許昌技師學(xué)院 苗小利

變壓器繞組同名端與首尾端判別辨析

許昌技師學(xué)院 苗小利

繞組是變壓器的電路部分，變壓器工作依靠的主要就是繞組。變壓器進(jìn)行工作時(shí)，繞組之間需進(jìn)行正確的連接。一旦接錯(cuò)，就可能導(dǎo)致變壓器的嚴(yán)重?fù)p壞。因此，變壓器繞組在進(jìn)行連接前，應(yīng)進(jìn)行極性和首尾判斷。判斷三相變壓器繞組首尾端和同名端與單相變壓器繞組極性和首尾判斷都可用直流法。方法相似，結(jié)論卻完全相反。通過(guò)辨析，希望有助于明確認(rèn)識(shí)，正確掌握。

繞組；同名端；首尾端；極性

繞組是變壓器的電路部分，變壓器工作依靠的主要就是繞組。變壓器進(jìn)行工作時(shí)，繞組之間需進(jìn)行正確的連接。一旦接錯(cuò)，就可能導(dǎo)致變壓器的嚴(yán)重?fù)p壞。因此，變壓器繞組在進(jìn)行連接前，應(yīng)進(jìn)行極性和首尾判斷。

變壓器繞組的極性是指變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組在同一磁通作用下所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之間的相位關(guān)系，通常用同名端來(lái)標(biāo)記。

首尾端是對(duì)繞組的線端的標(biāo)稱(chēng)。三相繞組的星形連接或三角形連接就是通過(guò)首尾端的不同聯(lián)結(jié)形式實(shí)現(xiàn)的。對(duì)某相繞組而言，通常把電流流入的一端稱(chēng)為首端，電流流出的一端稱(chēng)為尾端。首尾標(biāo)示正確與否直接關(guān)系到變壓器能否正常運(yùn)行。

一、單相變壓器極性和首尾端的判斷

在繞組極性的測(cè)定中，可采用的方法有多種。在此我們主要對(duì)單相變壓器和三相變壓器都常采用的直流法進(jìn)行詳細(xì)辨析。

1.單相變壓器繞組極性測(cè)定

用直流法測(cè)單相變壓器的極性時(shí)，為了安全，一般多采用1.5V的干電池或2-6V的蓄電池和直流電流表或直流電壓表，在變壓器高壓繞組接通直流電源的瞬間，根據(jù)低壓繞組電流或電壓的正負(fù)方向，來(lái)確定變壓器各出線端的極性。

步驟一，設(shè)定線端。假定高壓繞組1U1、1U2端與低壓繞組2U1、2U2端，并做好標(biāo)記。如圖1所示。

步驟二，連接線路。如圖2所示，將電池的“-”極接至高壓繞組1U2，而“+”極接到開(kāi)關(guān)SA，然后接到高壓繞組1U1，在低壓繞組間接入一個(gè)直流毫伏表（或直流毫安表），表的“+”端子與變壓器低壓繞組2U1相接，表的“-”端子與低壓繞組2U2相接。

步驟三，測(cè)定判斷。如圖3所示，當(dāng)合上開(kāi)關(guān)SA的瞬間，變壓器鐵心充磁，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在變壓器兩繞組中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，如直流毫伏表（或直流毫安表）的指針向零刻度的正方向（右方）正擺，則被測(cè)變壓器1U1與2U1，1U2與2U2是同名端。如指針向負(fù)方向（左方）反擺，則被測(cè)變壓器1U1與2U2，2U1與1U2是同名端。

2.單相變壓器繞組首尾判定：

如果我們規(guī)定1U1為高壓繞組首端，則與1U1為同名端的2U1或2U2（指針?lè)雌﹦t是低壓繞組的首端。尾端則是剩下的一對(duì)端子。

即被同一個(gè)交變磁通貫通的線圈，同極性（相同的同名端）則同首尾（同為首端或尾端）。

對(duì)一個(gè)繞組而言，哪個(gè)端點(diǎn)作為正極性都無(wú)所謂，但一旦定下來(lái)，其它與它通過(guò)同一個(gè)交變磁通的線圈就根據(jù)同名端的關(guān)系定下了，首尾也就確定了。

二、三相變壓器極性和首尾判斷

三相變壓器繞組之間也需進(jìn)行極性和首尾判斷。如極性判誤，首尾接錯(cuò)，就會(huì)破壞三相磁通的相位平衡，使空載電流增加，造成嚴(yán)重后果。

三相變壓器繞組極性判斷，也可用直流法。與單相變壓器方法相同，但有區(qū)別。對(duì)于三相變壓器來(lái)說(shuō)，它的每一相的一次側(cè)、二次側(cè)繞組之間同名端判斷與單向變壓器相同，與首尾端關(guān)系系仍然遵循同極性（相同的同名端）則同首尾關(guān)系。但三相繞組之間嚴(yán)格來(lái)講不屬于同名端判別范疇，因?yàn)樗鼈兎謩e繞在不同的鐵心柱上，有各自的磁通，因此不存在同名端關(guān)系。但根據(jù)三相磁場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)要求，也有一個(gè)首尾判別問(wèn)題。

為了解決問(wèn)題的方便，我們也可以借助同名端來(lái)實(shí)施判定。前提條件就是把三相繞組中的任意兩相繞組單獨(dú)隔離出來(lái)，看成單相變壓器來(lái)處理，這樣就把三相變壓器繞組的首尾端與同名端聯(lián)系起來(lái)。

1.三相變壓器三相繞組首尾判斷

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

步驟一，分相設(shè)定標(biāo)記。首先用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量12個(gè)出線端間通斷情況及電阻大小，找出三相高壓線圈。假定標(biāo)記為1U1、1V1、1W1、1U2、1V2、1W2，如圖4所示。

步驟二，連接線路。將一個(gè)1.5V的干電池（用于小容量變壓器）或2-6V的蓄電池（用于電力變壓器）和開(kāi)關(guān)接入三相變壓器高壓側(cè)任一相中（如V相）如圖5所示。

步驟三，測(cè)量判斷。在V相（假設(shè)1V1是首端）上加直流電源，電源的“+”接1V1，電源的“-”經(jīng)開(kāi)關(guān)SA接至1V2.然后用一個(gè)直流電流表（或直流電壓表）測(cè)量另外兩相電流（或電壓）的方向來(lái)判斷其相間極性。

(1)如果在合上開(kāi)關(guān)SA的瞬間，兩表同時(shí)向正方向（右方）擺動(dòng)，則接在直流電流表“+”端子上的線端是相尾1U2、1W2，接在表“-”端子上的線端是相首1U1和1W1，如圖5所示。

(2)如果在合閘的瞬間，兩表同時(shí)向反方向（左邊）擺動(dòng)時(shí)，則接在直流表的“+”端子上的線端是相首1U1和1W1，接在表“-”端子上的線端是相尾1U2和1W2。

2.三相變壓器三相繞組間極性判斷

如圖6所示，三個(gè)線圈分別為三相變壓器一次側(cè)繞組，假設(shè)1V1是繞組首端，由前面判斷分析，我們可知1U1和1W1與1V1為共首端關(guān)系，則端子1U2、1V2、1W2為共尾端關(guān)系。

如圖7所示，把U、V兩相線圈單獨(dú)隔離，近似看成一個(gè)單相變壓器，V相線圈看做初級(jí)繞組，U相線圈看成次級(jí)繞組，且V相線圈接直流電源，假定端子1V1為V相線圈首端。閉合開(kāi)關(guān)SA，在閉合瞬間利用右手螺旋定則可知，V相端子1V1和U相端子2U2互為同名端。同理可知，端子1U1和端子1V2也互為同名端。

同理，把W、V兩相線圈單獨(dú)隔離，也近似看成一個(gè)單相變壓器（如圖8所示），V相線圈看做初級(jí)繞組，W相線圈看成次級(jí)繞組，V相線圈接直流電源，假定端子1V1為V相線圈首端。閉合開(kāi)關(guān)SA，在閉合瞬間利用右手螺旋定則可知，V相端子1V1和W相端子2W2互為同名端。同理可知，端子1W1和端子1V2也互為同名端。

由以上分析可知，端子1U1、1V1、1W1為共首關(guān)系，端子1U2、1V2、1W2為共尾關(guān)系，但隔離后用直流法的同名端判定，端子1V1和1U2互為同名端，端子1V1和1W2互為同名端。比較后發(fā)現(xiàn)，同名端的兩個(gè)端子，端子1V1為V相線圈首端，端子1U2為U相線圈尾端。也就是說(shuō)，在利用直流法同名端來(lái)判定三相變壓器三相繞組首尾端時(shí)，同名端的兩端子，其中一個(gè)端子為相首，另一個(gè)端子則為相尾，異名端的兩端子為共首（或共尾）關(guān)系。也就是說(shuō)，測(cè)試三相變壓器相間極性與測(cè)試單相變壓器的極性其判斷結(jié)果恰好相反。追究其因，則是由于三相繞組分別繞在不同的鐵心柱上，沒(méi)有被同一個(gè)交變磁通貫通。因此嚴(yán)格講，并不存在同名端的關(guān)系，才會(huì)出現(xiàn)與單相變壓器判斷結(jié)果相反的情況。

[1]張彪.教學(xué)中直流法判斷首尾端與同名端辨析[J].數(shù)理化研究,2008,4.

[2]電機(jī)與變壓器(第四版)[M].中國(guó)勞動(dòng)出版社.