电机学第3章三相变压器思考题与习题参考答案

第3章三相变压器思考题与习题参考答案

3.1 三相组式变压器和三相心式变压器的磁路结构各有何特点?在测取三相心式变压器的空载电流时,为什么中间一相的电流小于其它两相的电流?

答:三相组式变压器的三相磁路彼此独立,互不关联,且各相磁路几何尺寸完全相同;三相心式变压器的三相磁路彼此不独立,互相关联,各相磁路长度不等,三相磁阻不对称。在外加对称电压时,由于中间相磁路长度小于其它两相的磁路长度,磁阻小,因此,中间一相的空载电流小于其它两相的电流。

3.2 变压器出厂前要进行“极性”试验,如题3.2图所示,在U1、U2端加电压,将U2、u2相连,用电压表测U1、u1间电压。设变压器额定电压为220/110V,如U1、u1为同名端,电压表读数为多少?如不是同名端,则读数为多少?

答:110V,330V

3.3 单相变压器的联结组别有哪两种?说明其意义。

答:有I,I0;I,I6两种。I,I0说明高、低压绕组电动势同相位;I,I6说明高、低压绕组电动势反相位。

3.4 简述三相变压器联结组别的时钟表示法。

答:把三相变压器高压侧某一线电动势相量看作时钟的长针,并固定指向“0”点,把低压侧对应线电动势相量看作时钟的短针,它所指向的时钟数字便是该变压器的联结组别号。

3.5 试说明为什么三相组式变压器不能采用Y,y联结,而小容量三相心式变压器可以采用Y,y联结?

答:因为三相组式变压器三相磁路彼此独立,采用Y,y联结时,主磁路中三次谐波磁通较大,其频率又是基波频率的三倍,所以,三次谐波电动势较大,它与基波电动势叠加,使变压器相电动势畸变为尖顶波,其最大值升高很多,可能危及到绕组绝缘的安全,因此三相组式变压器不能采用Y,y联结。对于三相心式变压器,因为三相磁路彼此相关,所以,三次谐波磁通不能在主磁路(铁心)中流通,只能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。漏磁路磁阻很大,使三次谐波磁通大为削弱,主磁通波形接近于正弦波,相电动势波形也接近正弦波。但三次谐波磁通频率较高,流经油箱壁及其它铁件时会产生涡流损耗,引起局部过热,降低变压器运行效率,因此,只有容量小于1800KVA的三相心式变压器才允许采用Y,y联结。

3.6 在三相组式变压器中,三次谐波磁通是主磁通;而在三相心式变压器中,三次谐波磁通是漏磁通,这一说法对吗?为什么?

答:对。因为在组式变压器中,三次谐波磁通流经主磁路,数值较大,起到了主磁通的作用;而在

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题3.2图 极性试验图 心式变压器中,三次谐波磁通流经漏磁路,数值较小,可看作漏磁通。

3.7 为什么三相变压器中总希望有一侧作三角形联结?

答:三相变压器,无论是组式还是心式结构,只要有一侧作三角形联结,就为三次谐波电流提供了通路,从而使主磁通基本为正弦波,相电动势波形接近正弦波而不发生畸变。

3.8 把三台相同的单相变压器组成 Y,d联结的三相变压器,当二次侧三角形开口未闭合时,将一次侧接入电源,发现开口处有较高电压,但开口闭合后,其电流又非常小,检查接线并无错误,这是为什么?

答:一次侧Y联结,励磁电流为正弦波,主磁通为平顶波,可分解成基波和三次谐波磁通,由于三相磁路独立,二次侧三角形开口未闭合时,三次谐波磁通在各相主磁路中流通,其值较大,在每相绕组中产生的三次谐波电动势也较大,此时三角形开口处电压是每相三次谐波电动势的三倍,所以开口电压较高;当三角形开口闭合后,三角形绕组自身构成回路,三次谐波电动势在三角形内形成三次谐波电流,起到励磁电流的作用,此时主磁通接近于正弦波,每相绕组感应电动势接近正弦波,三角形内的三次谐波电流几乎为零,所以闭合后电流非常小。

3.9 三相变压器的绕组连接方式如题3.9图所示,画出它们的电动势相量图,并判定其联结组别。

(a) (b) (c) (d) 题 3.9图

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(a)组别号为Y,y4 (b)组别号为Y,y2

(c) 组别号为Y,d5 (d) 组别号为Y,d7

3.10 设三相变压器一次侧绕组联结如题 3.9图中所示,试分别画出Y,y8、Y,y10、Y,d3 、Y,d9联结组的电动势相量图和它们的二次绕组连接图。

Y,y8联结 Y,y10联结

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