专题十 三相变压器绕组的连接（课件）-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

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题十 三相变压器绕组的连接 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 明确星形联结的 “三点共星” 结构 —— 三相绕组的末端连接在一起，形成中性线（N 或 n），首端引出作为相线。 适配 “需要同时输出线电压和相电压” 的场景（如配电变压器副边 YN 联结，输出 380V 线电压供动力负载、220V 相电压供照明负载）。 需区分 “Y 联结（有中性线）” 与 “YN 联结” 的差异，YN 联结可输出线电压和相电压，Y 联结仅输出线电压。 考纲解读—考试要求 掌握联结方式与应用场景的适配规律：能对应 “YN 联结适配配电场景（需同时输出 380V/220V）、D 联结适配高压大容量主变场景。 掌握 V 联结 “仅用两相绕组、开口成 V 形” 的简化结构，避免混淆不同联结的接线形态。 能准确阐述三类联结的核心结构特征：明确星形（Y）联结 “三相末端共接成中性线、首端引出相线” 的 “三点共星” 结构，区分 Y 联结与 YN 联结的差异 4 考纲解读—易考题型 关注接线规范与错误排查（如 D 联结环流、Y 联结中性点位移），需强化 “结构 — 参数 — 应用 — 风险” 的关联认知，规避公式混淆与场景适配错误。 实际分析题 V 联结侧重 “两相绕组开口成 V 形” 的简化结构、容量限制（约为三相联结的 57.7%）及应急抢修场景，明确其无中性线仅输线电压的特性。 填空题 ；三角形（D）联结重点考 “首尾串联成环” 接线规范（顺序错易产生环流）、参数关系及高压大容量主变应用，需掌握接线错误的危害。 选择题 5 知识点梳理和重点概念复习—知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 三相变压器高低压绕组进行星形联结和三角形联结时,国家标准规定:高压绕组星形联结用Y表示,三角形联结用D表示,中性线用N表示;低压绕组星形联结用y表示,三角形联结用d表示,中性线用 n表示。 三相变压器的一次、二次绕组,都可以采用星形联结和三角形联结。但有时也有采用V形联结的。不论哪种连接方式都必须遵循一定的规则,不可随意连接。 一、星形(Y)联结 知识点梳理和重点概念复习 变压器的一次绕组采用星形联结时,一般将三相绕组的末端连接在一起,构成中性点 N1,而将它的三个首端 U1、V1、W1 三端子引出,接到三相电源上。这就是星形联结,用“Y”表示,如图2-11所示。 一、星形(Y)联结 知识点梳理和重点概念复习 在这种连接方式中,当绕组通人三相正弦交流电时,某一时刻电流从任意一相流人,由另两相流出(或从任意两相流人,由另一相流出时;或从任意一相流入,由另一相流出,这时有一相无电流),各相电流产生的磁通方向,在铁心中是一致的,感应电动势的方向也是一致的,变压器正常运行。 如果某一相接反了,各相电流产生的磁通在铁心中会相互抵消,使变压器空载电流迅速增大,导致变压器发热,以致烧毁。 一、星形(Y)联结 知识点梳理和重点概念复习 二次绕组的星形联结,也是将三个绕组的末端连接在一起形成中性点 n。三个绕组首端分别引出,以获得对称的三相电动势。若有一相接反了,则该相电动势2变成了-2,这时就不能形成对称的三相电动势,对负载和变压器造成损害,以致烧毁负载和变压器,如图 2-12所示。 一、星形(Y)联结 知识点梳理和重点概念复习 在对称的三相系统中,当绕组为星形(Y)联结时,线电流与相电流相等,而线电压等于相电压的倍,即 一、星形(Y)联结 知识点梳理和重点概念复习 三相变压器一次、二次绕组的三角形(D)联结是将一次(或二次)绕组间的首端和末端相互连接而成闭合的形式,再从三个连接点引出端线,接三相电源(或负载)。三角形联结可分为正序联结和反序联结。 二、三角形(D)联结 1.三角形正序联结 三角形正序联结,即 U1-V2、V1-W2、W1-U2。其示意图如图 2-13(a)所示。 知识点梳理和重点概念复习 二、三角形(D)联结 其正序联结相量图如图 2-13(b)所示。 知识点梳理和重点概念复习 2.三角形反序联结 三角形联结除正序联结外,还有反序联结,即 U1-W2、W1-V2、V1-U2。其示意图如图2-14(a)所示。其反序联结相量图如图2-14(b)所示。 二、三角形(D)联结 知识点梳理和重点概念复习 无论哪一种相序连接方式,如果一次绕组内有三相正弦电流通过时,都能保证各绕组在铁心中产生的磁通方向是一致的。如果有一相绕组接反,将和星形联结有一相接反一样,会造成不良后果。 当二次绕组采用三角形联结时,则从三个绕组连接点引出接线,再接负载,并且也有正序与反序的分别。 二、三角形(D)联结 知识点梳理和重点概念复习 在对称的三相系统中,不论是一次绕组接电源,还是二次绕组接负载,当绕组为三角形联结时,线电压都等于相电压,而线电流都为相电流的倍,即 二、三角形(D)联结 知识点梳理和重点概念复习 三台单相变压器,作为三相变压器组运行时,它的一次绕组连接方法同三相心式变压器-样,可以接成星形联结,也可以接成三角形联结。但三台变压器中有一台发生故障或者有一台需要停止运行时,可以将两台变压器采用V联结,作三相运行,如图 2-15 所示。 三、V 联结 知识点梳理和重点概念复习 这种 V/V 连接方式称为 V联结。相当于采用 D/D 联结的三相变压器组中,拆除一台变压器。 V联结除用于 D/D联结的三相变压器组的故障检修外,也用于新建的线路上。先用两台单相变压器作V联结,待负载增加后,再用三台单相变压器作 D/D联结。其主要缺点是二次绕组电压略微不对称,并随负载越大而越严重。 三、V 联结 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：星形联结的关键是 “末端共星”，三相绕组末端（X、Y、Z 或 x、y、z）连接形成中性线，首端引出相线，A、C、D 分别对应错误结构、三角形联结、V 联结。 1.三相变压器星形（Y）联结的核心结构特征是（ ） A. 三相绕组首端共接成中性线 B. 三相绕组末端共接成中性线 C. 三相绕组首尾串联成环 D. 仅两相绕组连接成开口 19 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：“YN” 中 “N” 代表中性线引出，仅 “Y” 表示中性线不引出，C 是三角形联结，D 是 V 联结，均不符合标注规则。 2.三相变压器原边采用星形联结且中性线引出，其标注方式为（ ） A. Y B. YN C. D D. V 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：根据 Ul=√3 Up，220V×1.732≈380V，A 是相电压值，C、D 计算错误，不符合星形联结电压关系。 3.某三相变压器副边星形联结，相电压 Up=220V，则其线电压 Ul 约为（ ） A. 220V B. 380V C. 110V D. 440V 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：中性线不引出时，仅能输出线电压（如 380V），无法获取相电压（220V），A、B、D 均为线电压适配功能，可正常实现。 4.三相变压器副边采用星形联结且中性线不引出，无法实现的功能是（ ） A. 输出线电压 B. 带对称三相负载 C. 输出相电压供 220V 负载 D. 接入三相电动机 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：不对称负载使三相电流不平衡，无中性线时中性点偏移，导致相电压失衡（一相升高、一相降低），A、C、D 非核心问题，不符合实际运行特性。 5.星形联结无中性线时，若带不对称三相负载，易出现的问题是（ ） A. 线电压升高 B. 中性点位移 C. 线电流减小 D. 绕组过热 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：YN 联结可引出中性线，线电压 380V 供动力负载，相电压 220V 供照明负载，A 无法输出相电压，C、D 无中性线，均不符合需求。 6.居民区配电变压器副边需同时输出 380V 动力电和 220V 照明电，应采用的联结方式是（ ） A. Y 联结（中性线不引出） B. YN 联结（中性线引出） C. D 联结 D. V 联结 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：星形绕组承受相电压（仅为线电压的 1/√3），绝缘要求低、成本低，A 是缺点，C 是三角形联结优点，D 是三角形联结风险，均不符合。 7.星形联结的优点是（ ） A. 绕组承受电压高 B. 绝缘成本低 C. 抗负载不对称能力强 D. 接线错误易产生环流 25 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：星形联结线电压与相电压存在 30° 相位差（线电压超前），A、C、D 无对应相位关系，不符合电磁感应规律。 8.星形联结中，线电压的相位超前对应相电压（ ） A. 0° B. 30° C. 60° D. 90° 26 常考习题练习与讲解—填空题 答案：末端（X、Y、Z 或 x、y、z）；首端（A、B、C 或 a、b、c）；YN 解析：星形联结的 “末端共星” 是结构关键，首端引出相线实现三相供电；“YN” 中的 “N” 明确中性线引出，区别于 “Y”（中性线不引出），需注意标注与中性线的对应关系。 1.三相变压器星形（Y）联结的核心结构是将三相绕组的________连接在一起形成中性线，________引出作为相线；若中性线引出，标注方式为________。 27 常考习题练习与讲解—填空题 答案：Ul = Up；380；Il = Ip 解析：星形联结线电压是相电压的 倍，线电流直接流过相绕组，故与相电流相等，需熟记参数公式及典型数值，避免计算错误。 2.星形联结中，线电压 Ul 与相电压 Up 的定量关系为________，若副边相电压为 220V，则线电压约为________V；线电流 Il 与相电流 Ip 的关系为________。 28 常考习题练习与讲解—填空题 答案：YN；380；220 解析：YN 联结的中性线是输出相电压的关键，380V 线电压适配电机等动力负载，220V 相电压适配家用电器，体现 “场景需求→联结选择” 的逻辑，需明确电压与负载的对应关系。 3.居民区配电变压器副边采用________联结，可同时输出________V 线电压（供动力负载）和________V 相电压（供照明负载），核心是通过引出中性线实现相电压输出。 29 常考习题练习与讲解—填空题 答案：首尾；连接点；接线错误产生环流 解析：三角形联结的 “闭合环” 结构是核心，接线顺序错误会破坏环内电动势平衡，产生持续环流，烧毁绕组，需强调接线规范与故障危害的关联。 4.三相变压器三角形（D）联结的结构特征是将三相绕组________串联成闭合环，从三个________引出相线；接线时需严格遵循 “X 接 B、Y 接 C、Z 接 A” 的顺序，避免________导致绕组过热。 30 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：星形联结的核心是 “末端共星”，即三相绕组末端连接形成中性线，首端引出相线；题干颠倒了首末端的连接关系，混淆了星形联结的结构本质。 1.三相变压器星形（Y）联结中，三相绕组的首端连接在一起形成中性线，末端引出作为相线。（ ） 31 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：220V×1.732≈380V，符合星形联结电压关系；居民区配电需 380V 线电压（动力）和 220V 相电压（照明），与该数值匹配，题干描述正确。 2.星形联结线电压是相电压的 倍，若副边相电压为 220V，则线电压约为 380V，该数值适用于居民区配电场景。（ ） 32 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：“YN” 中的 “N” 明确中性线引出，中性线是输出相电压的关键；Y 联结无中性线，无法获取相电压，仅能输出线电压，两者差异仅在于中性线，题干描述准确。 3.三相变压器 YN 联结与 Y 联结的唯一区别是是否引出中性线，YN 联结可输出相电压，Y 联结仅能输出线电压。（ ） 33 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：三角形联结接线顺序错误会破坏闭合环内的电动势平衡，产生持续环流（无需经过负载），导致绕组过热烧毁，并非仅影响电压，题干低估了接线错误的危害。 4.三角形（D）联结接线时，任意改变一相绕组的连接顺序（如 X 接 C），仅会影响该相电压，不会对绕组造成损坏。（ ） 34 常考习题练习与讲解—简答题 答案：星形联结结构特征：将三相绕组的末端（X、Y、Z 或 x、y、z）连接在一起，形成中性线；首端（引出作为相线，整体呈 “三点共星” 的星形结构，通过相线输出线电压，若中性线引出可同时输出相电压。 Y 与 YN 联结的核心区别：仅在于 “是否引出中性线”。Y 联结中性线不引出，仅能输出线电压，无法提供相电压；YN 联结中性线引出，可同时输出线电压和相电压，适配需要两种电压的场景。 1.简述三相变压器星形（Y）联结的结构特征，及 Y 联结与 YN 联结的核心区别。 35 常考习题练习与讲解—简答题 答案：接线规范：需按 “首尾串联成闭合环” 的顺序接线，即 A 相绕组末端 X 接 B 相绕组首端 B，B 相末端 Y 接 C 相首端 C，C 相末端 Z 接 A 相首端 A，形成完整闭合环；从三个连接点引出相线，输出线电压。接线错误的危害：会破坏闭合环内的三相电动势平衡，产生持续的环流。环流会使绕组快速过热，导致绝缘损坏，严重时烧毁绕组，因此接线时必须严格遵循规范顺序。 2.三相变压器三角形（D）联结的接线规范是什么？若接线顺序错误（如 A 相末端 X 误接 C 相首端 C），会产生什么危害？ 36 常考习题练习与讲解—简答题 答案：电压承受方面：高压主变需承受电网线电压，三角形联结的绕组直接承受线电压，无需像星形联结那样依赖 “线电压 = 相电压” 的转换，适配高压等级需求，避免星形联结中绕组电压与线电压的换算限制。负载适应性方面：高压主变所带负载可能存在不对称情况，三角形联结的闭合环结构可平衡不对称电流 — 当某相负载电流异常时，闭合环能为不平衡电流提供通路，避免相电压失衡，抗不对称负载能力强，保障高压系统稳定运行。 3.为什么高压大容量主变压器（如 220kV 火电厂主变）原边常采用三角形联结？请从电压承受和负载适应性两方面说明。 37 常考习题练习与讲解—简答题 答案：V 联结定义：V 联结是三角形联结的简化形式，仅使用两相绕组，将 A 相末端 X 与 B 相首端 B 连接，从 A、X（B）、Y 引出三相相线，形成开口的 “V” 形结构，无需第三相绕组即可实现三相供电。 第三相电压产生：第三相电压无需独立绕组，依赖 A、B 两相绕组的磁耦合感应产生 ——A、B 相绕组通电后产生交变磁通，磁通穿过铁心耦合到第三相的 “虚拟绕组位置”，感应出与 A、B 相相位差 120° 的电压，形成完整三相线电压。 4.什么是三相变压器 V 联结？其第三相电压如何产生？ 38 重点复习知识点： 1.三相变压器高低压绕组进行星形联结和三角形联结时,国家标准规定:高压绕组星形联结用Y表示,三角形联结用D表示,中性线用N表示;低压绕组星形联结用y表示,三角形联结用d表示,中性线用 n表示。 2.三相变压器的一次、二次绕组,都可以采用星形联结和三角形联结。 3.变压器的一次绕组采用星形联结时,一般将三相绕组的末端连接在一起,构成中性点 N1,而将它的三个首端 U1、V1、W1 三端子引出,接到三相电源上。这就是星形联结。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 39 $