专题十七 三绕组变压器（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题十七 三绕组变压器（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.要求掌握三绕组变压器“额定容量以最大绕组容量为准，各绕组容量可不同”的特点，能结合实际工况分析容量匹配问题。

2.需熟练运用短路电压换算公式，并理解其在变压器并列运行、负荷分配中的意义。

3.能根据试验数据推导等效电路参数，明确参数的物理意义，为后续变压器运行、保护课程奠定基础。

4.能根据具体设备或场景，判断其中三绕组变压器的类型，并简要分析选择该类型变压器的原因。

二、知识点梳理

一、三绕组变压器

在发电厂或变电站中,有三种电压等级时,常用到三绕组变压器。例如,发电厂发电机的电压为 18 kV,要将电能同时送到 110 kV 和 220 kV 系统,就可以利用三绕组变压器。在一定情况下(如通过变压器功率最小的那一侧绕组能达到变压器容量的 15%以上时),采用一台三绕组变压器较采用两台双绕组变压器经济,且维修也方便一些,因此,这种变压器得到了广泛的应用。

另外,当二次绕组需要两种以上不同电压时,为经济起见,避免使用多台双绕组变压器,而采用三绕组或多绕组变压器。如各种电子仪器、电视机和收音机的电源变压器,以及自动控制系统中的控制变压器,常常采用多绕组的各种小功率电源变压器。

三绕组变压器,每相有高、中、低三个绕组,一般铁心为心式结构,三个绕组同心地套在一个铁心柱上,如图 3-21 所示。

为绝缘方便起见,高压绕组1放在最外边,至于中、低压绕组,根据相互间传递功率较多的两个绕组应靠得近些的原则,用在不同场合的变压器有不同的安排。

三绕组变压器的任何两绕组间按电磁感应规律传递能量,这一点和双绕组变压器没有区别。下面介绍三绕组变压器的容量、短路电压、变比,基本方程式和计算式等有关概念。

(一)三绕组变压器的容量和短路电压

三绕组变压器三个绕组的容量,可以根据实际需要,不等设计。变压器铭牌上的额定容量是指其中最大的一个绕组的容量。如果额定容量作为 100,则按国家标准,我国现在制造的三绕组变压器,三个绕组容量的搭配见表 3-4。

注意三个绕组容量仅代表每个绕组通过功率的能力,并不说明三绕组变压器在具体运行时同时按比例传递功率。

绕组的排列情况会影响短路电压的大小。这是因为两个绕组相距越远,漏磁通越多,短路电压就越大。运行中,对于升压变压器,把低压绕组放在高、中压绕组之间,使两者都与低压绕组靠近一些,以降低短路电压是有道理的。

(二)三绕组变压器的有关参数

1.变比

三绕组变压器有三个变比,即

                  

式中、、——变比;

——绕组1、2、3 的匝数和额定相电压。

2.基本方程式

每个二次绕组的电流折算到一次绕组后,一次绕组总电流是这些折算后电流的相量和。若忽略励磁电流ì时,一次绕组电流的相量和等于 0。

在推导三绕组变压器的电压平衡方程式时,要注意下述特点,由于高、中、低三绕组在磁路方面互相耦合,在建立电压方程式时,不能像双绕组变压器那样简单地用主磁通和漏磁通的概念必须用每一绕组的自感系数和绕组间的互感系数作为基本参数。

3.三绕组变压器的电压变化率

根据三绕组变压器的端电压 ,就可以计算出对应于某一负载电流及时的端电压 ,及 ,那么该负载下的电压变化率为

4.三绕组变压器的效率

式中、——绕组2和3输出的有功功率,单位为 kW;

           ——三绕组变压器的铁损,可由空载试验求得,单位为 kW    

        ——分别为三个绕组的铜损,按实际负载时的各绕组电流值计算,单位为 kW

三、真题练讲

1.（2021年河北省统一考试）三绕组变压器空载试验的目的是测量？

A. 短路电压

B. 铜损耗

C. 铁损耗

D. 漏电抗

答案：C

解析：空载试验时绕组加额定电压、无负载电流，可测得铁损耗（空载损耗）和励磁阻抗。

2.（2023年山东省统一考试）若三绕组变压器高压侧电压为110kV，中压侧35kV，低压侧10kV，则参数折算时常以哪个侧为基准？

A. 高压侧

B. 中压侧

C. 低压侧