专题十七 三绕组变压器（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 专题十七 三绕组变压器 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 给出三绕组变压器额定容量（如10000/10000/5000kVA），判断高、中、低压绕组的额定容量及实际运行时的容量限制。 根据短路试验数据计算等效电路中的漏电抗参数，并说明折算到高压侧或低压侧的依据。 已知三绕组变压器的两两绕组间短路电压，计算单个绕组的短路电压。 考纲解读—考试要求 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。 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。 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。 4 考纲解读—易考题型 描述工程场景，要求结合三绕组变压器的原理，分析原因，并提出 2 种解决措施。 实际分析题 给出表格，其中部分数据空缺，要求根据已知三绕组变压器的容量和短路电压，计算并填写空缺数据。 填空题 给出关于三绕组变压器的若干表述，要求选出表述正确的选项，重点考察对基础概念的精准辨析能力。 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 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。 一、三绕组变压器 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、三绕组变压器 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、三绕组变压器 知识点梳理和重点概念复习 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 知识点梳理和重点概念复习 (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。 一、三绕组变压器 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、三绕组变压器 知识点梳理和重点概念复习 (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。 一、三绕组变压器 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、三绕组变压器 知识点梳理和重点概念复习 3.三绕组变压器的电压变化率 U 根据三绕组变压器的端电压 U1、U3’、U3’,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 一、三绕组变压器 知识点梳理和重点概念复习 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 一、三绕组变压器 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：行业标准中，三绕组变压器容量标注统一按“高压侧容量/中压侧容量/低压侧容量”的顺序。 1.三绕组变压器额定容量标注的顺序是？ A. 中压侧、高压侧、低压侧 B. 高压侧、中压侧、低压侧 C. 低压侧、中压侧、高压侧 D. 任意顺序 17 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：短路试验中，通过测得的短路电压可计算漏电抗，测得的短路功率即为铜损耗。 2.下列哪种试验可同时测得漏电抗和铜损耗？ A. 空载试验 B. 短路试验 C. 介损试验 D. 直流电阻试验 18 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：负荷超过额定容量会使绕组电流过大，铜损耗急剧增加，导致绕组过热，严重时烧毁绕组。 3.三绕组变压器运行时，若某绕组负荷超过其额定容量，可能导致？ A. 铁损耗增大 B. 绕组过热烧毁 C. 电压调整率减小 D. 励磁电流减小 19 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：漏电抗与电压调整率正相关，漏电抗越大，带负载时电压下降越多，电压调整率越大；A项短路电压越大，短路电流越小；B项空载损耗大说明铁芯性能差；D项额定容量与效率无必然负相关。 4.下列关于三绕组变压器参数的说法，正确的是？ A. 短路电压越大，短路电流越大 B. 空载损耗越大，铁芯性能越好 C. 漏电抗越大，电压调整率越大 D. 额定容量越大，效率越低 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：三绕组变压器有三个不同电压等级的绕组，可同时实现一种输入电压、两种输出电压的变换，这是双绕组变压器（仅两种电压）不具备的优势。 5.三绕组变压器与双绕组变压器相比，其主要优势是？ A. 损耗更小 B. 可实现三种电压变换 C. 体积更小 D. 成本更低 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：参数折算时，阻抗参数与电压比的平方成正比，故折算系数为（高压侧电压/低压侧电压）²。 6.若将三绕组变压器低压侧参数折算到高压侧，需乘以的系数是？ A. B. C. D. 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：空载电流是励磁电流，主要作用是建立铁芯磁场，其产生的损耗即为铁损耗。 7.三绕组变压器的空载电流主要用于？ A. 产生铜损耗 B. 产生铁损耗 C. 提供负载电流 D. 补偿短路损耗 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：短路电压决定电压调整率，短路电压越大，带负载时输出电压下降越多，直接影响电压质量的稳定性。 8.下列参数中，直接影响变压器电压质量的是？ A. 额定容量 B. 短路电压 C. 额定电流 D. 铁芯损耗 24 常考习题练习与讲解—填空题 答案：额定负载 解析：额定电压是变压器在额定容量、额定频率下正常运行时，各绕组的端电压标准值。 1.三绕组变压器各绕组的额定电压是指其______运行时的端电压。 25 常考习题练习与讲解—填空题 答案：各自主 解析：等效电路中X1、X2、X3分别对应高压、中压、低压绕组各自的漏电抗，反映各绕组与另外两个绕组间的漏磁效应。 2.等效电路中，三绕组变压器的三个漏电抗分别对应______绕组与其他两个绕组间的漏电抗。 26 常考习题练习与讲解—填空题 答案：额定 解析：额定容量是变压器设计时规定的各绕组长期安全运行的最大视在功率，运行时实际负荷不得超过该值。 3.三绕组变压器的______容量是指各绕组允许长期运行的最大视在功率。 27 常考习题练习与讲解—填空题 答案：标幺值 解析：短路电压常用标幺值（百分比）表示，便于不同容量变压器的参数比较和计算。 4.短路电压的单位通常用______表示（填“绝对值”或“标幺值”）。 28 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：Uk1%表示高压绕组的短路电压，Uk12%才是高压绕组与中压绕组间的短路电压。 1.Uk1%表示高压绕组与中压绕组间的短路电压。（ ） 29 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：参数折算遵循“电压比与匝数比成正比，电流比与匝数比成反比”，电阻、电抗等参数与电压平方成正比，故需乘以电压比的平方。 2.变压器参数折算到高压侧时，低压侧参数需乘以电压比的平方。（ ） 30 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：三绕组变压器有三个不同电压等级的绕组，可通过一次侧绕组输入电能，从另外两个绕组输出不同电压的电能，实现两种电压变换。 3.三绕组变压器可同时实现两种不同电压等级的变换。（ ） 31 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：并列运行的变压器要求短路电压相近，若短路电压差异过大，会导致负载分配不均，影响运行稳定性，因此短路电压对并列运行至关重要。 4.短路电压的大小不影响变压器的并列运行。（ ） 32 常考习题练习与讲解—简答题 答案：核心参数包括短路电压、漏电抗、铜损耗、空载损耗、励磁阻抗。其中，短路电压、漏电抗、铜损耗通过短路试验测得；空载损耗、励磁阻抗通过空载试验测得。 1.三绕组变压器的核心参数有哪些？这些参数分别通过什么试验测得？ 33 常考习题练习与讲解—简答题 答案：容量区别：双绕组变压器两个绕组容量必须相等，且等于额定容量；三绕组变压器三个绕组容量可不同，额定容量以最大绕组容量为准。参数区别：双绕组变压器仅需一个短路电压参数；三绕组变压器需三个两两绕组间的短路电压参数，且等效电路为三分支星形结构，比双绕组变压器多一个绕组的参数。 2.简述三绕组变压器与双绕组变压器在容量和参数上的主要区别。 34 常考习题练习与讲解—简答题 答案：主要影响包括：一是影响电压调整率，短路电压越大，带负载时输出电压下降越多，电压调整率越大；二是影响负荷分配，当变压器与其他变压器并列运行时，短路电压小的变压器承担更多负荷；三是影响短路电流大小，短路电压越大，发生短路时的短路电流越小。 3.短路电压对三绕组变压器的运行有哪些影响？ 35 常考习题练习与讲解—简答题 答案：容量含义：高压侧和中压侧绕组额定容量为，低压侧绕组额定容量为，该变压器的额定容量以最大绕组容量为代表。运行限制：运行时高压侧负荷不得超过，中压侧不得超过，低压侧不得超过，且需确保三个绕组的负荷组合不超出各自容量限制。 4.某三绕组变压器额定容量为，说明各绕组的容量含义及运行限制。 36 重点复习知识点： 1.容量特点：三绕组变压器额定容量指最大绕组的容量，其余绕组容量可等于或小于额定容量（如升压变压器低压绕组常为50%额定容量），运行时需确保各绕组实际负荷不超过自身额定容量。 2.短路电压：包括两两绕组间的短路电压（如高-中、高-低、中-低），可通过换算公式得到单个绕组的短路电压，其大小反映绕组漏电抗，直接影响负荷分配和电压调整率。 3.核心参数：主要有短路电压、漏电抗、空载损耗等，需通过短路试验和空载试验测定；参数需折算到同一基准侧（通常为高压侧），以便构建等效电路，简化分析计算。 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 37 $