“电机学”题解--第3---5章
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第三章三相变压器
3-1 三相心式变压器省材料,效率高,占地少,成本低,运行维护简单,但它具有下列缺点:
①在电站中,为了防止因电气设备的损坏而造成停电事故,往往一相发生事
故,整个变压器都要拆换,但如果选用三相组式变压器,一相出了事故只要拆换该相变压器即可,所以三相心式变压器的备用容量是三相组式变压器的三倍,增加了电站成本。
②在巨型变压器中,选用三相组式变压器,每个单台变压器的容量只有总容
量的三分之一,故重量轻,运输方便。
③由于心式变压器三相磁路不对称,中间铁心柱磁路短,磁阻小,在电压对称
时,该相所需励磁电流小。
3-2单相变压器的组别用来反映单相变压器两侧绕组电动势或电压之间的相位关系。影响组别的因素有绕组的绕向(决定同极性端子)和首、末端标记。用时钟法表示时,把高压绕组的电动势相量作为时钟的长针,并固定在12点。低压绕组的电动势相量作为短针,其所指的数字即为单相变压器的连接组别号。
单相变压器仅有两种组别,记为I,I0(低压绕组电动势与高压绕组电动势同相)或I,I6(低压绕组电动势与高压绕组电动势反相)。我国国家标准规定I,I0为单相变压器的标准组别。
3-3三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时,高、低压侧对应的线电动势(线电压)之间的相位关系。影响组别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记,还有高、低压侧三相绕组的连接方式。
用时钟法表示时,把高压绕组的线电动势(线电压)相量作为时钟的长针,并固定在12点,低压绕组的线电动势(线电压)相量作为短针,其所指的数字即为三相变压器的连接组别号。三相变压器共有12种组别,其中有6种单数组别和6种偶数组别。
3-4Y,y0的含义是高、低压侧三相绕组均为Y接线,低压绕组线电动势与高压绕组线电动势同相位。
Y,d11的含义是高压侧三相绕组为Y接线,低压侧三相绕组为△接线,低压侧线电动势超前高压侧线电动势30°。
3-5 标准组别有Y,yn0,YN, y0, Y,y0,Y,d11,YN ,d11
标准组别接线及位形图分别为:见图示但是:
无论是Y,yn0、YN, y0还是Y,y0,位形图都有是一样的
无论是Y,d11还是YN ,d11,位形图也是一样的。
Y ,yn0 YN,y0 Y,y0
接线:
位形图
Y ,d11 YN,d11
V1
U1 u1
W1
w1
v1 · · · U1 V1 W1 · · · u1 v1 w1 n · · · U1 V1 W1 · · ·
u1 v1 w1 · · · · · ·
U1 V1 W1 u1 v1 w1
N
接线: 位形图
3-6 (a) (b)
(c) (d)
· · · U1 V1 W1 · · · u1 v1 w1 V1 W1 w1
v1 · · · U1 V1 W1 · · · u1 v1 w1 N U1 u1 v1 w1 V1 W1 Y , y4 U1 u1 v1 w1 V1 W1 Y, d9 U1 u1
w1 v1
V1 W1 D,d2 V1 W1
U1 u1 v1
3-7 D,y 接线
N N N
N N N U U U U U U K 21212133===ΦΦ Y,d 接线
N
N N N N N U U U U U U K 21212133===ΦΦ Y,y 接线
N N N N
N N U U U U U U K 21212133===ΦΦ D,d 接线 N
N N N U U U U K 2121==
ΦΦ
3-8 因为磁路具有饱和特性,只有尖顶波电流才能产生正弦波磁通,因此激磁
电流需要有三次谐波分量(只有这样,电流才是尖顶波)。
如果没有三次谐波电流分量,主磁通将是平顶波,其中含有较大的三次谐波分
量,该三次谐波磁通将在绕组中产生三次谐波电动势,三次谐波电动势与基
波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形,绕组承受过电压,从而危及绕组的绝
缘。
3-9 三次谐波电动势大小相等,相位互差360o ,即相位相同,因此在d 中能够
形成环流。
而基波电动势大小相等,相位互差1200,任一瞬间三相电动势代数和恒等于
0,因而不能在d 中形成环流。
3-10 三相组式变压器由于三相磁路彼此独立,有三次谐波磁通通路。如果采用
Y ,y 接线,三次谐波电流将不能流通,电流为正弦波,由于磁路具有饱和特
性,主磁通是平顶波,其中含有较大的三次谐波磁通,相绕组将感应较大的三
次谐波电动势,它与基波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形,绕组承受过电
压,从而危及绝缘。如果采用Y,yn接线,负载时二次侧可以为三次谐波电流提供通路,但由于受到负载阻抗的影响,三次谐波电流不可能大,因而对主磁通波形的改善甚微,也就不能改善电动势波形。
心式变压器由于磁路彼此不独立,没有三次谐波磁通通路,三次谐波磁通只能从铁轭中散发出去,经由变压器油及油箱壁构成回路,因磁阻很大,三次谐波磁通很小,因此主磁通近似为正弦波形,相电动势波形也就基本为正弦波。
但是由于三次谐波磁通频率为基波频率的3倍,将在经过的箱壁及其它结构件中产生较大的涡流损耗,引起局部过热,并降低变压器效率,因此这两种接线只适用于小容量的三相心式变压器。
第四章变压器运行
4-1①变比相等
②组别相同
③短路阻抗的标么值相等,短路阻抗角相等
具体分析:
(一)变比不等时的并联运行
(1)空载运行时的环流