I，16。 I，1表示初级、次级都是单相绕组，0和6表示组号。 单相变压器的标准连接组I，10。
磁通接近正弦，相电势接近于正弦波形
产生损耗，会引起油箱壁局部过热 •容量限制在1800kVA以下
三、三相变压器YN，y连接
原边接通三相交流电源后，3次谐波电流均可 在原绕组畅通。 在磁路饱和的情况下 ，铁心中的磁通和绕组 中的感应电势仍呈(或接近)正弦形，不论是线 电势，相电势，不论是原边，还是副边电势，
1.画出原方绕组的连接图 2.画出原方电势相量三角形，标出AX,BY,CZ 3.画出副方电势相量三角形，据连接组别，标出 ax,by,cz 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
绕组连接法及其磁路系统对 电势波形的影响
Байду номын сангаас
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）。
同极性端 两个正极性相同的对应端点
变压器的初级、次级绕组由 同一磁通交链，在某一瞬间 高压绕组的某一端为正电位， 低压绕组上也必定有一个端 点的电位也为正 在绕组旁边用符号．表示
同极性端相同首端标志
标有同极性端符号“．”的一端作为首端 次级电势Eax与初级电势EAX同相位
同极性端相异首端标志
中间相磁路短，磁阻小，激磁 电流较小 （F=ΦR）
三、三相变压器的绕组接法
用大写字母A、B、C表示高压绕 组的首端，用X、Y、Z表示高压 绕组的末端，用小写字母a、b、 c表示低压绕组的首端，用x、y、 z表示低压绕组的末端。 首端(头) A B C (高压边) a b c (低压边) 末端(尾) X Y Z (高压边) x y z (低压边)
三相变压器的组别
用初级、次级绕组的线电势相位差来表示
与绕组的接法和绕组的标志方法有关
Y，y连接
1、Y，y0
同极性端相同首端标志 初级、次级相电势同相 位，次级侧线电势Eab与 初级侧线电势EAB同相位。
Y，y连接
2、Y，y6
同极性端相异首端标 志 次级侧线电势Eab与 初级侧线电势EAB相 位差180。
E3 4.44 f3 Nm3
二、三相铁芯式Y，y连接
三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在
磁路特点： 三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关， 各相的三次谐波磁通在时间上是同相位
三次谐波磁通的路径 •三相铁芯式变压器可以接成Y，y ——铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭
•三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势， 特点：磁阻较大， 三次谐波磁通及其三次谐波电势很小
Y，d连接
1、Y，d11 Eab滞后EAB 330
Y，d连接
2、Y，d1 Eab滞后EAB 30
标准组别
五种标准连接组：①Y，yn0；②Y，d11，③YN，d11； ④YN，y0，⑤Y、y0。 YN--高压侧的中点可以直接接地或通过阻抗接地 对不同的应用场合，使用不同的标准组别
由连接组画接线图
不论是高压绕组或是低 压绕组，标准规定只采 用星形接法Y或三角形接 法D。
星形接法
把三相绕组的三个末端 连在一起，而把它们的 首端引出 以字母Y表示
顺时针方向：A超前B超前 C各120度
三角形接法
把一相的末端和另一 相的首端连接起来， 顺序连接成一闭合电 路 以字母D表示。 两种连接顺序 AX--CZ--BY AX--BY--CZ
由三台完全相同的单相变压器按三相连接方式连接而成三相组成变压器
二、各相磁路彼此相关
通过中间三个芯柱的磁通等于三相磁通的总和。 当外施电压为对称三相电压，三相磁通也对称，其总和 A+B+c=0，即在任意瞬间，中间芯柱磁通为零。 在结构上省去中间的芯柱
三相三铁芯柱变压器
三相铁心互不独立 三相磁路互相关联 中间相的磁路较短，令外施 电压为对称三相电压，三相 激磁电流也不完全对称，中 间相激磁电流较其余两相为 小。 与负载电流相比激磁电流很 小，如负载对称，三相电流 基本对称。
三相变压器及运行
三相变压器的磁路 三相变压器的连接组 三相电势的波形分析 变压器的并联运行link
三相变压器的磁路及连接组
磁路系统 各相磁路彼此独立 各相磁路彼此相关 绕组接法 初级、次级绕组的连接 方法 初级、次级绕组的线电 势之间的相位
一、各相磁路彼此独立
各相主磁通以各自铁 芯作为磁路。——铁 芯独立，磁路不关联 各相磁路的磁阻相同， 当三相绕组接对称的 三相电压时，各相的 激磁电流和磁通对称。