變壓器繞組同名端與首尾端判別辨析

許昌技師學院 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。變壓器進行工作時，繞組之間需進行正確的連接。一旦接錯，就可能導致變壓器的嚴重損壞。因此，變壓器繞組在進行連接前，應進行極性和首尾判斷。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，結論卻完全相反。通過辨析，希望有助于明確認識，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。變壓器進行工作時，繞組之間需進行正確的連接。一旦接錯，就可能導致變壓器的嚴重損壞。因此，變壓器繞組在進行連接前，應進行極性和首尾判斷。

變壓器繞組的極性是指變壓器一次側、二次側繞組在同一磁通作用下所產生的感應電動勢之間的相位關系，通常用同名端來標記。

首尾端是對繞組的線端的標稱。三相繞組的星形連接或三角形連接就是通過首尾端的不同聯結形式實現的。對某相繞組而言，通常把電流流入的一端稱為首端，電流流出的一端稱為尾端。首尾標示正確與否直接關系到變壓器能否正常運行。

一、單相變壓器極性和首尾端的判斷

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

1.單相變壓器繞組極性測定

用直流法測單相變壓器的極性時，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，根據低壓繞組電流或電壓的正負方向，來確定變壓器各出線端的極性。

步驟一，設定線端。假定高壓繞組1U1、1U2端與低壓繞組2U1、2U2端，并做好標記。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“+”極接到開關SA，然后接到高壓繞組1U1，在低壓繞組間接入一個直流毫伏表（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，測定判斷。如圖3所示，當合上開關SA的瞬間，變壓器鐵心充磁，根據電磁感應定律，在變壓器兩繞組中有感應電動勢產生，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，則被測變壓器1U1與2U1，1U2與2U2是同名端。如指針向負方向（左方）反擺，則被測變壓器1U1與2U2，2U1與1U2是同名端。

2.單相變壓器繞組首尾判定：

如果我們規定1U1為高壓繞組首端，則與1U1為同名端的2U1或2U2（指針反偏）則是低壓繞組的首端。尾端則是剩下的一對端子。

即被同一個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）。

對一個繞組而言，哪個端點作為正極性都無所謂，但一旦定下來，其它與它通過同一個交變磁通的線圈就根據同名端的關系定下了，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行極性和首尾判斷。如極性判誤，首尾接錯，就會破壞三相磁通的相位平衡，使空載電流增加，造成嚴重后果。

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，但有區別。對于三相變壓器來說，它的每一相的一次側、二次側繞組之間同名端判斷與單向變壓器相同，與首尾端關系系仍然遵循同極性（相同的同名端）則同首尾關系。但三相繞組之間嚴格來講不屬于同名端判別范疇，因為它們分別繞在不同的鐵心柱上，有各自的磁通，因此不存在同名端關系。但根據三相磁場的對稱要求，也有一個首尾判別問題。

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

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，分相設定標記。首先用萬用表電阻檔測量12個出線端間通斷情況及電阻大小，找出三相高壓線圈。假定標記為1U1、1V1、1W1、1U2、1V2、1W2，如圖4所示。

步驟二，連接線路。將一個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）和開關接入三相變壓器高壓側任一相中（如V相）如圖5所示。

步驟三，測量判斷。在V相（假設1V1是首端）上加直流電源，電源的“+”接1V1，電源的“-”經開關SA接至1V2.然后用一個直流電流表（或直流電壓表）測量另外兩相電流（或電壓）的方向來判斷其相間極性。

(1)如果在合上開關SA的瞬間，兩表同時向正方向（右方）擺動，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，兩表同時向反方向（左邊）擺動時，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，三個線圈分別為三相變壓器一次側繞組，假設1V1是繞組首端，由前面判斷分析，我們可知1U1和1W1與1V1為共首端關系，則端子1U2、1V2、1W2為共尾端關系。

如圖7所示，把U、V兩相線圈單獨隔離，近似看成一個單相變壓器，V相線圈看做初級繞組，U相線圈看成次級繞組，且V相線圈接直流電源，假定端子1V1為V相線圈首端。閉合開關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兩相線圈單獨隔離，也近似看成一個單相變壓器（如圖8所示），V相線圈看做初級繞組，W相線圈看成次級繞組，V相線圈接直流電源，假定端子1V1為V相線圈首端。閉合開關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為共首關系，端子1U2、1V2、1W2為共尾關系，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。比較后發現，同名端的兩個端子，端子1V1為V相線圈首端，端子1U2為U相線圈尾端。也就是說，在利用直流法同名端來判定三相變壓器三相繞組首尾端時，同名端的兩端子，其中一個端子為相首，另一個端子則為相尾，異名端的兩端子為共首（或共尾）關系。也就是說，測試三相變壓器相間極性與測試單相變壓器的極性其判斷結果恰好相反。追究其因，則是由于三相繞組分別繞在不同的鐵心柱上，沒有被同一個交變磁通貫通。因此嚴格講，并不存在同名端的關系，才會出現與單相變壓器判斷結果相反的情況。

[1]張彪.教學中直流法判斷首尾端與同名端辨析[J].數理化研究,2008,4.

[2]電機與變壓器(第四版)[M].中國勞動出版社.