电机学上课课件第三章
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电工学第三章三相交流电ppt课件
结论：电源 Y形联结时, 线电压Ul 3UP, 且超 前相应的相电压 30 , 三相线电压也是对称的 。
6
3.1.2 三相电路中负载的联结方法
1. 三相负载
分类
三相负载：需三相电源同时供电
负载
三相电动机等
单相负载：只需一相电源供电
照明负载、家用电器
对称三相负载：ZA=ZB= ZC
三相负载
如三相电动机
此时负载中性点N´即为 A, 因此负载各相电压为 N
UA 0 , UA 0
B
UB UB A, UB 380 V UC UC A , UC 380 V C
+
U A
iA
iC
– –
N´
–
iB
+ U C U B +
此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加 的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。
(2) 相UA电B=流UBC=UIIICABCABCA=UUUUZZZClCAABB=AABBCCUP
A
+–
U AB
– U CA
B U+ BC C–
+
IB IC
ICA
ZCA
IAB
ZBC ZAB
IBC
相电流： 线电流：
IIAA、B、IIB、BC、IC ICA
线电流不等于相电流
20
(3) 线电流
IA IAB ICA
16
(2) A相断路
A
1) 中性线未断
B、C相灯仍承受220V N
电压, 正常工作。
2) 中性线断开
B
变为单相电路，如图(b) C 所示, 由图可求得
I UBC 380 12 .7 A RB RC 10 20
6
3.1.2 三相电路中负载的联结方法
1. 三相负载
分类
三相负载：需三相电源同时供电
负载
三相电动机等
单相负载：只需一相电源供电
照明负载、家用电器
对称三相负载：ZA=ZB= ZC
三相负载
如三相电动机
此时负载中性点N´即为 A, 因此负载各相电压为 N
UA 0 , UA 0
B
UB UB A, UB 380 V UC UC A , UC 380 V C
+
U A
iA
iC
– –
N´
–
iB
+ U C U B +
此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加 的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。
(2) 相UA电B=流UBC=UIIICABCABCA=UUUUZZZClCAABB=AABBCCUP
A
+–
U AB
– U CA
B U+ BC C–
+
IB IC
ICA
ZCA
IAB
ZBC ZAB
IBC
相电流： 线电流：
IIAA、B、IIB、BC、IC ICA
线电流不等于相电流
20
(3) 线电流
IA IAB ICA
16
(2) A相断路
A
1) 中性线未断
B、C相灯仍承受220V N
电压, 正常工作。
2) 中性线断开
B
变为单相电路，如图(b) C 所示, 由图可求得
I UBC 380 12 .7 A RB RC 10 20
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第3章6直流电动机的运行特性--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)
主 要 特 点
优点2：转速可 缺点1：能耗大。 调高、也可调 缺点2：增加R 只能 a 低。 调低转速，增加Rf 缺点：需专用 只能调高转速。且 调压直流电源。 机械特性会变软。
电力拖动系统稳定运行的条件
什么是电力拖动系统 稳定的物理概念 电力拖动系统稳定运行分析 电力拖动系统稳定运行条件
电力拖动系统 Power Driving System
电源
控制设备
电动机
机械负载
电力拖动系统
稳定的物理概念
平衡状态 不稳定平衡 平衡状态
稳定平衡
电力拖动系统稳定运行分析
电压发生波动
负载发生波动
电力拖动系统不稳定运行分析
电压发生波动
负载发生波动
电力拖动系统稳定运行条件
dT e dn dT 2 dn
3.
电力拖动系统的稳定运行条件
并励电动机的工作特性
前提：U=UN，If =IfN (Rf =C)；分析：n,Te,η=f(P2)
n Ea C e U C e Ra C e Ia
n0
n=f(P2)
励磁回路 不允许断开！
n
n0 n N nN
100 %
( 3 ～ 8 )%
O
高饱和时：
串励电动机的机械特性
前提：U=UN，Ia=Is=I；分析：n=f(Te)
假设：磁路不饱和，则 经推导，可得： ： K sIs K sIa
n
n
1 CeK
s
CT K Te
s
U R a R s
n
n=f(Te) O Te
1 Te
串励电动机的机械特性(2)
电机学第3章
TL= Tm Ωm/ Ω= Tm /j j= Ω/ Ωm=n/nm ,
j为电机轴与工作机构间的转速比，往哪个轴折 算，哪个轴的转速在上。如已知每级转速比j1、 j2…jn,则总的转速比为: j= j1j2…jn= n/nm = (n/n1)· (n1/n2) · · · nm-1/nm
实际上,在传递功率时,因传动机构中有摩擦,所以 要有损耗。可以用传动效率ηc来考虑。电动机拖动旋 转的,传动机构中的损耗功率应由电动机负担,故根据 功率不变的原则,负载转矩的折算值:
TL=a+bn2
n ＞0时，TL 与T反向，取 TL ＞ 0(常数)。
PL=TLΩ=kTLn 图3-3恒转矩负载、鼓风 机负载和恒功率负载 图3-4 位能负载和 反抗负载
3.1.3 电力拖动系统的飞轮惯量 转动惯量是物体绕固定轴旋转时转动惯性的度量， 它等于物体的各质量微元Δmi和到某一固定轴的距离 ri的二次方的乘积之和，用公式表示为
2n TL TL FV 60
折算到电动机轴上的转矩
FV TL 9.55 n
FV TL 9.55 nc
若考虑传动系统的传动损耗，则 (2)飞轮矩折算
作平移运动部分的物体总重，其动能为
1 1 Gf 2 2 mf v v 2 2 g
折算前后的动能不变
1 G f 2 1 GD 2 n v 2 g 2 4 g 60
J mi r
i 1
k
2 i
J r dm
2
3.2
多轴电力拖动系统运动方程式
3.2.1
多轴旋转系统折算成简单单轴旋转系统
实际的拖动系统，电动机的轴很少与工作机构的轴 直接相连，大多数是通过传动机构相连。系统中具 有两根或两根以上不同转速的轴，称为多轴系统。
电机学第三章直流电机
t 2 电枢绕组的元件和节距 secre 3 单叠绕组举例
3.2 直流电枢绕组
电枢绕组是直流电机的主要电路，是直流电机实现机 电能量转换的重要部件。
直流电机电枢绕组的基本形式有单叠绕组和单波绕组。
t 实际电机中，为使元件端接部分能平整地排列，一般 e 采用双层绕组，也就是在槽中嵌放绕组时，上下层放 r 入不同的电枢绕组。 c 对电枢绕组的要求是 : e 在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下， s 尽可能节省有色金属和绝缘材料；并且要结构简单、
2）直流发电机工作原理
E=Blv
方向：右手定则判定
电刷
+ E -
N S
tN
re+
cE
se -
S
换向片
改进上述结构，将线圈两端连接换向片，如图所示。换向 片与线圈一同旋转，电刷不动，则可得到直流电势。
2）直流发电机工作原理
secret
直流电势产生动画
2）直流发电机工作原理
直流发电机的工作原理是基于电磁感应，电枢绕组相 对磁极运动产生交变感应电动势，换向器配合电刷的换向 作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势。
右手定则
secret
由图可见所有N极下导体电流都是流向换向片，S下导体电流 流出换向片，2、3、4号元件电流方向从尾端指向头端。6、7、 8则相反，1、5号元件处于磁密为零处，电流为零。
2）单叠绕组展开图画法
第五步 确定元件感应电动势的方向
右手定则
secret
由图可见所有元件通过换向片串联后，感应电势彼此抵消。
+ Ia
If +
+ I Ia If
U
他
励－
+ 串U
3.2 直流电枢绕组
电枢绕组是直流电机的主要电路，是直流电机实现机 电能量转换的重要部件。
直流电机电枢绕组的基本形式有单叠绕组和单波绕组。
t 实际电机中，为使元件端接部分能平整地排列，一般 e 采用双层绕组，也就是在槽中嵌放绕组时，上下层放 r 入不同的电枢绕组。 c 对电枢绕组的要求是 : e 在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下， s 尽可能节省有色金属和绝缘材料；并且要结构简单、
2）直流发电机工作原理
E=Blv
方向：右手定则判定
电刷
+ E -
N S
tN
re+
cE
se -
S
换向片
改进上述结构，将线圈两端连接换向片，如图所示。换向 片与线圈一同旋转，电刷不动，则可得到直流电势。
2）直流发电机工作原理
secret
直流电势产生动画
2）直流发电机工作原理
直流发电机的工作原理是基于电磁感应，电枢绕组相 对磁极运动产生交变感应电动势，换向器配合电刷的换向 作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势。
右手定则
secret
由图可见所有N极下导体电流都是流向换向片，S下导体电流 流出换向片，2、3、4号元件电流方向从尾端指向头端。6、7、 8则相反，1、5号元件处于磁密为零处，电流为零。
2）单叠绕组展开图画法
第五步 确定元件感应电动势的方向
右手定则
secret
由图可见所有元件通过换向片串联后，感应电势彼此抵消。
+ Ia
If +
+ I Ia If
U
他
励－
+ 串U
精品课件-电机原理与维修-第3章
第3章 三相变压器
图3-3 单相变压器绕组的极
第3章 三相变压器
2. 判别同极性端的方法 对于原、副边绕组既不知其绕向，又无同极性端标记的单相变压 器，可以用以下方法判断它的同极性端。 (1) 交流电压加减法。图3-4所示是用电压表法判断单相变压器同 极性端的接线图。 在原边绕组加适当交流电压U1，副边绕组开路，用电压表分别测 出U1、U2和U3，若U3≈U1+U2，则A与x(X与a)为同极性端，而A与a是异极 性端。若U3≈U1-U2，则A与a(X与x)为同极性端。
Y，d连接也有两种方法：
(1) 同极性端为首端，低压绕组逆序三角形连接。Y，d连接如图
3-12(a) 所示，此时高、低压绕组对应相的相电动势同相位，但低压
故连接组别标号应为Y，d1E1a。b
30°，如图E3-A1B2 (b)所示,
第3章 三相变压器
图3-12 Y，d11连接组别
第3章 三相变压器
第3章 三相变压器
第3章 三相变压器
3.2.2 单相变压器的连接组别 1. 单相变压器绕组的极性 在变压器中，同一相的原、副边绕组套在同一铁芯柱上，被同一
主生磁的通电动势某一 端点为正电位时，副边绕组产生的电动势也必有一端
点的电位为正，则这两个对应的端点称为同极性端(或同名端)，用 “·”表示，如图3-3所示。同极性端可能在两个绕组的相同标志端， 如图3-3(a)所示，也可能在两个绕组的不同标志端，如图3-3(b)所示。 可见，绕组的同极性端由绕组的绕向来决定，而与绕组首、末端的标 志无关。
向 标EE钟号aAb面为B “YE，)b1也c2y”同0。E相c位a ，如图指3E-向a1b“0(0b)”所示，按E(A时B钟表EE同aA示b相B法位E，B)，C故连E接AC(组别指
《电机学课件》PPT课件
• 难点：电磁关系，磁动势，旋转磁场。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
.
12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
.
15
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
.
12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
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变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
电机与拖动第3章变压器
按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
第三章 变压器
3.1.2 根本构造
一、铁心 变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为
0.35-0.5mm、外表涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 二、绕组
变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。
三、绝缘套管 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负
第三章 变压器
电机与拖动第3章变压器
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第三章 变压器
根本要求： 1.掌握变压器的根本工作原理、根本构造与额定值； 2.通过对变压器空载时磁通、电动势的分析，掌握变压器的电动势、 电压和磁通的关系； 3.通过对变压器空载电流和空载损耗的分析，掌握励磁阻抗的物理 意义； 4.通过对变压器负载运行的分析，熟练掌握变压器的方程式、相量 图和等效电路； 5.通过实验，掌握变压器的参数测定方法； 6.掌握标么值的概念与计算方法； 7.熟练掌握变压器的运行性能及其计算方法； 8.熟练掌握变压器联结组别的判定方法； 9.掌握变压器并联运行的理想条件； 10.了解自耦变压器、仪用互感器、电焊变压器和整流变压器的工 作原理和特点。
jI0X1
根据前面所学的方程，可作 出变压器空载时的相量图：
U1
R1I0
（1）以Φ m为参考相量
（2）I0r与Φ m同相，I0a 滞后 9 00，I 0I 0rI 0a
E1
I0
I0a Φm
（3）E 1,E 2滞后 Φ m9，00 E1； （4） R 1I0,jI0X 1
第三章 变压器
3.1.2 根本构造
一、铁心 变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为
0.35-0.5mm、外表涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 二、绕组
变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。
三、绝缘套管 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负
第三章 变压器
电机与拖动第3章变压器
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第三章 变压器
根本要求： 1.掌握变压器的根本工作原理、根本构造与额定值； 2.通过对变压器空载时磁通、电动势的分析，掌握变压器的电动势、 电压和磁通的关系； 3.通过对变压器空载电流和空载损耗的分析，掌握励磁阻抗的物理 意义； 4.通过对变压器负载运行的分析，熟练掌握变压器的方程式、相量 图和等效电路； 5.通过实验，掌握变压器的参数测定方法； 6.掌握标么值的概念与计算方法； 7.熟练掌握变压器的运行性能及其计算方法； 8.熟练掌握变压器联结组别的判定方法； 9.掌握变压器并联运行的理想条件； 10.了解自耦变压器、仪用互感器、电焊变压器和整流变压器的工 作原理和特点。
jI0X1
根据前面所学的方程，可作 出变压器空载时的相量图：
U1
R1I0
（1）以Φ m为参考相量
（2）I0r与Φ m同相，I0a 滞后 9 00，I 0I 0rI 0a
E1
I0
I0a Φm
（3）E 1,E 2滞后 Φ m9，00 E1； （4） R 1I0,jI0X 1
电机及拖动基础课件第三章
按铁心结构分：芯式变压器和壳式变压器。
按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器 和充气式变压器。
3
电力变压器
控制变压器
电源变压器
三相干式变压器
4
接触调压器
三、变压器的结构简介
铁心 变压器的基本结构 绕组 其他部件 1、铁心 为了减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，铁心通常 用0.35mm或0.5mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一 定形状叠装而成。
1
按电工惯例规定正方向（习惯正方向）： 1）在同一支路内，电压与电流的正方向一致； 2）磁通量正方向与电流正方向符合右手螺旋定则； 3）由交变磁通量产生的感应电动势正方向与产生该磁通 量的电流正方向一致，并符合 u Nd / dt 关系。
d u1 e1 N1 dt d u2 e2 N 2 dt
2、电动势平衡方程式
2
U1 E1 I1R1 jI1 X1 E1 I1Z1 U2 E2 I2 R2 jI 2 X 2 E2 I 2 Z2
E1 / E2 N1 / N2 k I Z E
5
变压器的磁路 变压器的电路
铁心——变压器主要磁路部分，分铁心柱与铁轭两部分。
按照铁心的结构，变压器 可分为芯式和壳式两种。 芯式变压器: 结构：心柱被绕组所包围。 特点：绕组和绝缘装配比较 容易，电力变压器常常采用 这种结构。
三相芯式变压器
1—铁心柱 2—铁轭
3—高压线圈 4—低压线圈
6
单相芯式变压器
I Fe pFe pFe E1 U1
空载损耗约占额定容量的 0.2% ～ 1%，而且随变压器容量 的增大而下降。为减少空载损耗，一般采用优质铁磁材料： 优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。
第三章三相变压器_电机学讲解
绕组名称
首端
末端
中性点
高压绕组
A，B，C
X，Y，Z
O
低压绕组
a，b，c
x，y，z
o
三相电力变压器广泛采用星形和三角形联接
2、联接组 单相变压器的高低压绕组都绕在同一个铁心柱
上，它们被同一个主磁通所交链。在高低压绕组 中的感应的电动势的相位关系只有两种可能：
EA (EAX )和Ea (Eax )同相位 或
对于单相变压器而言，由 于磁化曲线的非线性，可 以近似认为：
电流为正弦波时，磁通含 三次谐波；
反之，磁通为正弦波时， 电流含三次谐波。
正弦波电流产生的磁通波形
三、三相变压器绕组联接法和磁路系统对空载 电动势波形的影响
Yy联接的三相变压器 在三相系统中，三相电流的三次谐波在时
间上同相位，在一次侧为Y接的三相绕组中， 三次谐波不能流通，即励磁电流不含有三次谐 波而接近正弦波。
三相变压器
3.7 三相变压器的磁路、联接组、电动势波形
三相变压器的磁路系统 三相变压器的电路系统——联接组 三相变压器绕组联接法和磁路系统对空载电动势波形的影响相变压器的磁路、联接组、电动势波形
一、三相变压器的磁路系统
三相变压器按磁路可分为组式变压器和心式变 压器两类。
A
a
b O
c
C
B
Yd11联接组
4. Dy5联接组(求绕组的联接) （1）作出Dy5联接组的相量图 （2）将高压侧绕组联接成三角形接法 （3）根据相量图，联接低压侧绕组
A
ABC
c
b O
a
C
B
X YZ xyz
abc
Yy联接组号有0、2、4、6、8、10共六个偶数 联接组号，Yd联接法共有1、3、5、7、9、11六个 奇数联接组号。
3 电机学_第三章、第四章 三相变压器及运行_西大电气
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
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？
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？
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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
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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
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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
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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？