三相變壓器連接配置及識(shí)別案例

三相變壓器是三角形或星形連接繞組的電力分配的支柱

到目前為止，我們已經(jīng)研究了單相雙繞組電壓互感器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行可以使用它相對(duì)于主電源電壓增加或減少其次級(jí)電壓。但是，電壓互感器也可以構(gòu)造成不僅可以連接到單相，而且可以連接到兩相，三相，六相，甚至可以組合多達(dá)24相用于某些直流整流變壓器。

如果我們采用三個(gè)單相變壓器并將它們的初級(jí)繞組彼此連接并將它們的次級(jí)繞組以固定配置相互連接，我們就可以在三相電源上使用變壓器。

三相位，也寫(xiě)為3相或3φ電源，用于發(fā)電，傳輸和分配，以及用于所有工業(yè)用途。與單相電源相比，三相電源具有許多電氣優(yōu)勢(shì)，在考慮三相變壓器時(shí)，我們必須處理三個(gè)交流電壓和電流，相位時(shí)間相差120度，如下所示。

三相電壓和電流

其中： V L 是線間電壓， V P 是相電壓。

變壓器不能充當(dāng)相變裝置將單相變?yōu)槿嗷蛉嘧優(yōu)閱蜗?。為了使變壓器連接與三相電源兼容，我們需要以特定方式將它們連接在一起以形成三相變壓器配置。

A 三相變壓器或3φ變壓器可以通過(guò)將三個(gè)單相變壓器連接在一起，從而形成所謂的三相變壓器組，或者使用一個(gè)預(yù)組裝和平衡的三相變壓器來(lái)構(gòu)建它由三對(duì)單相繞組組成，安裝在一個(gè)單獨(dú)的疊片鐵芯上。

構(gòu)建單個(gè)三相變壓器的優(yōu)點(diǎn)是，相同的kVA額定值，它將比三個(gè)人更小，更便宜，更輕單相變壓器連接在一起，因?yàn)殂~鐵芯更有效地使用。無(wú)論是僅使用一個(gè)三相變壓器還是三個(gè)獨(dú)立的單相變壓器，連接初級(jí)和次級(jí)繞組的方法都是相同的?？紤]下面的電路：

三相變壓器連接

初級(jí)和次級(jí)繞組如圖所示，變壓器可以以不同的配置連接，以滿足幾乎任何要求。在三相變壓器繞組的情況下，可能有三種形式的連接：“星形”（星形），“三角形”（網(wǎng)格）和“互連星形”（鋸齒形）。

根據(jù)變壓器的使用，三個(gè)繞組的組合可以是初級(jí)三角形連接和二級(jí)星形連接，或星形 - 三角形，星形 - 三角形或三角形 - 三角形。當(dāng)變壓器用于提供三相或更多相時(shí)，它們通常被稱為多相變壓器。

三相變壓器星形和三角形配置

但是在處理三相變壓器連接時(shí)，“星”（也稱為Wye）和“delta”（也稱為Mesh）是什么意思。三相變壓器具有三組初級(jí)和次級(jí)繞組。根據(jù)這些繞組的互連方式，確定連接是星形還是三角形配置。

三個(gè)可用電壓本身各自相隔120電角度，不僅決定了在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)使用的電氣連接類型，但確定變壓器電流的流量。

三個(gè)單相變壓器連接在一起，三個(gè)變壓器中的磁通量相位不同120度時(shí)。單個(gè)三相變壓器的核心中有三個(gè)磁通量，時(shí)間相位相差120度。

標(biāo)記三相變壓器繞組的標(biāo)準(zhǔn)方法是用三個(gè)主要繞組標(biāo)記資本（大寫(xiě)）字母 A ， B 和 C ，用于表示 RED 的三個(gè)單獨(dú)階段， YELLOW 和 BLUE 。次級(jí)繞組標(biāo)有小（小寫(xiě)）字母 a ， b 和 c 。每個(gè)繞組的兩端通常標(biāo)記為 1 和 2 ，因此，例如，初級(jí)繞組的第二繞組的末端將標(biāo)記為 B1 和 B2 ，而次要的第三個(gè)繞組將標(biāo)記為 c1 和 c2 ，如圖所示。

Transformer Star and Delta配置

符號(hào)通常用于三相變壓器，以指示與之配合使用的連接類型星形連接的大寫(xiě) Y ，連接三角形的 D 和互連的星形初級(jí)繞組的 Z ，小寫(xiě) y ， d 和 z 各自的輔助人員。然后，Star-Star將被標(biāo)記為 Yy ，Delta-Delta將標(biāo)記為 Dd ，并且相互連接的星形互連星將為 Zz 連接變壓器的類型。

變壓器繞組識(shí)別

我們現(xiàn)在知道三種單相變壓器有四種不同的方式可以在它們的初級(jí)和次級(jí)三相電路之間連接在一起。這四種標(biāo)準(zhǔn)配置如下：Delta-Delta（Dd），Star-Star（Yy），Star-Delta（Yd）和Delta-Star（Dy）。

用于高壓操作的變壓器星形連接的優(yōu)點(diǎn)是可以降低單個(gè)變壓器的電壓，減少所需的匝數(shù)和增加導(dǎo)體的尺寸，使得線圈繞組比三角形變壓器更容易和更便宜絕緣。

三角形 - 三角形連接與星形 - 三角形配置相比具有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，即如果一組三個(gè)變壓器發(fā)生故障或發(fā)生故障，剩下的兩個(gè)變壓器將繼續(xù)提供容量相等的三相電源。到變壓器單元原始輸出的大約三分之二。

變壓器三角洲和三角洲連接

在三角形連接（ Dd ）組變壓器中，線電壓 V L 等于電源電壓， <跨度> V <子>→ = V <子>取值 。但每相繞組中的電流為： 1 /√ 3 ×I L 的線電流，其中 I L 是線電流。

三角形連接的三相變壓器的一個(gè)缺點(diǎn)是每個(gè)變壓器必須纏繞成全線電壓，（在我們的例子中高于100V）和57.7％的線電流。繞組中更多的匝數(shù)以及匝之間的絕緣需要比星形連接更大且更昂貴的線圈。三角形連接三相變壓器的另一個(gè)缺點(diǎn)是沒(méi)有“中性”或共同連接。

在星形布置（ Yy ）中，（星期五），每個(gè)變壓器的一個(gè)端子連接到公共連接點(diǎn)，或中性點(diǎn)連接初級(jí)繞組的三個(gè)剩余端到三相主電源。用于星形連接的變壓器繞組的匝數(shù)是三角形連接所需的匝數(shù)的57.7％。

星形連接需要使用三個(gè)變壓器，如果任何一個(gè)變壓器出現(xiàn)故障或被禁用，整個(gè)團(tuán)體可能會(huì)被禁用。然而，星形連接三相變壓器在電力分配系統(tǒng)中特別方便和經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榈谒母鶎?dǎo)線可以連接為三星連接的輔助設(shè)備的中性點(diǎn)（ n ），如圖所示。

變壓器星和星形連接

三者中任意一行之間的電壓相變壓器稱為“線電壓”， V L ，而任何線路與星形連接變壓器的中性點(diǎn)之間的電壓稱為“相電壓” ， V P 。中性點(diǎn)與任何一個(gè)線路連接之間的相電壓 1 /√ 3 ×V L 線電壓。然后在上面，初級(jí)側(cè)相電壓 V P 給出為。

星形連接變壓器組的每相中的次級(jí)電流與電源的線電流相同，然后 I L = I S 。

然后，三相系統(tǒng)中線電壓和電流之間的關(guān)系可歸納為：

三相電壓和電流

同樣， V L 是線間電壓， V P 是相位到 - 初級(jí)側(cè)或次級(jí)側(cè)的中性電壓。

三相變壓器的其他可能連接是星形 - 三角形 Yd ，其中初級(jí)繞組是星形連接而是次級(jí)繞組三角形連接或三角形星形 Dy 具有三角形連接的初級(jí)和星形連接的次級(jí)。

Delta-star連接變壓器廣泛用于低功率分配初級(jí)繞組為公用事業(yè)公司提供三線平衡負(fù)載，而次級(jí)繞組提供所需的4線中性點(diǎn)或接地連接。

當(dāng)初級(jí)和次級(jí)繞組具有不同類型的繞組連接時(shí)離子，星形或三角形，變壓器的總匝數(shù)比變得更加復(fù)雜。如果三相變壓器連接為delta-delta（ Dd ）或星形（ Yy ），則變壓器可能具有 1：1 匝數(shù)比。也就是說(shuō)，繞組的輸入和輸出電壓是相同的。

但是，如果三相變壓器以星形 - 三角形連接，（ Yd ）每個(gè)星形連接初級(jí)繞組將接收電源的相電壓 V P ，其等于 1 /√ 3 <跨度>×V <子>→ 。

然后每個(gè)相應(yīng)的次級(jí)繞組將在其中感應(yīng)出相同的電壓，并且由于這些繞組是三角形連接的，因此電壓 1 /√ 3 ×V L 將成為次級(jí)線電壓。然后，在 1：1 匝數(shù)比下，星形 - 三角形連接的變壓器將提供√ 3 ：1 降壓線電壓比。

然后對(duì)于星形 - 三角形（ Yd ）連接的變壓器，匝數(shù)比變?yōu)椋?/p>

星形 - 三角形匝數(shù)比

同樣，對(duì)于delta-star（ Dy ）連接的變換器， 1：1 匝數(shù)比，變壓器將提供 1：√ 3 升壓線電壓比。然后對(duì)于三角星連接變壓器，匝數(shù)比變?yōu)椋?/p>

Delta-Star匝數(shù)比

然后為在三相變壓器的四種基本配置中，我們可以列出變壓器次級(jí)電壓和電流相對(duì)于初級(jí)線電壓 V L 及其主線電流 I L ，如下表所示。

三相變壓器線路電壓和電流

其中：<跨度>名詞 等于變壓器“匝數(shù)比”（TR）的次級(jí)繞組數(shù) N S 除以初級(jí)繞組的數(shù)量 N P 。（ N S / N P ）和 V L 是線間電壓， V P 是相電壓。

三相變壓器示例

三角形（ Dy ）連接50VA變壓器的初級(jí)繞組提供100伏，50Hz三相電源。如果變壓器在初級(jí)繞組上有500匝，在次級(jí)繞組上有100匝，則計(jì)算次級(jí)側(cè)電壓和電流。

給定數(shù)據(jù)：變壓器額定值， 50VA ，電源電壓， 100v ，主要轉(zhuǎn) 500 ，次要轉(zhuǎn)彎， 100 。

然后變壓器的次級(jí)側(cè)提供約35v的線電壓 V L ，給出相電壓 V P 20v，0.834安培。

三相變壓器結(jié)構(gòu)

我們之前已經(jīng)說(shuō)過(guò)，三相變壓器實(shí)際上是三相單個(gè)疊片鐵芯上的互連單相變壓器可以通過(guò)將三個(gè)繞組組合到單個(gè)磁路上來(lái)實(shí)現(xiàn)成本，尺寸和重量的顯著節(jié)省。

A三相變壓器通常具有三個(gè)交錯(cuò)的磁路，以提供均勻的電介質(zhì)分布高壓和低壓繞組之間的磁通量。此規(guī)則的例外是三相殼型變壓器。在外殼類型的結(jié)構(gòu)中，即使三個(gè)核心在一起，它們也是非交錯(cuò)的。

三相變壓器構(gòu)造

三肢鐵芯式三相變壓器是三相變壓器結(jié)構(gòu)中最常用的方法，允許相位磁耦合。每個(gè)肢體的通量使用另外兩個(gè)肢體作為其返回路徑，其中由線路電壓產(chǎn)生的三個(gè)磁通量在時(shí)間相位上相差120度。因此，磁芯中的磁通保持近似正弦曲線，產(chǎn)生正弦的二次電源電壓。

殼式五肢式三相變壓器結(jié)構(gòu)比核心型更重，更昂貴。五肢芯通常用于非常大的電力變壓器，因?yàn)樗鼈兛梢灾圃斐删哂薪档偷母叨?。殼式變壓器鐵芯材料，電氣繞組，鋼制外殼和冷卻與較大的單相型相同。