專利名稱：同步分析盤及基于電壓相量的三相變壓器組別判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電壓相量關(guān)系的教學(xué)分析裝置，尤其涉及一種用于電工理論和電力電子電路理論中，采用電壓相量判定三相變壓器組別的方法及其同步分析盤。
背景技術(shù)：
在電工理論中，單位旋轉(zhuǎn)相量反映了三相電源的正弦電壓相量關(guān)系，而電力電子電路與三相正弦電源相量存在著一定的對應(yīng)關(guān)系，這樣就把電工理論與電力電子技術(shù)聯(lián)系在了一起。由于對三相電源相量及波形的印象和理解缺乏直觀簡便的設(shè)備，使得該問題成為教學(xué)的難點(diǎn)，不易為同學(xué)們掌握。而同步分析也是《電力電子技術(shù)》、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》課程教學(xué)中的一大難點(diǎn)，同樣不易被同學(xué)理解和掌握，長期以來一直困擾著同學(xué)們的學(xué)習(xí)，直接影響著教學(xué)效果和質(zhì)量。而且目前國際上通用的三相變壓器高、低壓繞組“線電勢”的相位關(guān)系標(biāo)志三相變壓器聯(lián)接組別的時鐘表示法，但這種線電勢相量不能直觀反映變壓器繞組的實(shí)際接線，且在實(shí)際應(yīng)用中難以掌握，不僅學(xué)生不易理解，在工程中也不易運(yùn)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題，提供一種具有結(jié)構(gòu)合理，使用方便、形象直觀等優(yōu)點(diǎn)的同步分析盤，它根據(jù)電壓相量利用同步分析盤判定變壓器組別，便于學(xué)生掌握。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種同步分析盤，它有原盤，其特征是在原盤上有與之同心安裝、可相對轉(zhuǎn)動同步盤；其中原盤有由變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度、變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度和變壓器一次線電壓刻度和相電壓刻度、三相電源正弦電壓相量刻度、電力電子主電路晶閘管器件刻度組成的原盤指示單元；同步盤有由指示同步電壓刻度、與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度的同步盤指示單元。
在原盤和同步盤間有可相對轉(zhuǎn)動的副盤，其上有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應(yīng)滯后角度數(shù)刻度的副盤指示單元。
所述原盤指示單元中，變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度，它為鐘表刻度0-11，分別對應(yīng)三相變壓器繞組的不同組別數(shù)；變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A，它們是與刻度0對應(yīng)的同一半徑；變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度，它包括三角形和星形聯(lián)接刻度單元和圖形指示單元；三相電源正弦電壓相量刻度，它包括彼此相差120°的三相電源正弦相電壓A、B、C，它們分別是對應(yīng)刻度0、4、8并順時針分布的半徑，以及同樣彼此相差120°的三相電源正弦反向相電壓-A、-B、-C，它們是與刻度6、10、2對應(yīng)并順時針分布的半徑；電力電子主電路晶閘管器件刻度，它表示晶閘管三相全控橋中的器件VT1-VT6所對應(yīng)的電壓相量，其中VT1、VT3、VT5彼此相差120°，是與刻度0、4、8對應(yīng)并順時針分布的半徑，VT2、VT4、VT6彼此相差120°，是與刻度2、6、10對應(yīng)并順時針分布的半徑。
所述變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度中，刻度0、2、4、6、8、10分別對應(yīng)變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯(lián)結(jié)方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對應(yīng)變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯(lián)結(jié)方式；所述變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度中的聯(lián)接刻度單元分為三角形單元和星形單元，三角形單元是由0-o-10組成的三角形，其中與刻度0對應(yīng)的相電壓刻度半徑A表示左三角形接法中的一個相電壓A；由刻度10指向刻度0的相量弦A對應(yīng)右三角形接法中的一個相電壓A；星形單元則為與刻度1、5、9對應(yīng)的各相電壓，其中與刻度1對應(yīng)、落后變壓器一次線電壓刻度半徑AB30°的為星形接法中的相電壓A；圖形指示單元為十二對與對應(yīng)變壓器實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相應(yīng)的三角形組成，其中刻度3、4、5、9、10、11對應(yīng)左、右兩三角形聯(lián)結(jié)；刻度0對應(yīng)兩右三角形聯(lián)結(jié)，刻度6對應(yīng)兩左三角形聯(lián)結(jié)。
所述左三角形聯(lián)結(jié)指以與刻度0所對應(yīng)的半徑即相電壓刻度A表示三角形接法中的相電壓A，其方向向上時，0-O-10構(gòu)成的三角形一個角指向左側(cè)，并按順時針方向依次為A、B、C相量，即相量A的頭接相量C的尾；所述右三角形聯(lián)結(jié)指，相量弦0-10垂直向上時作為A相量，0-10-O組成的三角形一個角指向右側(cè)，按順時針方向依次為A、B、C相量，即相量A的頭接相量B的尾；左三角形和右三角形接法與變壓器實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相對應(yīng)。
所述變壓器二次線電壓刻度為刻度半徑ab，相電壓刻度為刻度半徑a，變壓器二次線電壓刻度ab的起始角度超前相電壓刻度a的起始角度30°；變壓器二次線電壓刻度ab和相電壓刻度a分別對應(yīng)各自的滯后角度數(shù)刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°順時針均勻分布。
所述同步電壓刻度包括同步相電壓刻度和同步線電壓刻度，其中半徑UT1a為同步相電壓刻度，該刻度同時還與其他相同步相電壓中的UT1刻度重合，其他相同步相電壓UT1-UT6是彼此相差60°并順時針均勻分布的半徑；同步線電壓刻度UT1ab是超前同步相電壓刻度UT1a30°的刻度半徑；變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度包括三角形和星形聯(lián)接刻度，其中三角形聯(lián)接刻度是以同步線電壓UT1ab作為一邊構(gòu)成變壓器繞組的三角形接法，其中同步線電壓刻度半徑UT1ab表示相電壓a，該相電壓a的頭端接相電壓c的尾端，構(gòu)成左三角形聯(lián)結(jié)方式；同時該三角形中與半徑方向垂直的邊也表示相電壓a，該相電壓的頭端接相電壓b的尾端，構(gòu)成右三角形接法；所述星形聯(lián)接刻度為在上述三角形聯(lián)接刻度中可將各頂點(diǎn)聯(lián)成丫型接法，其中與刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其余按相差120°順時針分布分別為相電壓刻度b、c；限制電壓刻度，它是分別與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度半徑U1α～U6α和U1β～U6β，其中U1α超前UT1a60°角，U1α～U6α彼此間隔60°角順時針均勻分布；U1β落后UT1a60°角，U1β～U6β彼此間隔60°角順時針均勻分布。
一種基于電壓相量的三相變壓器組別判定方法，其特征是它包括如下步驟(1)將原盤的變壓器一次線電壓刻度半徑AB、相電壓刻度半徑A向上，再根據(jù)已知的三相變壓器一次聯(lián)接方式，確定采用原盤變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度中的三角形刻度單元或星形刻度單元；(2)若已知為三相變壓器一次側(cè)為三角形接法，則根據(jù)已知的其是左三角形聯(lián)接或右三角形聯(lián)接，選定三角形聯(lián)接刻度中相應(yīng)參考相電壓A；若已知變壓器一次為星形接法，則選定星形聯(lián)接刻度中的相電壓A為參考相電壓；(3)根據(jù)已知變壓器二次聯(lián)接方式，確定采用變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度中的三角形聯(lián)接刻度或星形聯(lián)接刻度；(4)若變壓器二次為三角形聯(lián)接，則根據(jù)其是左三角形聯(lián)接或右三角形聯(lián)接，確定參考相電壓a；若變壓器二次為星形聯(lián)接，則選定星形聯(lián)接刻度，取定參考相電壓a；(5)根據(jù)三相變壓器副邊相電壓a或b或c和原邊相電壓A的相位關(guān)系，旋轉(zhuǎn)同步盤，使之相對應(yīng)；
(6)同步盤上的同步線電壓刻度UT1ab指向的原盤變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度即為變壓器的聯(lián)結(jié)組別。
在步驟(5)中兩相量方向相同時，相電壓符號與同名端標(biāo)在一起；兩相量方向相反時，相電壓符號與同名端不能標(biāo)在一起。
本發(fā)明以三個同心安裝的盤組成快速同步分析盤，并以電壓相量取代了傳統(tǒng)的利用電勢判斷變壓器繞組聯(lián)接的方法，它以各相量的尾端為共起點(diǎn)，所表示的聯(lián)接方式與實(shí)際的聯(lián)接方式相同，并提出了變壓器左右三角形聯(lián)接方式，利用各個盤上不同指示單元內(nèi)容的組合，不僅反映三相電源屬性，以實(shí)物的形式加深了學(xué)生對三相電源相量及波形的印象和理解，樹立了教學(xué)的立體感覺而不是憑空想象，還使同步分析這一難點(diǎn)成為“難而不難”的極易理解和掌握的知識，并能迅速判斷出變壓器的繞組聯(lián)接方式?？焖偻椒治霰P是看得見、摸得著的教學(xué)工具，適用于電類有關(guān)專業(yè)，對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、開發(fā)學(xué)生智力很有好處，提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，實(shí)物輕巧，富有美感，操作簡便，以圖代文，具有實(shí)用和推廣價值。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為原盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為副盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為同步盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為變壓器一、二次繞組聯(lián)結(jié)方式和同名端結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為Yy形接法相量圖；圖7為左三角形接法相量圖；圖8為右三角形接法相量圖；圖9為Y，y星形接法的相電壓、線電壓；圖10為Y，d左三角形接法的相電壓、線電壓；圖11為Y，d右三角形接法的相電壓、線電壓；圖12為第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為第四實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1給出了本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。它由三個盤組成，它們同心安裝在一起，可相對轉(zhuǎn)動。其直徑由原盤1至同步盤3依次減小。在原盤1上有指示變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度、變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度和變壓器一次線電壓刻度和相電壓刻度、三相電源正弦電壓相量刻度、電力電子主電路晶閘管器件刻度原盤指示單元；副盤2上有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應(yīng)滯后角度數(shù)刻度的副盤指示單元；同步盤3上有由指示同步電壓刻度、與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度的同步盤指示單元。利用三個盤上指示單元內(nèi)容的組合，即可對三相電源正弦電壓相量關(guān)系進(jìn)行分析。
圖2給出了本發(fā)明中原盤1的結(jié)構(gòu)示意圖。原盤指示單元組成包括變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度，它由鐘表刻度0-11組成，其中刻度0、2、4、6、8、10分別對應(yīng)變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯(lián)結(jié)方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對應(yīng)變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯(lián)結(jié)方式；變壓器一次線電壓刻度AB和相電壓刻度A，它們是與刻度0對應(yīng)的同一半徑，分別表示變壓器一次線電壓和相電壓；三相電源正弦電壓相量刻度，其中三相電源正弦相電壓A、B、C對應(yīng)的刻度半徑彼此間隔120°，分別對應(yīng)刻度0、4、8沿順時針分布；三相電源正弦反向相電壓-A、-B、-C對應(yīng)的刻度半徑彼此間隔120°，分別與刻度6、10、2對應(yīng)并順時針分布；電力電子主電路晶閘管器件刻度是刻度半徑VT1-VT6，它們與晶閘管三相全控橋器件的電壓相量對應(yīng)，其中刻度半徑VT1、VT3、VT5彼此相差120°，與刻度0、4、8對應(yīng)并順時針分布，刻度半徑VT2、VT4、VT6彼此相差120°，與刻度2、6、10對應(yīng)并順時針分布。變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度，它包括三角形和星形聯(lián)接刻度單元和圖形指示單元。三角形聯(lián)接單元由0-o-10三角形組成，其中0-o半徑表示三角形接法中的相量A，該相量與變壓器一次線電壓刻度AB和相電壓刻度A重合，將該半徑向上后，0-o-10三角形的一個角指向左側(cè)，即構(gòu)成左三角形接法，其余電壓相量B、C按順時針排列，其規(guī)律為相量A的頭接相量C；將上述三角形中0-10相量弦向上，表示三角形接法中的相電壓A，其余電壓相量B、C按順時針排列，其規(guī)律為以相量A的頭接相量B的尾，構(gòu)成右三角形接法。圖形指示單元由與鐘表刻度0-11對應(yīng)的十二對三角形組成，與其表示的變壓器繞組實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相對應(yīng)，其中刻度1、2、7、8對應(yīng)右、左兩三角形聯(lián)結(jié)；刻度3、4、5、9、10、11對應(yīng)左、右兩三角形聯(lián)結(jié)；刻度0對應(yīng)兩右三角形聯(lián)結(jié)，刻度6對應(yīng)兩左三角形聯(lián)結(jié)。
圖3為副盤2的結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)線電壓超前相電壓30°的原則，變壓器二次線電壓刻度ab起始角度超前相電壓刻度a起始角度30°，它們分別對應(yīng)的滯后角度數(shù)刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°和180°，順時針均勻分布，其各角度數(shù)與實(shí)際變壓器繞組接法有關(guān)。
圖4給出了同步盤3的結(jié)構(gòu)示意圖。同步電壓刻度分為同步線電壓刻度和同步相電壓刻度，根據(jù)線電壓超前相電壓30°的原則，同步線電壓刻度半徑UT1ab逆時針超前同步相電壓刻度半徑UT1a30°。同時刻度半徑UT1a與其他相同步相電壓刻度中的刻度半徑UT1刻度重合，刻度半徑UT1--UT6彼此相差60°順時針均勻分布。與最小控制角αmin對應(yīng)的限制電壓刻度半徑U1 α刻度超前同步相電壓刻度UT1a60°，與最小逆變角βmin對應(yīng)的限制電壓刻度U1β刻度落后同步相電壓刻度UT1a60°，而刻度半徑U1α～U6α間彼此相差60°順時針均勻分布，刻度半徑U1 β～U6β間彼此相差60°順時針均勻分布。變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度，它包括三角形聯(lián)接刻度和星形聯(lián)接刻度，其中三角形聯(lián)接刻度以同步線電壓刻度UT1ab作為一邊構(gòu)成一個三角形聯(lián)結(jié)，其中同步線電壓刻度半徑UT1ab表示相電壓a，該相電壓a的頭端接相電壓c的尾端，構(gòu)成左三角形聯(lián)結(jié)方式；同時該三角形中與半徑方向垂直的邊也表示相電壓a，該相電壓的頭端接相電壓b的尾端，構(gòu)成右三角形接法；所述星形聯(lián)接刻度為在上述三角形聯(lián)接刻度中可將各頂點(diǎn)聯(lián)成星形接法，其中與刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其余按相差120°順時針分布，分別為相電壓刻度b、c。
圖5則給出了與原盤上鐘點(diǎn)數(shù)相對應(yīng)的變壓器聯(lián)接組別和刻度間的對應(yīng)關(guān)系。
本發(fā)明針對目前國際通用的“線電勢”相位關(guān)系，提出了基于電壓相位關(guān)系標(biāo)志三相變壓器高、低壓繞組聯(lián)接組別的方法。它把三相高壓繞組頭、尾端分別標(biāo)記為A、B、C、和X、Y、Z；三相低壓繞組頭、尾端分別標(biāo)記為a、b、c和x、y、z。三相繞組相電壓都規(guī)定為“從尾端指向頭端”，高壓繞組相電壓從X指向A為AX，三相簡記為A、B、C；低壓繞組相電壓從x指向a為ax，三相簡記為a、b、c。
若高、低壓繞組的頭端A、a標(biāo)為同極性端，則高、低壓繞組相電壓A、a同相位，相量方向相同；若高、低壓繞組的頭端A、a標(biāo)為異極性端，則高、低壓繞組相電壓A、a反相位，相量方向相反。
三相變壓器每相的相電壓即為該相繞組電壓，其線電壓是指引出端電壓，線電壓AB就是A與B的電壓相量差。下面分別就星形和三角形接法分別描述如下1、星形聯(lián)接星形聯(lián)接接線圖如圖6所示，繞組按相序A、B、C自左至右依次排列，同名端符號分別標(biāo)在三相繞組頭端A、B、C處，三相繞組尾端X、Y、Z聯(lián)接在一起。在接線圖上標(biāo)出各繞組相電壓方向，根據(jù)相電壓方向畫出三相相電壓、線電壓AB相量圖。
相電壓為A＝∠0°B＝∠-120°C＝∠-240°線電壓為 AB＝A-BBC＝B-CCA＝C-A相量圖的特點(diǎn)是三相繞組尾端聯(lián)接在一起，是等電位的電源零點(diǎn)，相序是順時針，線電壓超前相電壓，相量A箭頭就是實(shí)際繞組A頭端。因?yàn)橥朔枠?biāo)在三相繞組的頭端A、B、C處，所以A相相量圖A方向向上。
在三角形接法中分別有左三角形和右三角形之分。
2、左三角形聯(lián)接左三角形聯(lián)接接線圖如圖7所示，繞組按相序A、B、C自左至右依次排列，同名端符號分別標(biāo)在三相繞組頭端A、B、C處。三相繞組尾端X、Y、Z分別與頭端B、C、A聯(lián)接在一起，即XB、YC、ZA聯(lián)接在一起。在接線圖上標(biāo)出各繞組相電壓方向，根據(jù)相電壓方向畫出三相相電壓與線電壓AB相量圖。
相電壓與線電壓的關(guān)系為
AB＝ABC＝BCA＝C相量圖中，三相繞組“A頭C尾”聯(lián)接在一起，相序是順時針，線電壓與相電壓同方向，相量A箭頭就是實(shí)際繞組A頭端。因?yàn)橥朔枠?biāo)在三相繞組的頭端A、B、C處，所以A相相量圖A方向向上。
3、右三角形聯(lián)接右三角形聯(lián)接接線圖如圖8所示，繞組按相序A、B、C自左至右依次排列，同名端符號分別標(biāo)在三相繞組頭端A、B、C處。三相繞組尾端X、Y、Z分別與頭端C、A、B聯(lián)接在一起，即XC、ZB、YA、聯(lián)接在一起。在接線圖上標(biāo)出各繞組相電壓方向，根據(jù)相電壓方向畫出三相相電壓與線電壓AB相量圖。
相電壓與線電壓的關(guān)系為AB＝-BBC＝-CCA＝-A相量圖中，三相繞組“A頭B尾”聯(lián)接在一起，相序是順時針，線電壓與相電壓同方向，相量A箭頭就是實(shí)際繞組A頭端。因?yàn)橥朔枠?biāo)在三相繞組的頭端A、B、C處，所以A相相量圖A方向向上。
在三角形聯(lián)接組別中，“頭尾聯(lián)接”的相量分析方法與三相繞組的實(shí)際接線形式相吻合，相量圖的“頭尾聯(lián)接”，就是實(shí)際三相繞組的“頭尾聯(lián)接”。
在三相變壓器的聯(lián)接組別中，已知三相變壓器的繞組接線圖與同名端，確定變壓器聯(lián)接組別的方法是分別畫出高壓(原邊)繞組和低壓(副邊)繞組的電壓相量圖，由高壓繞組AB和低壓繞組ab的相位關(guān)系確定變壓器聯(lián)接組別的標(biāo)號。
其具體步驟是1)按已知繞組的頭、尾標(biāo)志聯(lián)接成所規(guī)定的聯(lián)接法，畫出接線圖。
2)在接線圖上標(biāo)明相電壓與線電壓方向。
3)畫出高、低壓(原、副邊)繞組相電壓與線電壓相量圖，令繞組尾端X、x共起點(diǎn)。
4)根據(jù)低壓繞組相電壓a、b、c與高壓繞組相電壓A的相位關(guān)系(同方向或反方向)，確定出ab與AB的相位關(guān)系，ab指向的數(shù)字即為變壓器聯(lián)接組別的標(biāo)號。
1、Y，y聯(lián)接如圖9所示接線圖，以高壓繞組尾端X為公共點(diǎn)，畫出變壓器原邊相電壓A與線電壓AB相量圖，以低壓繞組尾端x為公共點(diǎn)，畫出變壓器副邊相電壓a、線電壓ab相量圖，畫出變壓器副邊相電壓a、b、c相量圖。以原、副邊X、x為共起點(diǎn)，原、副邊相電壓a與A同方向，線電壓ab、與AB同方向，則變壓器組別為Y，y12。如果相電壓a、與A反方向，則線電壓ab與AB反方向，變壓器組別應(yīng)為Y，y6，選擇b、c相量圖與A同方向或反方向，可以得到其它不同Y，y聯(lián)接組別。
2、Y，d左三角形聯(lián)接如圖10所示接線圖，以高壓繞組尾端X為公共點(diǎn)，畫出原邊相電壓A與線電壓AB相量圖，以低壓繞組尾端x為公共點(diǎn)，畫出副邊相電壓a、線電壓ab相量圖，以“A頭C尾”聯(lián)接畫出副邊相電壓a、b、c相量圖。以原、副邊X、x為共起點(diǎn)，原、副邊相電壓a、與A同方向，線電壓ab與A同方向，則變壓器組別為Y，d1。如果相電壓a、與A反方向，則線電壓ab與A反方向，變壓器組別應(yīng)為Y，d7，如圖5(b)所示。選擇b、c相量圖與A同方向或反方向，可以得到其它不同Y，d聯(lián)接組別。
3、Y，d右三角形聯(lián)接如圖11所示接線圖，以高壓繞組尾端X為公共點(diǎn)，畫出原邊相電壓a與線電壓AB相量圖，以低壓繞組尾端x為公共點(diǎn)，畫出副邊相電壓a與線電壓ab相量圖，以“A頭B尾”聯(lián)接畫出副邊相電壓a、b、c相量圖。以原、副邊X、x為共起點(diǎn)，原、副邊相電壓a、與A同方向，線電壓ab與b反方向，則變壓器組別為Y，d11。如果相電壓a、與A反方向，則線電壓ab、與b反方向，變壓器組別應(yīng)為Y，d5，選擇b、c相量圖與A同方向或反方向，可以得到其它不同Y，d聯(lián)接組別。
在偶數(shù)組別中，如果同名端符號標(biāo)在了副邊繞組的尾端x、y、z處，則副邊電壓相量圖的方向應(yīng)與原邊相量圖A反相。D，d三角形聯(lián)接中，只有右三角形接法，變壓器的相位關(guān)系由同名端極性確定。在齊數(shù)組別中，同名端符號標(biāo)在了副邊繞組的頭端a、b、c處，D，y、Y，d聯(lián)接中，既有左三角形又有右三角形，變壓器的相位關(guān)系由左、右三角形接法確定。
根據(jù)上述分析，結(jié)合本發(fā)明的同步分析盤可形象直觀的分析出變壓器聯(lián)結(jié)組別，從而方便學(xué)生的學(xué)習(xí)。其使用方法如下(1)將原盤的變壓器一次線電壓刻度半徑AB、相電壓刻度半徑A向上，再根據(jù)已知的三相變壓器一次聯(lián)接方式，確定采用原盤變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度中的三角形刻度單元或星形刻度單元；(2)若已知為三相變壓器一次側(cè)為三角形接法，則根據(jù)已知的其是左三角形聯(lián)接或右三角形聯(lián)接，選定三角形聯(lián)接刻度中相應(yīng)參考相電壓A；若已知變壓器一次為星形接法，則選定星形聯(lián)接刻度中的相電壓A為參考相電壓；(3)根據(jù)已知變壓器二次聯(lián)接方式，確定采用變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度中的三角形聯(lián)接刻度或星形聯(lián)接刻度；(4)若變壓器二次為三角形聯(lián)接，則根據(jù)其是左三角形聯(lián)接或右三角形聯(lián)接，確定參考相電壓a；若變壓器二次為星形聯(lián)接，則選定星形聯(lián)接刻度，取定參考相電壓a；(5)根據(jù)三相變壓器副邊相電壓a或b或c和原邊相電壓A的相位關(guān)系，旋轉(zhuǎn)同步盤，使之相對應(yīng)；(6)同步盤上的同步線電壓刻度UT1ab指向的原盤變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度即為變壓器的聯(lián)結(jié)組別。
在步驟(5)中兩相量方向相同時，相電壓符號與同名端標(biāo)在一起；兩相量方向相反時，相電壓符號與同名端不能標(biāo)在一起。
具體的實(shí)施例如下一、Dy組別判定方法實(shí)施例一Dy1變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A向上，已知變壓器一次三角形為右三角形，選擇原盤上的0-10弦作為右三角形接法中的相電壓A，選擇同步盤上的星形接法刻度，根據(jù)一次相電壓A與二次相電壓a同方向，轉(zhuǎn)動同步盤使星形聯(lián)接刻度的相量a與原盤上的相電壓A同向，則同步盤上的同步線電壓刻度UT1ab指向的刻度為1，由此確定變壓器組別為Dy1聯(lián)接，如圖12所示。
變壓器一、二次繞組聯(lián)結(jié)方式和同名端如圖5所示二、Yd組別判定方法實(shí)施例二Yd1原盤變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A向上，已知變壓器一次為Y形接法，則選定其星形聯(lián)接刻度，即刻度1所對應(yīng)的半徑為相電壓A；已知二次三角形為左三角形，選定同步盤上的三角形聯(lián)接刻度，確定左三角形的參考相電壓a，根據(jù)一次相電壓A與二次相電壓a同方向，轉(zhuǎn)動同步盤使之對應(yīng)，則同步線電壓刻度UT1ab指向的刻度為1，由此確定變壓器組別為Yd1，如圖13所示。
變壓器一、二次繞組聯(lián)結(jié)方式和同名端如圖5所示。
三、Dd組別判定方法實(shí)施例三Dd2原盤變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A向上，已知變壓器一次為右三角形接法，由此選定原盤的三角形聯(lián)接刻度中0-10弦對應(yīng)參考相電壓A；已知變壓器二次三角形為左三角形，由此選定同步盤上的左三角形聯(lián)接刻度所對應(yīng)的參考相電壓a，根據(jù)一次相電壓A與二次相電壓a同方向，轉(zhuǎn)動同步盤使之對應(yīng)，則同步線電壓刻度UT1ab指向原盤的刻度2，由此確定變壓器組別為Dd2，如圖14所示。
變壓器一、二次繞組聯(lián)結(jié)方式和同名端如圖5所示。
四、Yy組別判定方法實(shí)施例四Yy2原盤變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A向上，已知變壓器一次為星形接法，由此選定原盤的星形聯(lián)接刻度，確定參考相電壓A；已知變壓器二次為星形接法，由此選定同步盤的星形聯(lián)接刻度，確定其參考相電壓a，根據(jù)變壓器一次相電壓A與二次相電壓b反方向，轉(zhuǎn)動同步盤使之對應(yīng)，則同步線電壓刻度UT1ab指向原盤的刻度2，如圖15所示。
變壓器一、二次繞組聯(lián)結(jié)方式和同名端如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種同步分析盤，它有原盤(1)，其特征是在原盤(1)上有與之同心安裝、可相對轉(zhuǎn)動的同步盤(3)；其中原盤(1)有由變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度、變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度和變壓器一次線電壓刻度和相電壓刻度、三相電源正弦電壓相量刻度、電力電子主電路晶閘管器件刻度組成的原盤指示單元；同步盤(3)有由指示同步電壓刻度、與最小控制角αm in和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度的同步盤指示單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步分析盤，其特征是在原盤(1)和同步盤(3)間有可相對轉(zhuǎn)動的副盤(2)，其上有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應(yīng)滯后角度數(shù)刻度的副盤指示單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步分析盤，其特征是所述原盤指示單元中，變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度，它為鐘表刻度0-11，分別對應(yīng)三相變壓器繞組的不同組別數(shù)；變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A，它們是與刻度0對應(yīng)的同一半徑；變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度，它包括三角形和星形聯(lián)接刻度單元和圖形指示單元；三相電源正弦電壓相量刻度，它包括彼此相差120°的三相電源正弦相電壓A、B、C，它們分別是對應(yīng)刻度0、4、8并順時針分布的半徑，以及同樣彼此相差120°的三相電源正弦反向相電壓-A、-B、-C，它們是與刻度6、10、2對應(yīng)并順時針分布的半徑；電力電子主電路晶閘管器件刻度，它表示晶閘管三相全控橋中的器件VT1-VT6所對應(yīng)的電壓相量，其中VT1、VT3、VT5彼此相差120°，是與刻度0、4、8對應(yīng)并順時針分布的半徑，VT2、VT4、VT6彼此相差120°，是與刻度2、6、10對應(yīng)并順時針分布的半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步分析盤，其特征是所述變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度中，刻度0、2、4、6、8、10分別對應(yīng)變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯(lián)結(jié)方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對應(yīng)變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯(lián)結(jié)方式；所述變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度中的聯(lián)接刻度單元分為三角形單元和星形單元，三角形單元是由0-o-10組成的三角形，其中與刻度0對應(yīng)的相電壓刻度半徑A表示左三角形接法中的一個相電壓A；由刻度10指向刻度0的相量弦A對應(yīng)右三角形接法中的一個相電壓A；星形單元則為與刻度1、5、9對應(yīng)的各相電壓，其中與刻度1對應(yīng)、落后變壓器一次線電壓刻度半徑AB30°的為星形接法中的相電壓A；圖形指示單元為十二對與對應(yīng)變壓器實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相應(yīng)的三角形組成，其中刻度3、4、5、9、10、11對應(yīng)左、右兩三角形聯(lián)結(jié)；刻度0對應(yīng)兩右三角形聯(lián)結(jié)，刻度6對應(yīng)兩左三角形聯(lián)結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步分析盤，其特征是所述左三角形聯(lián)結(jié)指以與刻度0所對應(yīng)的半徑即相電壓刻度A表示三角形接法中的相電壓A，其方向向上時，0-O-10構(gòu)成的三角形一個角指向左側(cè)，并按順時針方向依次為A、B、C相量，即相量A的頭接相量C的尾；所述右三角形聯(lián)結(jié)指，相量弦0-10垂直向上時作為A相量，0-10-O組成的三角形一個角指向右側(cè)，按順時針方向依次為A、B、C相量，即相量A的頭接相量B的尾；左三角形和右三角形接法與變壓器實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步分析盤，其特征是所述變壓器二次線電壓刻度為刻度半徑ab，相電壓刻度為刻度半徑a，變壓器二次線電壓刻度ab的起始角度超前相電壓刻度a的起始角度30°；變壓器二次線電壓刻度ab和相電壓刻度a分別對應(yīng)各自的滯后角度數(shù)刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°順時針均勻分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步分析盤，其特征是所述同步電壓刻度包括同步相電壓刻度和同步線電壓刻度，其中半徑UT1a為同步相電壓刻度，該刻度同時還與其他相同步相電壓中的UT1刻度重合，其他相同步相電壓UT1-UT6是彼此相差60°并順時針均勻分布的半徑；同步線電壓刻度UT1ab是超前同步相電壓刻度UT1a30°的刻度半徑；變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度包括三角形和星形聯(lián)接刻度，其中三角形聯(lián)接刻度是以同步線電壓UT1ab作為一邊構(gòu)成變壓器繞組的三角形接法，其中同步線電壓刻度半徑UT1ab表示相電壓a，該相電壓a的頭端接相電壓c的尾端，構(gòu)成左三角形聯(lián)結(jié)方式；同時該三角形中與半徑方向垂直的邊也表示相電壓a，該相電壓的頭端接相電壓b的尾端，構(gòu)成右三角形接法；所述星形聯(lián)接刻度為在上述三角形聯(lián)接刻度中可將各頂點(diǎn)聯(lián)成星形接法，其中與刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其余按相差120°順時針分布分別為相電壓刻度b、c；限制電壓刻度，它是分別與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度半徑U1α～U6α和U1β～U6β，其中U1α超前UT1a60°角，U1α～U6α彼此間隔60°角順時針均勻分布；U1β落后UT1a60°角，U1β～U6 β彼此間隔60°角順時針均勻分布。
8.一種基于電壓相量的三相變壓器組別判定方法，其特征是它包括如下步驟(1)將原盤的變壓器一次線電壓刻度半徑AB、相電壓刻度半徑A向上，再根據(jù)已知的三相變壓器一次聯(lián)接方式，確定采用原盤變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度中的三角形刻度單元或星形刻度單元；(2)若已知為三相變壓器一次側(cè)為三角形接法，則根據(jù)已知的其是左三角形聯(lián)接或右三角形聯(lián)接，選定三角形聯(lián)接刻度中相應(yīng)參考相電壓A；若已知變壓器一次為星形接法，則選定星形聯(lián)接刻度中的相電壓A為參考相電壓；(3)根據(jù)已知變壓器二次聯(lián)接方式，確定采用變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度中的三角形聯(lián)接刻度或星形聯(lián)接刻度；(4)若變壓器二次為三角形聯(lián)接，則根據(jù)其是左三角形聯(lián)接或右三角形聯(lián)接，確定參考相電壓a；若變壓器二次為星形聯(lián)接，則選定星形聯(lián)接刻度，取定參考相電壓a；(5)根據(jù)三相變壓器副邊相電壓a或b或c和原邊相電壓A的相位關(guān)系，旋轉(zhuǎn)同步盤，使之相對應(yīng)；(6)同步盤上的同步線電壓刻度UT1ab指向的原盤變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度即為變壓器的聯(lián)結(jié)組別。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于電壓相量的三相變壓器組別判定方法，其特征是在步驟(5)中兩相量方向相同時，相電壓符號與同名端標(biāo)在一起；兩相量方向相反時，相電壓符號與同名端不能標(biāo)在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同步分析盤及其基于電壓相量判定三相變壓器組別的方法。它解決了目前教學(xué)中缺乏直觀實(shí)物，學(xué)生不易理解三相正弦電源相量關(guān)系，國際上通用的電勢分析變壓器組別的方法難以掌握的問題，具有結(jié)構(gòu)合理，使用方便，形象直觀，易于理解等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為它有原盤，其特征是在原盤上有與之同心安裝、可相對轉(zhuǎn)動的同步盤；其中原盤有由變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度、變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度和變壓器一次線電壓刻度和相電壓刻度、三相電源正弦電壓相量刻度、電力電子主電路晶閘管器件刻度組成的原盤指示單元；同步盤有由指示同步電壓刻度、與最小控制角α
文檔編號G06C3/00GK1696862SQ20051004323
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月12日
發(fā)明者張慶范, 崔納新, 金萍, 張博, 王秀琴 申請人:山東大學(xué)