三相變壓器是三角形或星形連接繞組的電力分配的支柱

到目前為止，我們已經(jīng)研究了單相雙繞組電壓互感器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行可以使用它相對于主電源電壓增加或減少其次級電壓。但是，電壓互感器也可以構(gòu)造成不僅可以連接到單相，而且可以連接到兩相，三相，六相，甚至可以組合多達(dá)24相用于某些直流整流變壓器。

如果我們采用三個(gè)單相變壓器并將它們的初級繞組彼此連接并將它們的次級繞組以固定配置相互連接，我們就可以在三相電源上使用變壓器。

三相位，也寫為3相或3φ電源，用于發(fā)電，傳輸和分配，以及用于所有工業(yè)用途。與單相電源相比，三相電源具有許多電氣優(yōu)勢，在考慮三相變壓器時(shí)，我們必須處理三個(gè)交流電壓和電流，相位時(shí)間相差120度，如下所示。

三相電壓和電流

其中： V L 是線間電壓， V P 是相電壓。

變壓器不能充當(dāng)相變裝置將單相變?yōu)槿嗷蛉嘧優(yōu)閱蜗唷榱耸棺儔浩鬟B接與三相電源兼容，我們需要以特定方式將它們連接在一起以形成三相變壓器配置。

A 三相變壓器或3φ變壓器可以通過將三個(gè)單相變壓器連接在一起，從而形成所謂的三相變壓器組，或者使用一個(gè)預(yù)組裝和平衡的三相變壓器來構(gòu)建它由三對單相繞組組成，安裝在一個(gè)單獨(dú)的疊片鐵芯上。

構(gòu)建單個(gè)三相變壓器的優(yōu)點(diǎn)是，相同的kVA額定值，它將比三個(gè)人更小，更便宜，更輕單相變壓器連接在一起，因?yàn)殂~鐵芯更有效地使用。無論是僅使用一個(gè)三相變壓器還是三個(gè)獨(dú)立的單相變壓器，連接初級和次級繞組的方法都是相同的。考慮下面的電路：

三相變壓器連接

初級和次級繞組如圖所示，變壓器可以以不同的配置連接，以滿足幾乎任何要求。在三相變壓器繞組的情況下，可能有三種形式的連接：“星形”（星形），“三角形”（網(wǎng)格）和“互連星形”（鋸齒形）。

根據(jù)變壓器的使用，三個(gè)繞組的組合可以是初級三角形連接和二級星形連接，或星形 - 三角形，星形 - 三角形或三角形 - 三角形。當(dāng)變壓器用于提供三相或更多相時(shí)，它們通常被稱為多相變壓器。

三相變壓器星形和三角形配置

但是在處理三相變壓器連接時(shí)，“星”（也稱為Wye）和“delta”（也稱為Mesh）是什么意思。三相變壓器具有三組初級和次級繞組。根據(jù)這些繞組的互連方式，確定連接是星形還是三角形配置。

三個(gè)可用電壓本身各自相隔120電角度，不僅決定了在初級側(cè)和次級側(cè)使用的電氣連接類型，但確定變壓器電流的流量。

三個(gè)單相變壓器連接在一起，三個(gè)變壓器中的磁通量相位不同120度時(shí)。單個(gè)三相變壓器的核心中有三個(gè)磁通量，時(shí)間相位相差120度。

標(biāo)記三相變壓器繞組的標(biāo)準(zhǔn)方法是用三個(gè)主要繞組標(biāo)記資本（大寫）字母 A ， B 和 C ，用于表示 RED 的三個(gè)單獨(dú)階段， YELLOW 和 BLUE 。次級繞組標(biāo)有小（小寫）字母 a ， b 和 c 。每個(gè)繞組的兩端通常標(biāo)記為 1 和 2 ，因此，例如，初級繞組的第二繞組的末端將標(biāo)記為 B1 和 B2 ，而次要的第三個(gè)繞組將標(biāo)記為 c1 和 c2 ，如圖所示。

Transformer Star and Delta配置

符號通常用于三相變壓器，以指示與之配合使用的連接類型星形連接的大寫 Y ，連接三角形的 D 和互連的星形初級繞組的 Z ，小寫 y ， d 和 z 各自的輔助人員。然后，Star-Star將被標(biāo)記為 Yy ，Delta-Delta將標(biāo)記為 Dd ，并且相互連接的星形互連星將為 Zz 連接變壓器的類型。

變壓器繞組識(shí)別

我們現(xiàn)在知道三種單相變壓器有四種不同的方式可以在它們的初級和次級三相電路之間連接在一起。這四種標(biāo)準(zhǔn)配置如下：Delta-Delta（Dd），Star-Star（Yy），Star-Delta（Yd）和Delta-Star（Dy）。

用于高壓操作的變壓器星形連接的優(yōu)點(diǎn)是可以降低單個(gè)變壓器的電壓，減少所需的匝數(shù)和增加導(dǎo)體的尺寸，使得線圈繞組比三角形變壓器更容易和更便宜絕緣。

三角形 - 三角形連接與星形 - 三角形配置相比具有一個(gè)很大的優(yōu)勢，即如果一組三個(gè)變壓器發(fā)生故障或發(fā)生故障，剩下的兩個(gè)變壓器將繼續(xù)提供容量相等的三相電源。到變壓器單元原始輸出的大約三分之二。

變壓器三角洲和三角洲連接

在三角形連接（ Dd ）組變壓器中，線電壓 V L 等于電源電壓， <跨度> V <子>→ = V <子>取值 。但每相繞組中的電流為： 1 /√ 3 ×I L 的線電流，其中 I L 是線電流。

三角形連接的三相變壓器的一個(gè)缺點(diǎn)是每個(gè)變壓器必須纏繞成全線電壓，（在我們的例子中高于100V）和57.7％的線電流。繞組中更多的匝數(shù)以及匝之間的絕緣需要比星形連接更大且更昂貴的線圈。三角形連接三相變壓器的另一個(gè)缺點(diǎn)是沒有“中性”或共同連接。

在星形布置（ Yy ）中，（星期五），每個(gè)變壓器的一個(gè)端子連接到公共連接點(diǎn)，或中性點(diǎn)連接初級繞組的三個(gè)剩余端到三相主電源。用于星形連接的變壓器繞組的匝數(shù)是三角形連接所需的匝數(shù)的57.7％。

星形連接需要使用三個(gè)變壓器，如果任何一個(gè)變壓器出現(xiàn)故障或被禁用，整個(gè)團(tuán)體可能會(huì)被禁用。然而，星形連接三相變壓器在電力分配系統(tǒng)中特別方便和經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榈谒母鶎?dǎo)線可以連接為三星連接的輔助設(shè)備的中性點(diǎn)（ n ），如圖所示。

變壓器星和星形連接

三者中任意一行之間的電壓相變壓器稱為“線電壓”， V L ，而任何線路與星形連接變壓器的中性點(diǎn)之間的電壓稱為“相電壓” ， V P 。中性點(diǎn)與任何一個(gè)線路連接之間的相電壓 1 /√ 3 ×V L 線電壓。然后在上面，初級側(cè)相電壓 V P 給出為。

星形連接變壓器組的每相中的次級電流與電源的線電流相同，然后 I L = I S 。

然后，三相系統(tǒng)中線電壓和電流之間的關(guān)系可歸納為：

三相電壓和電流

同樣， V L 是線間電壓， V P 是相位到 - 初級側(cè)或次級側(cè)的中性電壓。

三相變壓器的其他可能連接是星形 - 三角形 Yd ，其中初級繞組是星形連接而是次級繞組三角形連接或三角形星形 Dy 具有三角形連接的初級和星形連接的次級。

Delta-star連接變壓器廣泛用于低功率分配初級繞組為公用事業(yè)公司提供三線平衡負(fù)載，而次級繞組提供所需的4線中性點(diǎn)或接地連接。

當(dāng)初級和次級繞組具有不同類型的繞組連接時(shí)離子，星形或三角形，變壓器的總匝數(shù)比變得更加復(fù)雜。如果三相變壓器連接為delta-delta（ Dd ）或星形（ Yy ），則變壓器可能具有 1：1 匝數(shù)比。也就是說，繞組的輸入和輸出電壓是相同的。

但是，如果三相變壓器以星形 - 三角形連接，（ Yd ）每個(gè)星形連接初級繞組將接收電源的相電壓 V P ，其等于 1 /√ 3 <跨度>×V <子>→ 。

然后每個(gè)相應(yīng)的次級繞組將在其中感應(yīng)出相同的電壓，并且由于這些繞組是三角形連接的，因此電壓 1 /√ 3 ×V L 將成為次級線電壓。然后，在 1：1 匝數(shù)比下，星形 - 三角形連接的變壓器將提供√ 3 ：1 降壓線電壓比。

然后對于星形 - 三角形（ Yd ）連接的變壓器，匝數(shù)比變?yōu)椋?/p>

星形 - 三角形匝數(shù)比

同樣，對于delta-star（ Dy ）連接的變換器， 1：1 匝數(shù)比，變壓器將提供 1：√ 3 升壓線電壓比。然后對于三角星連接變壓器，匝數(shù)比變?yōu)椋?/p>

Delta-Star匝數(shù)比

然后為在三相變壓器的四種基本配置中，我們可以列出變壓器次級電壓和電流相對于初級線電壓 V L 及其主線電流 I L ，如下表所示。

三相變壓器線路電壓和電流

其中：<跨度>名詞 等于變壓器“匝數(shù)比”（TR）的次級繞組數(shù) N S 除以初級繞組的數(shù)量 N P 。（ N S / N P ）和 V L 是線間電壓， V P 是相電壓。

三相變壓器示例

三角形（ Dy ）連接50VA變壓器的初級繞組提供100伏，50Hz三相電源。如果變壓器在初級繞組上有500匝，在次級繞組上有100匝，則計(jì)算次級側(cè)電壓和電流。

給定數(shù)據(jù)：變壓器額定值， 50VA ，電源電壓， 100v ，主要轉(zhuǎn) 500 ，次要轉(zhuǎn)彎， 100 。

然后變壓器的次級側(cè)提供約35v的線電壓 V L ，給出相電壓 V P 20v，0.834安培。

三相變壓器結(jié)構(gòu)

我們之前已經(jīng)說過，三相變壓器實(shí)際上是三相單個(gè)疊片鐵芯上的互連單相變壓器可以通過將三個(gè)繞組組合到單個(gè)磁路上來實(shí)現(xiàn)成本，尺寸和重量的顯著節(jié)省。

A三相變壓器通常具有三個(gè)交錯(cuò)的磁路，以提供均勻的電介質(zhì)分布高壓和低壓繞組之間的磁通量。此規(guī)則的例外是三相殼型變壓器。在外殼類型的結(jié)構(gòu)中，即使三個(gè)核心在一起，它們也是非交錯(cuò)的。

三相變壓器構(gòu)造

三肢鐵芯式三相變壓器是三相變壓器結(jié)構(gòu)中最常用的方法，允許相位磁耦合。每個(gè)肢體的通量使用另外兩個(gè)肢體作為其返回路徑，其中由線路電壓產(chǎn)生的三個(gè)磁通量在時(shí)間相位上相差120度。因此，磁芯中的磁通保持近似正弦曲線，產(chǎn)生正弦的二次電源電壓。

殼式五肢式三相變壓器結(jié)構(gòu)比核心型更重，更昂貴。五肢芯通常用于非常大的電力變壓器，因?yàn)樗鼈兛梢灾圃斐删哂薪档偷母叨取な阶儔浩麒F芯材料，電氣繞組，鋼制外殼和冷卻與較大的單相型相同。