专题十 三相变压器的联结组（教案）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题十 三相变压器的联结组（教案）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测 一、考纲解读 1.掌握变压器通过电磁感应实现电压变换的核心原理，理解理想变压器的电压与匝数关系，区分升压与降压变压器的应用场景。 2.明确理想变压器的电流与匝数成反比，理解输入功率等于输出功率的能量守恒定律，掌握多绕组变压器的功率分配计算。 3.熟悉铁心、绕组的基本构造，区分心式与壳式变压器；掌握自耦变压器、互感器（电压/电流）的工作特点及安全使用规范。 4.理解铁损（磁滞/涡流）和铜损（绕组电阻）的成因，掌握效率计算公式，分析负载变化对效率的影响。 二、知识点梳理 三相变压器一次、二次绕组不同连接方式的组合，形成不同的联结组。可以有下列几种：Y,y、Y,d、D,d、D,y等。其中，前面表示高压绕组的连接方式，后面表示低压绕组的连接方式。最常用的联结组有以下四种，即Y,yn、Y,y、Y,d、YN,d。其中，yn表示绕组接成星形联结后，中性点具有引出线，用于三相四线制输出线路。对于高压绕组来说，采用星形联结时有利，原因是各绕组的相电压只有线电压的1/√3,绕组的绝缘等级相应可以降低。低压绕组线电流大，采用三角形联结时绕组导线截面积可比星形联结时更小，也便于绕制。因此，大容量的变压器通常采用Y,d或YN,d联结。 为适应单相(照明)与三相动力混合性质的负载，容量不太大的配电变压器，广泛采用Y,yn联结组。 上述各种联结组别中，一次绕组同其二次绕组之间的电压相位关系是不同的。三相变压器的联结组别体现了这种关系。联结组别也采用时钟表示法，即规定高压绕组的线电动势为长针，方向恒指向钟面的“12”。低压绕组线电动势为短针，它指向钟面上的哪个数字，该数字就规定为三相变压器哪个组别的标号。 三相变压器的联结组别，不仅同绕组的绕法、首末端的标法有关，还同三相绕组的连接方式有关。现举例说明各联结组别的标法。 一、Y,y联结 1.Y,y0(Y/Y-12)联结组 变压器一次、二次绕组都接成星形联结，并且首端为同极性端。故一次、二次绕组之间的相电动势为同相位，线电动势之间也是同相位。绕组接法如图2-16(a)所示，相量图如图2-16(b)所示。当EUV指向钟面“12”时，Euv也指向钟面“0”,如图2-16(c)所示。这种联结组就称为Y,y0联结组。 2.Y,y6(Y/Y-6)联结组 如果在Y,y联结中，变压器一次、二次绕组的首端不是同极性端，如图2-17(a)所示。EUV与Euv的相位正好相反，其相量图如图2-17(b)所示。当Euv指向钟面“0”时，则E指向钟面的“6”,如图2-17(c)所示。这种连接方式就称为Y,y6联结组。 二、Y,d联结 1.Y,d1联结组 在图2-18中，变压器绕组采用Y,d联结。二次绕组按ul u2-v1 v2-w1 w2-ul相序连接，即反序接法，如图2-19(a)所示，并且一次、二次绕组的首端为同极性端。一次、二次绕组的相电动势EU和Eu、EV和Ev、EW和Ew方向分别相同，对应的电动势相量图，如图2-19(b)所示。一次绕组为Y联结，其中EUV经EU、EV相量合成，方向指向上方。二次绕组为D联结，线电动势等于相电动势。故E就指向“1”点，E滞后于E30°。因为二次绕组的电动势指向1,所以这种联结组称为Y,d1联结组。 2.Y,d11联结组 时钟表示法的短针指向，不仅与绕组Y或D联结有关，还与D联结的不同相序有关，如图2-20(a)所示。这里，变压器绕组也采用Y,d联结，一次、二次绕组的首端仍确定为同极性端。 但二次绕组按u1-v2 v1-w2 w1-u2u1相序连接，即正序接法。一次、二次绕组的电动势EU和Eu、EV和Ev、EW和Ew方向分别相同，对应的电动势相量图如图2-20(b)所示。一次绕组线电动势EUV的方向指向上方。二次绕组线电动势仍等于相电动势，但由于相序不同，它的方向与它、的方向相反，即Euv=-Ev,它超前于EUV30°,所以，当EUV指向1 2点时，Euv指向11点，如图2-20(c)所示。因此，这种联结组称为Y,d11联结组。 如果一次绕组标志不变，而二次绕组标志改变，相应线电动势就发生改变，联结组别也发生改变。因此，变压器共有24种联结组别。Y,y或D,d各有2,4,6,8,10,12六种联结组别；而Y,d或D,y则各有1,3,5,7,9,11六种联结组别。但为了制造和使用方便，我国规定了五种标准联结组，见表2-2。 有一点需要注意，对于三相变压器计算变比时，需要明确一次、二次绕组的电压是相电压还是线电压。从单相变压器的变比定义可知，变比可以看成是一次、二次绕组的相电压之比。尤其对于Y/D联结组的变压器，计算变比时更要注意。 三、真题练讲 1.（2023年河南省统一考试）变压器的主要作用是（ ） A.改变直流电压 B.改变交流电压 C.调节电阻 D.稳定电流 答案：B 解析：变压器基于电磁感应原理工作，仅对交变电流有效，通过匝数比实现交流电压变换，无法直接处理直流信号。 2.（2022年河南省统一考试）理想变压器原线圈匝数为1000匝，副线圈匝数为200匝，若原线圈电压为220V，则副线圈电压为（ ） A.44V B.110V C.220V D.1100V 答案：A 解析：根据电压与匝数关系U_2=U_1\times(N_2/N_1)，代入数据得220\times(200/1000)=44V。 3.（2024年河南省统一考试）电流互感器工作时二次侧严禁开路，主要原因是（ ） A.避免高电压危险 B.防止铁心过热 C.保护绕组绝缘 D.确保测量精度 答案：A 解析：电流互感器二次侧开路时，原边大电流会导致副边感应极高电压，可能击穿绝缘或造成人员触电，因此必须短路保护。 4.（2021年山东省统一考试）自耦变压器的主要优点是（ ） A.绝缘要求低 B.结构简单 C.隔离电源 D.功率损耗小 答案：B 解析：自耦变压器共用部分绕组，节省材料且结构紧凑，但因原副边电气直接连通，需严格控制电压差以确保安全。 5.（2025年江苏省统一考试）变压器的铁损主要取决于（ ） A.负载电流 B.电源频率 C.绕组电阻 D.铁心材质 答案：D 解析：铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，主要由铁心材质的磁导率、电阻率及电源频率决定，与负载电流无关。 四、限时练讲 1.变压器空载运行时，原线圈电流主要用于（ ） A.产生主磁通 B.克服铜损 C.输出功率 D.稳定电压 答案：A 解析：空载时副线圈无电流，原线圈电流主要用于励磁，产生交变主磁通，此时铜损可忽略。 2.三相变压器的联结组标号Dyn11表示（ ） A.原边三角形联结，副边星形联结且相位差30° B.原边星形联结，副边三角形联结且相位差30° C.原边三角形联结，副边星形联结且相位差0° D.原边星形联结，副边三角形联结且相位差0° 答案：A 解析：D表示原边三角形联结，yn表示副边星形联结且中性点接地，数字11表示副边电压滞后原边电压30°。 3.变压器效率最高时，铜损与铁损的关系是（ ） A.铜损大于铁损 B.铜损等于铁损 C.铜损小于铁损 D.无法确定 答案：B 解析：当铜损等于铁损时，总损耗最小，此时效率达到最大值，这是变压器设计的重要原则。 4.电压互感器的副边额定电压通常为（ ） A.10V B.100V C.220V D.380V 答案：B 解析：电压互感器用于将高电压变换为100V标准电压，便于仪表测量，副边额定电压统一为100V。 5.变压器的短路阻抗越大，其电压调整率（ ） A.越小 B.越大 C.不变 D.不确定 答案：B 解析：短路阻抗越大，负载变化时变压器内部压降越大，导致副边电压波动加剧，电压调整率增大。 6.自耦变压器不能作为安全隔离变压器的原因是（ ） A.效率低 B.体积大 C.原副边电气连通 D.功率容量小 答案：C 解析：自耦变压器原副边共用绕组，存在直接电气连接，若相线与中线接反，副边可能带电，无法实现安全隔离。 7.变压器的温升主要由（ ）引起 A.铁损 B.铜损 C.磁滞损耗 D.涡流损耗 答案：B 解析：铜损（绕组电阻发热）是负载运行时的主要热源，铁损在空载时占主导，但温升主要由负载电流产生的铜损决定。 8.理想变压器的输入功率与输出功率关系为（ ） A.输入功率大于输出功率 B.输入功率等于输出功率 C.输入功率小于输出功率 D.不确定 答案：B 解析：理想变压器忽略所有损耗，根据能量守恒定律，输入功率完全传递至输出端，无能量损失。 9.简述变压器的工作原理 答案：变压器由铁心和原、副绕组组成。原绕组接入交流电压时，产生交变磁通，通过铁心耦合至副绕组，根据电磁感应定律，副绕组中产生感应电动势。电压与匝数成正比（U_1/U_2=N_1/N_2），实现电压变换；若副边接负载，则通过磁耦合传递能量，电流与匝数成反比（I_1/I_2=N_2/N_1）。 10.说明三相变压器的联结组标号含义 答案：联结组标号由符号和数字组成。例如Dyn11中，D表示原边三角形联结，yn表示副边星形联结且中性点接地，数字11表示副边线电压滞后原边线电压30°。标号反映了原副边绕组的连接方式和相位关系，是变压器并列运行的重要参数。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.深刻理解电磁感应原理，掌握电压、电流与匝数的关系公式，区分理想与实际变压器的差异。 2.通过典型例题（如变比计算、效率分析）巩固公式，避免死记硬背。 3.参与变压器拆装实验，观察铁心叠片、绕组绕制工艺，理解磁路与电路的协同作用。 4.区分电流互感器与电压互感器的使用规范（如电流互感器二次侧严禁开路）。 5.期完成限时模拟卷，重点突破电压调整率、效率计算等综合题型。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$