三相變壓器的工作原理及裝置

三相電流可由三個完全獨立的單相變壓器變壓。在這種情況下，所有三相的繞組都沒有磁性連接：每相都有自己的磁路。但同一個三相電流可以用一台三相變壓器變壓，三相繞組有一個共同的磁路，所以三相繞組之間是磁連接的。

為了闡明三相變壓器的工作原理和裝置，想像一下三個 單相變壓器，相互連接，使它們的三個桿形成一個公共的中心桿（圖 1）。在其他三個桿中的每一個上，初級和次級繞組都疊加（在圖 1 中，未顯示次級繞組）。

假設變壓器所有支路的初級繞組完全相同，繞製方向相同（圖1中，從上方看初級繞組順時針繞製）。我們將所有線圈的上端連接到中性點 O，並將線圈的下端連接到三相網絡的三個端子。

圖片1。

變壓器繞組中的電流會產生隨時間變化的磁通量，每個磁通量都會在自己的磁路中閉合。在中心複合棒中，磁通量加起來總和為零，因為這些磁通量是由對稱的三相電流產生的，相對於三相電流，我們知道它們的瞬時值之和始終為零。

例如，如果線圈 AX I 中的電流最大，並且發生在圖 1 中指示的位置。 1 方向，則磁通量等於其最大值 Ф，自上而下導入中心複合棒。在另外兩個線圈 BY 和 CZ 中，同一時刻的電流 I2 和 Az3 等於最大電流的一半，並且與線圈 AX 中的電流方向相反（這是三-的性質相電流）。出於這個原因，在 BY 和 CZ 線圈的棒中，磁通量將等於最大磁通量的一半，而在中心複合棒中，它們的方向與 AX 線圈的磁通量相反。目前的流量總和為零。任何其他時刻也是如此。

中心條中沒有流量並不意味著其他條中沒有流量。如果我們破壞中心桿並將上下磁軛連接在公共磁軛中（見圖 2），那麼線圈 AX 的磁通量將通過線圈 BY 和 CZ 的磁芯找到路徑，並且這些線圈的磁動勢線圈將與線圈 AX 的磁動勢相加。在這種情況下，我們將得到一個三相變壓器，所有三相都有一個共同的磁路。

圖 2。

由於線圈中的電流相移週期的 1/3，因此它們產生的磁通量也時移週期的 1/3，即棒和線圈中的磁通量的最大值在 1/3 週期後一個接一個...

磁芯中磁通量相移週期的 1/3 的結果是相同的相移，並且初級和次級繞組中感應的電動勢施加在棒上。初級繞組的電動勢幾乎與所施加的三相電壓平衡。次級繞組的電動勢在正確連接線圈端部的情況下提供饋入次級電路的三相次級電壓。

至於磁路的構造，三相變壓器和單相變壓器一樣，也分為棒圖。 2.和裝甲。

三相棒式變壓器分為：

a) 具有對稱磁路的變壓器和

b) 具有不對稱磁路的變壓器。

在圖。圖3示意性地示出了具有對稱磁路的滑動變壓器，並且在圖3中。圖 4 顯示了具有不平衡磁路的桿式變壓器。由1、2、3三根鐵棒所見，由鐵軛板上下夾持。每條腿上都有變壓器一相的初級I和次級II線圈。

圖 3。

在第一個變壓器中，杆位於等邊三角形的角的頂點；第二個變壓器的條在同一平面上。

由於這些磁通的路徑相同，因此在等邊三角形角的頂點處佈置的桿為所有三相磁通量提供了相等的磁阻。實際上，三相磁通量分別完全通過一根豎直桿，半途通過另外兩根桿。

在圖。圖3中虛線表示的是桿2相的磁通閉合方式。很容易看出，對於桿1和3相的磁通，它們的磁通閉合方式是完全一樣的。這意味著所考慮的變壓器對磁通具有相同的磁阻。

桿在一個平面上的排列導致中間相磁通的磁阻（圖 4 中桿 2 的相）小於末相磁通的磁阻（圖 2 中）。 4 — 對於桿 1 和 3) 的相位。

圖 4。

事實上，末相的磁通量沿著比中間相的磁通量稍長的路徑移動。此外，離開其桿的末端相的流動完全通過軛的一半，並且僅在另一半（在中間桿中分支之後）一半通過。垂直桿出口處的中間相流立即分成兩半，因此只有一半的中間相流進入磁軛的兩部分。

因此，末端相的磁通量比中間相的磁通量更大程度地使磁軛飽和，因此末端相的磁通量的磁阻大於中間相的磁通量。

三相變壓器各相磁通的磁阻不等的結果是同相電壓下各相的空載電流不等。

然而，由於低軛鐵飽和度和良好的棒鐵組件，這種電流不平等可以忽略不計。因為非對稱磁路變壓器的構造比對稱磁路變壓器的構造要簡單得多，所以最早的變壓器竟然用的最多，對稱磁路變壓器很少見。

考慮圖。參考圖 3 和 4，假設電流流過所有三相，很容易看出所有相都相互磁耦合。這意味著各個相的磁動勢相互影響，這是我們用三個單相變壓器變壓三相電流時所沒有的。

第二組三相變壓器為鎧裝變壓器。鎧裝變壓器可以看作是由三個單相鎧裝變壓器組成的，它們通過磁軛相互連接。

在圖。圖5示意性地描繪了一個內芯垂直佈置的鎧裝三相變壓器，從圖中很容易看出，通過平面AB和CD可以將其分成三個單相鎧裝變壓器，其磁通量可以是每個都閉合在自己的磁路中。圖 1 中的磁通路徑。 5用虛線表示。

圖 5。

從圖中可以看出，在中間的垂直桿a中，同相的初級I和次級II繞組疊加在其上，全部磁通通過，而在磁軛b-b和側壁中，一半磁通通過.在同一感應下，磁軛和側壁的截面應為中桿a截面的一半。

至於中間部分的磁通量 c — c，它的值，我們將在下面看到，取決於包含中間相的方法。

電樞變壓器相對於桿式變壓器的主要優點是磁通量的閉合路徑短，因此空載電流低。

鎧裝變壓器的缺點包括，首先，由於繞組被鐵包圍，因此維修繞組的可用性低，其次，冷卻繞組的條件最差——出於同樣的原因。

在棒式變壓器中，繞組幾乎是完全開放的，因此更易於檢查和維修，也更易於冷卻介質使用。

管式油箱三相油浸式變壓器：1——皮帶輪，2——放油閥，3——絕緣筒，4——高壓繞組，5——低壓繞組，6——鐵芯，7——溫度計，8——接線端子低壓，9——高壓端子，10——油容器，11——氣體繼電器，12——油位指示器，13——散熱器。

有關三相變壓器裝置的更多詳細信息： 電力變壓器——裝置和工作原理