任务1 三相变压器的结构
学习目标
了解三相变压器的结构及分类。
任务描述
前面，我们通过拆装小型单相变压器直观地认识了其结构及作用，那么三相变压器的结构是怎样的？其工作原理又是如何呢？
任务分析
三相变压器的结构很复杂，要想透彻地了解它的结构，需要掌握单相变压器的基本结构。将三个单相变压器通过一定的连接方式组合起来便构成了一个三相变压器，需要强调的是制作三相变压器时尺寸要求非常严格。
相关知识
现代的电力系统都采用三相制供电，因而三相变压器被广泛应用于电压的转换。三相变压器可将某一电压等级的三相交流电能转换为同频率的另一电压等级的三相交流电能。
一、三相变压器的结构形式
三相变压器按磁路系统可分为三相组合式变压器和三相心式变压器。
1．三相组合式变压器
三相组合式变压器是由三台完全相同的单相变压器按一定连接方式组合而成的，如图2-1所示。
图2-1 采用星形连接的三相变压器组
磁路特点：三相磁路彼此独立，互不关联，即各相主磁通都有自己独立的磁路；三相磁路几何尺寸完全相同，即各相磁路的磁阻相等；外加三相对称电压时，三相主磁通对称，三相空载电流也对称。
2．三相心式变压器
三相心式变压器是把三个单相变压器合成一个铁心柱的结构形式的变压器，如图2-2（a）所示。由于三相绕组接入对称的三相交流电源，三相绕组中产生的主磁通也是对称的，所以
，即中间铁心柱的磁通为零，因此中间铁心柱可以省略，如图2-2（b）所示。在实际应用中，为了简化变压器铁心的剪裁与叠装工艺，均采用U、V、W三个铁心柱置于同一个平面上的结构形式，如图2-2（c）所示。
图2-2 三相心式铁心形成过程
磁路特点：各相磁路不独立，每相磁通都要借助其他两相磁路而闭合；各相磁路长度不等。中间相磁路长度略小于其他两相磁路长度，中间相磁阻略小于其他两相的磁阻；外加三相对称电压时，三相主磁通对称，三相空载电流近似对称。
3．两种磁路系统的比较
与同容量的三相变压器组相比较，三相心式变压器（如图2-3所示）的优点是所用材料少、自重轻、价格便宜。因此大多数三相变压器都采用心式结构。但对于大型变压器而言，为减少备用容量以及确保运输方便，一般采用三相组式变压器。
图2-3 三相心式变压器的结构示意图
本书主要讲解的是三相心式变压器，其外形如图2-4所示。
图2-4 三相心式变压器的外形
二、三相油浸式电力变压器的结构
三相电力变压器的铁心一般都采用心式，目前使用最广的是油浸式电力变压器，其外形如图2-5所示。其主要由铁心、绕组、油箱和冷却装置、保护装置等部件组成。
图2-5 油浸式电力变压器
1—放油阀门；2—绕组；3—铁心；4—油箱；5—分接开关；6—低压套管；7—高压套管；8—气体继电器；9—安全气道；10—油表；11—储油柜；12—吸湿器；13—湿度计
1．铁心
铁心是三相变压器的磁路部分。与单相变压器一样，它也是由厚度为0.35mm或0.5mm的硅钢片叠装而成。铁心的装配方式有对接式和叠接式两种。如图2-6所示为三相六片铁心交叠方法。
图2-6 三相六片铁心交叠方法
2．绕组
绕组是三相变压器的电路部分。与单相变压器一样，三相变压器有同心式绕组和交叠式绕组。
3．油箱和冷却装置
由于三相变压器主要用于电力系统中电能的传输，因此其容量都比较大，电压也比较高。为了保证铁心和绕组具有一定的散热和绝缘能力，均将其置于绝缘的变压器油内。同时，为了增加散热面积，一般在油箱四周加装散热装置。
4．保护装置
在变压器油箱与储油柜之间的连接管中装有气体继电器，如图2-5所示，当变压器发生故障时，内部绝缘物气化，使气体继电器继续动作，发出信号或使开关跳闸。
思考题
一、填空与选择题
1．根据磁路系统不同，三相变压器可分为（）、（）。
2．三相组合式变压器的磁路特点是，各相磁路（），相互间（）；三相心式变压器的磁路特点是，各相磁路（），相互间（）。
A．独立
B．不独立
C．关联
D．不关联
二、问答题
说一说三相心式变压器的特点。