同步分析盘及基于电压相量的三相变压器组别判定方法

专利名称：同步分析盘及基于电压相量的三相变压器组别判定方法
技术领域：
本发明涉及一种电压相量关系的教学分析装置，尤其涉及一种用于电工理论和电力电子电路理论中，采用电压相量判定三相变压器组别的方法及其同步分析盘。
背景技术：
在电工理论中，单位旋转相量反映了三相电源的正弦电压相量关系，而电力电子电路与三相正弦电源相量存在着一定的对应关系，这样就把电工理论与电力电子技术联系在了一起。由于对三相电源相量及波形的印象和理解缺乏直观简便的设备，使得该问题成为教学的难点，不易为同学们掌握。而同步分析也是《电力电子技术》、《半导体变流技术》课程教学中的一大难点，同样不易被同学理解和掌握，长期以来一直困扰着同学们的学习，直接影响着教学效果和质量。而且目前国际上通用的三相变压器高、低压绕组“线电势”的相位关系标志三相变压器联接组别的时钟表示法，但这种线电势相量不能直观反映变压器绕组的实际接线，且在实际应用中难以掌握，不仅学生不易理解，在工程中也不易运用。

发明内容
本发明就是为了解决上述问题，提供一种具有结构合理，使用方便、形象直观等优点的同步分析盘，它根据电压相量利用同步分析盘判定变压器组别，便于学生掌握。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案一种同步分析盘，它有原盘，其特征是在原盘上有与之同心安装、可相对转动同步盘；其中原盘有由变压器绕组联结钟点数刻度、变压器绕组联结方式刻度和变压器一次线电压刻度和相电压刻度、三相电源正弦电压相量刻度、电力电子主电路晶闸管器件刻度组成的原盘指示单元；同步盘有由指示同步电压刻度、与最小控制角αmin和最小逆变角βmin相应的限制电压刻度及变压器二次绕组联接方式刻度的同步盘指示单元。
在原盘和同步盘间有可相对转动的副盘，其上有由变压器二次线电压刻度和相电压刻度及其相应滞后角度数刻度的副盘指示单元。
所述原盘指示单元中，变压器绕组联结钟点数刻度，它为钟表刻度0-11，分别对应三相变压器绕组的不同组别数；变压器一次线电压刻度为刻度半径AB、相电压刻度为刻度半径A，它们是与刻度0对应的同一半径；变压器绕组联结方式刻度，它包括三角形和星形联接刻度单元和图形指示单元；三相电源正弦电压相量刻度，它包括彼此相差120°的三相电源正弦相电压A、B、C，它们分别是对应刻度0、4、8并顺时针分布的半径，以及同样彼此相差120°的三相电源正弦反向相电压-A、-B、-C，它们是与刻度6、10、2对应并顺时针分布的半径；电力电子主电路晶闸管器件刻度，它表示晶闸管三相全控桥中的器件VT1-VT6所对应的电压相量，其中VT1、VT3、VT5彼此相差120°，是与刻度0、4、8对应并顺时针分布的半径，VT2、VT4、VT6彼此相差120°，是与刻度2、6、10对应并顺时针分布的半径。
所述变压器绕组联结钟点数刻度中，刻度0、2、4、6、8、10分别对应变压器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10联结方式，刻度1、3、5、7、9、11分别对应变压器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11联结方式；所述变压器绕组联结方式刻度中的联接刻度单元分为三角形单元和星形单元，三角形单元是由0-o-10组成的三角形，其中与刻度0对应的相电压刻度半径A表示左三角形接法中的一个相电压A；由刻度10指向刻度0的相量弦A对应右三角形接法中的一个相电压A；星形单元则为与刻度1、5、9对应的各相电压，其中与刻度1对应、落后变压器一次线电压刻度半径AB30°的为星形接法中的相电压A；图形指示单元为十二对与对应变压器实际联结方式相应的三角形组成，其中刻度3、4、5、9、10、11对应左、右两三角形联结；刻度0对应两右三角形联结，刻度6对应两左三角形联结。
所述左三角形联结指以与刻度0所对应的半径即相电压刻度A表示三角形接法中的相电压A，其方向向上时，0-O-10构成的三角形一个角指向左侧，并按顺时针方向依次为A、B、C相量，即相量A的头接相量C的尾；所述右三角形联结指，相量弦0-10垂直向上时作为A相量，0-10-O组成的三角形一个角指向右侧，按顺时针方向依次为A、B、C相量，即相量A的头接相量B的尾；左三角形和右三角形接法与变压器实际联结方式相对应。
所述变压器二次线电压刻度为刻度半径ab，相电压刻度为刻度半径a，变压器二次线电压刻度ab的起始角度超前相电压刻度a的起始角度30°；变压器二次线电压刻度ab和相电压刻度a分别对应各自的滞后角度数刻度为0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°顺时针均匀分布。
所述同步电压刻度包括同步相电压刻度和同步线电压刻度，其中半径UT1a为同步相电压刻度，该刻度同时还与其他相同步相电压中的UT1刻度重合，其他相同步相电压UT1-UT6是彼此相差60°并顺时针均匀分布的半径；同步线电压刻度UT1ab是超前同步相电压刻度UT1a30°的刻度半径；变压器二次绕组联接方式刻度包括三角形和星形联接刻度，其中三角形联接刻度是以同步线电压UT1ab作为一边构成变压器绕组的三角形接法，其中同步线电压刻度半径UT1ab表示相电压a，该相电压a的头端接相电压c的尾端，构成左三角形联结方式；同时该三角形中与半径方向垂直的边也表示相电压a，该相电压的头端接相电压b的尾端，构成右三角形接法；所述星形联接刻度为在上述三角形联接刻度中可将各顶点联成丫型接法，其中与刻度半径UT1a平行的为相电压刻度a，其余按相差120°顺时针分布分别为相电压刻度b、c；限制电压刻度，它是分别与最小控制角αmin和最小逆变角βmin相应的限制电压刻度半径U1α～U6α和U1β～U6β，其中U1α超前UT1a60°角，U1α～U6α彼此间隔60°角顺时针均匀分布；U1β落后UT1a60°角，U1β～U6β彼此间隔60°角顺时针均匀分布。
一种基于电压相量的三相变压器组别判定方法，其特征是它包括如下步骤(1)将原盘的变压器一次线电压刻度半径AB、相电压刻度半径A向上，再根据已知的三相变压器一次联接方式，确定采用原盘变压器绕组联结方式刻度中的三角形刻度单元或星形刻度单元；(2)若已知为三相变压器一次侧为三角形接法，则根据已知的其是左三角形联接或右三角形联接，选定三角形联接刻度中相应参考相电压A；若已知变压器一次为星形接法，则选定星形联接刻度中的相电压A为参考相电压；(3)根据已知变压器二次联接方式，确定采用变压器二次绕组联接方式刻度中的三角形联接刻度或星形联接刻度；(4)若变压器二次为三角形联接，则根据其是左三角形联接或右三角形联接，确定参考相电压a；若变压器二次为星形联接，则选定星形联接刻度，取定参考相电压a；(5)根据三相变压器副边相电压a或b或c和原边相电压A的相位关系，旋转同步盘，使之相对应；
(6)同步盘上的同步线电压刻度UT1ab指向的原盘变压器绕组联结钟点数刻度即为变压器的联结组别。
在步骤(5)中两相量方向相同时，相电压符号与同名端标在一起；两相量方向相反时，相电压符号与同名端不能标在一起。
本发明以三个同心安装的盘组成快速同步分析盘，并以电压相量取代了传统的利用电势判断变压器绕组联接的方法，它以各相量的尾端为共起点，所表示的联接方式与实际的联接方式相同，并提出了变压器左右三角形联接方式，利用各个盘上不同指示单元内容的组合，不仅反映三相电源属性，以实物的形式加深了学生对三相电源相量及波形的印象和理解，树立了教学的立体感觉而不是凭空想象，还使同步分析这一难点成为“难而不难”的极易理解和掌握的知识，并能迅速判断出变压器的绕组联接方式。快速同步分析盘是看得见、摸得着的教学工具，适用于电类有关专业，对于激发学生学习兴趣、开发学生智力很有好处，提高了教学效果和教学质量，实物轻巧，富有美感，操作简便，以图代文，具有实用和推广价值。


图1为本发明的结构示意图；图2为原盘结构示意图；图3为副盘结构示意图；图4为同步盘结构示意图；图5为变压器一、二次绕组联结方式和同名端结构示意图；图6为Yy形接法相量图；图7为左三角形接法相量图；图8为右三角形接法相量图；图9为Y，y星形接法的相电压、线电压；图10为Y，d左三角形接法的相电压、线电压；图11为Y，d右三角形接法的相电压、线电压；图12为第一实施例结构示意图；图13为第二实施例结构示意图；图14为第三实施例结构示意图；图15为第四实施例结构示意图；具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
图1给出了本发明的整体结构示意图。它由三个盘组成，它们同心安装在一起，可相对转动。其直径由原盘1至同步盘3依次减小。在原盘1上有指示变压器绕组联结钟点数刻度、变压器绕组联结方式刻度和变压器一次线电压刻度和相电压刻度、三相电源正弦电压相量刻度、电力电子主电路晶闸管器件刻度原盘指示单元；副盘2上有由变压器二次线电压刻度和相电压刻度及其相应滞后角度数刻度的副盘指示单元；同步盘3上有由指示同步电压刻度、与最小控制角αmin和最小逆变角βmin相应的限制电压刻度及变压器二次绕组联接方式刻度的同步盘指示单元。利用三个盘上指示单元内容的组合，即可对三相电源正弦电压相量关系进行分析。
图2给出了本发明中原盘1的结构示意图。原盘指示单元组成包括变压器绕组联结钟点数刻度，它由钟表刻度0-11组成，其中刻度0、2、4、6、8、10分别对应变压器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10联结方式，刻度1、3、5、7、9、11分别对应变压器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11联结方式；变压器一次线电压刻度AB和相电压刻度A，它们是与刻度0对应的同一半径，分别表示变压器一次线电压和相电压；三相电源正弦电压相量刻度，其中三相电源正弦相电压A、B、C对应的刻度半径彼此间隔120°，分别对应刻度0、4、8沿顺时针分布；三相电源正弦反向相电压-A、-B、-C对应的刻度半径彼此间隔120°，分别与刻度6、10、2对应并顺时针分布；电力电子主电路晶闸管器件刻度是刻度半径VT1-VT6，它们与晶闸管三相全控桥器件的电压相量对应，其中刻度半径VT1、VT3、VT5彼此相差120°，与刻度0、4、8对应并顺时针分布，刻度半径VT2、VT4、VT6彼此相差120°，与刻度2、6、10对应并顺时针分布。变压器绕组联结方式刻度，它包括三角形和星形联接刻度单元和图形指示单元。三角形联接单元由0-o-10三角形组成，其中0-o半径表示三角形接法中的相量A，该相量与变压器一次线电压刻度AB和相电压刻度A重合，将该半径向上后，0-o-10三角形的一个角指向左侧，即构成左三角形接法，其余电压相量B、C按顺时针排列，其规律为相量A的头接相量C；将上述三角形中0-10相量弦向上，表示三角形接法中的相电压A，其余电压相量B、C按顺时针排列，其规律为以相量A的头接相量B的尾，构成右三角形接法。图形指示单元由与钟表刻度0-11对应的十二对三角形组成，与其表示的变压器绕组实际联结方式相对应，其中刻度1、2、7、8对应右、左两三角形联结；刻度3、4、5、9、10、11对应左、右两三角形联结；刻度0对应两右三角形联结，刻度6对应两左三角形联结。
图3为副盘2的结构示意图。根据线电压超前相电压30°的原则，变压器二次线电压刻度ab起始角度超前相电压刻度a起始角度30°，它们分别对应的滞后角度数刻度为0°、30°、60°、90°、120°、150°和180°，顺时针均匀分布，其各角度数与实际变压器绕组接法有关。
图4给出了同步盘3的结构示意图。同步电压刻度分为同步线电压刻度和同步相电压刻度，根据线电压超前相电压30°的原则，同步线电压刻度半径UT1ab逆时针超前同步相电压刻度半径UT1a30°。同时刻度半径UT1a与其他相同步相电压刻度中的刻度半径UT1刻度重合，刻度半径UT1--UT6彼此相差60°顺时针均匀分布。与最小控制角αmin对应的限制电压刻度半径U1 α刻度超前同步相电压刻度UT1a60°，与最小逆变角βmin对应的限制电压刻度U1β刻度落后同步相电压刻度UT1a60°，而刻度半径U1α～U6α间彼此相差60°顺时针均匀分布，刻度半径U1 β～U6β间彼此相差60°顺时针均匀分布。变压器二次绕组联接方式刻度，它包括三角形联接刻度和星形联接刻度，其中三角形联接刻度以同步线电压刻度UT1ab作为一边构成一个三角形联结，其中同步线电压刻度半径UT1ab表示相电压a，该相电压a的头端接相电压c的尾端，构成左三角形联结方式；同时该三角形中与半径方向垂直的边也表示相电压a，该相电压的头端接相电压b的尾端，构成右三角形接法；所述星形联接刻度为在上述三角形联接刻度中可将各顶点联成星形接法，其中与刻度半径UT1a平行的为相电压刻度a，其余按相差120°顺时针分布，分别为相电压刻度b、c。
图5则给出了与原盘上钟点数相对应的变压器联接组别和刻度间的对应关系。
本发明针对目前国际通用的“线电势”相位关系，提出了基于电压相位关系标志三相变压器高、低压绕组联接组别的方法。它把三相高压绕组头、尾端分别标记为A、B、C、和X、Y、Z；三相低压绕组头、尾端分别标记为a、b、c和x、y、z。三相绕组相电压都规定为“从尾端指向头端”，高压绕组相电压从X指向A为AX，三相简记为A、B、C；低压绕组相电压从x指向a为ax，三相简记为a、b、c。
若高、低压绕组的头端A、a标为同极性端，则高、低压绕组相电压A、a同相位，相量方向相同；若高、低压绕组的头端A、a标为异极性端，则高、低压绕组相电压A、a反相位，相量方向相反。
三相变压器每相的相电压即为该相绕组电压，其线电压是指引出端电压，线电压AB就是A与B的电压相量差。下面分别就星形和三角形接法分别描述如下1、星形联接星形联接接线图如图6所示，绕组按相序A、B、C自左至右依次排列，同名端符号分别标在三相绕组头端A、B、C处，三相绕组尾端X、Y、Z联接在一起。在接线图上标出各绕组相电压方向，根据相电压方向画出三相相电压、线电压AB相量图。
相电压为A＝∠0°B＝∠-120°C＝∠-240°线电压为 AB＝A-BBC＝B-CCA＝C-A相量图的特点是三相绕组尾端联接在一起，是等电位的电源零点，相序是顺时针，线电压超前相电压，相量A箭头就是实际绕组A头端。因为同名端符号标在三相绕组的头端A、B、C处，所以A相相量图A方向向上。
在三角形接法中分别有左三角形和右三角形之分。
2、左三角形联接左三角形联接接线图如图7所示，绕组按相序A、B、C自左至右依次排列，同名端符号分别标在三相绕组头端A、B、C处。三相绕组尾端X、Y、Z分别与头端B、C、A联接在一起，即XB、YC、ZA联接在一起。在接线图上标出各绕组相电压方向，根据相电压方向画出三相相电压与线电压AB相量图。
相电压与线电压的关系为
AB＝ABC＝BCA＝C相量图中，三相绕组“A头C尾”联接在一起，相序是顺时针，线电压与相电压同方向，相量A箭头就是实际绕组A头端。因为同名端符号标在三相绕组的头端A、B、C处，所以A相相量图A方向向上。
3、右三角形联接右三角形联接接线图如图8所示，绕组按相序A、B、C自左至右依次排列，同名端符号分别标在三相绕组头端A、B、C处。三相绕组尾端X、Y、Z分别与头端C、A、B联接在一起，即XC、ZB、YA、联接在一起。在接线图上标出各绕组相电压方向，根据相电压方向画出三相相电压与线电压AB相量图。
相电压与线电压的关系为AB＝-BBC＝-CCA＝-A相量图中，三相绕组“A头B尾”联接在一起，相序是顺时针，线电压与相电压同方向，相量A箭头就是实际绕组A头端。因为同名端符号标在三相绕组的头端A、B、C处，所以A相相量图A方向向上。
在三角形联接组别中，“头尾联接”的相量分析方法与三相绕组的实际接线形式相吻合，相量图的“头尾联接”，就是实际三相绕组的“头尾联接”。
在三相变压器的联接组别中，已知三相变压器的绕组接线图与同名端，确定变压器联接组别的方法是分别画出高压(原边)绕组和低压(副边)绕组的电压相量图，由高压绕组AB和低压绕组ab的相位关系确定变压器联接组别的标号。
其具体步骤是1)按已知绕组的头、尾标志联接成所规定的联接法，画出接线图。
2)在接线图上标明相电压与线电压方向。
3)画出高、低压(原、副边)绕组相电压与线电压相量图，令绕组尾端X、x共起点。
4)根据低压绕组相电压a、b、c与高压绕组相电压A的相位关系(同方向或反方向)，确定出ab与AB的相位关系，ab指向的数字即为变压器联接组别的标号。
1、Y，y联接如图9所示接线图，以高压绕组尾端X为公共点，画出变压器原边相电压A与线电压AB相量图，以低压绕组尾端x为公共点，画出变压器副边相电压a、线电压ab相量图，画出变压器副边相电压a、b、c相量图。以原、副边X、x为共起点，原、副边相电压a与A同方向，线电压ab、与AB同方向，则变压器组别为Y，y12。如果相电压a、与A反方向，则线电压ab与AB反方向，变压器组别应为Y，y6，选择b、c相量图与A同方向或反方向，可以得到其它不同Y，y联接组别。
2、Y，d左三角形联接如图10所示接线图，以高压绕组尾端X为公共点，画出原边相电压A与线电压AB相量图，以低压绕组尾端x为公共点，画出副边相电压a、线电压ab相量图，以“A头C尾”联接画出副边相电压a、b、c相量图。以原、副边X、x为共起点，原、副边相电压a、与A同方向，线电压ab与A同方向，则变压器组别为Y，d1。如果相电压a、与A反方向，则线电压ab与A反方向，变压器组别应为Y，d7，如图5(b)所示。选择b、c相量图与A同方向或反方向，可以得到其它不同Y，d联接组别。
3、Y，d右三角形联接如图11所示接线图，以高压绕组尾端X为公共点，画出原边相电压a与线电压AB相量图，以低压绕组尾端x为公共点，画出副边相电压a与线电压ab相量图，以“A头B尾”联接画出副边相电压a、b、c相量图。以原、副边X、x为共起点，原、副边相电压a、与A同方向，线电压ab与b反方向，则变压器组别为Y，d11。如果相电压a、与A反方向，则线电压ab、与b反方向，变压器组别应为Y，d5，选择b、c相量图与A同方向或反方向，可以得到其它不同Y，d联接组别。
在偶数组别中，如果同名端符号标在了副边绕组的尾端x、y、z处，则副边电压相量图的方向应与原边相量图A反相。D，d三角形联接中，只有右三角形接法，变压器的相位关系由同名端极性确定。在齐数组别中，同名端符号标在了副边绕组的头端a、b、c处，D，y、Y，d联接中，既有左三角形又有右三角形，变压器的相位关系由左、右三角形接法确定。
根据上述分析，结合本发明的同步分析盘可形象直观的分析出变压器联结组别，从而方便学生的学习。其使用方法如下(1)将原盘的变压器一次线电压刻度半径AB、相电压刻度半径A向上，再根据已知的三相变压器一次联接方式，确定采用原盘变压器绕组联结方式刻度中的三角形刻度单元或星形刻度单元；(2)若已知为三相变压器一次侧为三角形接法，则根据已知的其是左三角形联接或右三角形联接，选定三角形联接刻度中相应参考相电压A；若已知变压器一次为星形接法，则选定星形联接刻度中的相电压A为参考相电压；(3)根据已知变压器二次联接方式，确定采用变压器二次绕组联接方式刻度中的三角形联接刻度或星形联接刻度；(4)若变压器二次为三角形联接，则根据其是左三角形联接或右三角形联接，确定参考相电压a；若变压器二次为星形联接，则选定星形联接刻度，取定参考相电压a；(5)根据三相变压器副边相电压a或b或c和原边相电压A的相位关系，旋转同步盘，使之相对应；(6)同步盘上的同步线电压刻度UT1ab指向的原盘变压器绕组联结钟点数刻度即为变压器的联结组别。
在步骤(5)中两相量方向相同时，相电压符号与同名端标在一起；两相量方向相反时，相电压符号与同名端不能标在一起。
具体的实施例如下一、Dy组别判定方法实施例一Dy1变压器一次线电压刻度为刻度半径AB、相电压刻度为刻度半径A向上，已知变压器一次三角形为右三角形，选择原盘上的0-10弦作为右三角形接法中的相电压A，选择同步盘上的星形接法刻度，根据一次相电压A与二次相电压a同方向，转动同步盘使星形联接刻度的相量a与原盘上的相电压A同向，则同步盘上的同步线电压刻度UT1ab指向的刻度为1，由此确定变压器组别为Dy1联接，如图12所示。
变压器一、二次绕组联结方式和同名端如图5所示二、Yd组别判定方法实施例二Yd1原盘变压器一次线电压刻度为刻度半径AB、相电压刻度为刻度半径A向上，已知变压器一次为Y形接法，则选定其星形联接刻度，即刻度1所对应的半径为相电压A；已知二次三角形为左三角形，选定同步盘上的三角形联接刻度，确定左三角形的参考相电压a，根据一次相电压A与二次相电压a同方向，转动同步盘使之对应，则同步线电压刻度UT1ab指向的刻度为1，由此确定变压器组别为Yd1，如图13所示。
变压器一、二次绕组联结方式和同名端如图5所示。
三、Dd组别判定方法实施例三Dd2原盘变压器一次线电压刻度为刻度半径AB、相电压刻度为刻度半径A向上，已知变压器一次为右三角形接法，由此选定原盘的三角形联接刻度中0-10弦对应参考相电压A；已知变压器二次三角形为左三角形，由此选定同步盘上的左三角形联接刻度所对应的参考相电压a，根据一次相电压A与二次相电压a同方向，转动同步盘使之对应，则同步线电压刻度UT1ab指向原盘的刻度2，由此确定变压器组别为Dd2，如图14所示。
变压器一、二次绕组联结方式和同名端如图5所示。
四、Yy组别判定方法实施例四Yy2原盘变压器一次线电压刻度为刻度半径AB、相电压刻度为刻度半径A向上，已知变压器一次为星形接法，由此选定原盘的星形联接刻度，确定参考相电压A；已知变压器二次为星形接法，由此选定同步盘的星形联接刻度，确定其参考相电压a，根据变压器一次相电压A与二次相电压b反方向，转动同步盘使之对应，则同步线电压刻度UT1ab指向原盘的刻度2，如图15所示。
变压器一、二次绕组联结方式和同名端如图5所示。
权利要求
1.一种同步分析盘，它有原盘(1)，其特征是在原盘(1)上有与之同心安装、可相对转动的同步盘(3)；其中原盘(1)有由变压器绕组联结钟点数刻度、变压器绕组联结方式刻度和变压器一次线电压刻度和相电压刻度、三相电源正弦电压相量刻度、电力电子主电路晶闸管器件刻度组成的原盘指示单元；同步盘(3)有由指示同步电压刻度、与最小控制角αm in和最小逆变角βmin相应的限制电压刻度及变压器二次绕组联接方式刻度的同步盘指示单元。
2.根据权利要求1所述的同步分析盘，其特征是在原盘(1)和同步盘(3)间有可相对转动的副盘(2)，其上有由变压器二次线电压刻度和相电压刻度及其相应滞后角度数刻度的副盘指示单元。
3.根据权利要求1所述的同步分析盘，其特征是所述原盘指示单元中，变压器绕组联结钟点数刻度，它为钟表刻度0-11，分别对应三相变压器绕组的不同组别数；变压器一次线电压刻度为刻度半径AB、相电压刻度为刻度半径A，它们是与刻度0对应的同一半径；变压器绕组联结方式刻度，它包括三角形和星形联接刻度单元和图形指示单元；三相电源正弦电压相量刻度，它包括彼此相差120°的三相电源正弦相电压A、B、C，它们分别是对应刻度0、4、8并顺时针分布的半径，以及同样彼此相差120°的三相电源正弦反向相电压-A、-B、-C，它们是与刻度6、10、2对应并顺时针分布的半径；电力电子主电路晶闸管器件刻度，它表示晶闸管三相全控桥中的器件VT1-VT6所对应的电压相量，其中VT1、VT3、VT5彼此相差120°，是与刻度0、4、8对应并顺时针分布的半径，VT2、VT4、VT6彼此相差120°，是与刻度2、6、10对应并顺时针分布的半径。
4.根据权利要求3所述的同步分析盘，其特征是所述变压器绕组联结钟点数刻度中，刻度0、2、4、6、8、10分别对应变压器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10联结方式，刻度1、3、5、7、9、11分别对应变压器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11联结方式；所述变压器绕组联结方式刻度中的联接刻度单元分为三角形单元和星形单元，三角形单元是由0-o-10组成的三角形，其中与刻度0对应的相电压刻度半径A表示左三角形接法中的一个相电压A；由刻度10指向刻度0的相量弦A对应右三角形接法中的一个相电压A；星形单元则为与刻度1、5、9对应的各相电压，其中与刻度1对应、落后变压器一次线电压刻度半径AB30°的为星形接法中的相电压A；图形指示单元为十二对与对应变压器实际联结方式相应的三角形组成，其中刻度3、4、5、9、10、11对应左、右两三角形联结；刻度0对应两右三角形联结，刻度6对应两左三角形联结。
5.根据权利要求4所述的同步分析盘，其特征是所述左三角形联结指以与刻度0所对应的半径即相电压刻度A表示三角形接法中的相电压A，其方向向上时，0-O-10构成的三角形一个角指向左侧，并按顺时针方向依次为A、B、C相量，即相量A的头接相量C的尾；所述右三角形联结指，相量弦0-10垂直向上时作为A相量，0-10-O组成的三角形一个角指向右侧，按顺时针方向依次为A、B、C相量，即相量A的头接相量B的尾；左三角形和右三角形接法与变压器实际联结方式相对应。
6.根据权利要求2所述的同步分析盘，其特征是所述变压器二次线电压刻度为刻度半径ab，相电压刻度为刻度半径a，变压器二次线电压刻度ab的起始角度超前相电压刻度a的起始角度30°；变压器二次线电压刻度ab和相电压刻度a分别对应各自的滞后角度数刻度为0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°顺时针均匀分布。
7.根据权利要求1所述的同步分析盘，其特征是所述同步电压刻度包括同步相电压刻度和同步线电压刻度，其中半径UT1a为同步相电压刻度，该刻度同时还与其他相同步相电压中的UT1刻度重合，其他相同步相电压UT1-UT6是彼此相差60°并顺时针均匀分布的半径；同步线电压刻度UT1ab是超前同步相电压刻度UT1a30°的刻度半径；变压器二次绕组联接方式刻度包括三角形和星形联接刻度，其中三角形联接刻度是以同步线电压UT1ab作为一边构成变压器绕组的三角形接法，其中同步线电压刻度半径UT1ab表示相电压a，该相电压a的头端接相电压c的尾端，构成左三角形联结方式；同时该三角形中与半径方向垂直的边也表示相电压a，该相电压的头端接相电压b的尾端，构成右三角形接法；所述星形联接刻度为在上述三角形联接刻度中可将各顶点联成星形接法，其中与刻度半径UT1a平行的为相电压刻度a，其余按相差120°顺时针分布分别为相电压刻度b、c；限制电压刻度，它是分别与最小控制角αmin和最小逆变角βmin相应的限制电压刻度半径U1α～U6α和U1β～U6β，其中U1α超前UT1a60°角，U1α～U6α彼此间隔60°角顺时针均匀分布；U1β落后UT1a60°角，U1β～U6 β彼此间隔60°角顺时针均匀分布。
8.一种基于电压相量的三相变压器组别判定方法，其特征是它包括如下步骤(1)将原盘的变压器一次线电压刻度半径AB、相电压刻度半径A向上，再根据已知的三相变压器一次联接方式，确定采用原盘变压器绕组联结方式刻度中的三角形刻度单元或星形刻度单元；(2)若已知为三相变压器一次侧为三角形接法，则根据已知的其是左三角形联接或右三角形联接，选定三角形联接刻度中相应参考相电压A；若已知变压器一次为星形接法，则选定星形联接刻度中的相电压A为参考相电压；(3)根据已知变压器二次联接方式，确定采用变压器二次绕组联接方式刻度中的三角形联接刻度或星形联接刻度；(4)若变压器二次为三角形联接，则根据其是左三角形联接或右三角形联接，确定参考相电压a；若变压器二次为星形联接，则选定星形联接刻度，取定参考相电压a；(5)根据三相变压器副边相电压a或b或c和原边相电压A的相位关系，旋转同步盘，使之相对应；(6)同步盘上的同步线电压刻度UT1ab指向的原盘变压器绕组联结钟点数刻度即为变压器的联结组别。
9.根据权利要求8所述的基于电压相量的三相变压器组别判定方法，其特征是在步骤(5)中两相量方向相同时，相电压符号与同名端标在一起；两相量方向相反时，相电压符号与同名端不能标在一起。
全文摘要
本发明公开了一种同步分析盘及其基于电压相量判定三相变压器组别的方法。它解决了目前教学中缺乏直观实物，学生不易理解三相正弦电源相量关系，国际上通用的电势分析变压器组别的方法难以掌握的问题，具有结构合理，使用方便，形象直观，易于理解等优点。其结构为它有原盘，其特征是在原盘上有与之同心安装、可相对转动的同步盘；其中原盘有由变压器绕组联结钟点数刻度、变压器绕组联结方式刻度和变压器一次线电压刻度和相电压刻度、三相电源正弦电压相量刻度、电力电子主电路晶闸管器件刻度组成的原盘指示单元；同步盘有由指示同步电压刻度、与最小控制角α
文档编号G06C3/00GK1696862SQ20051004323
公开日2005年11月16日 申请日期2005年4月12日 优先权日2005年4月12日
发明者张庆范, 崔纳新, 金萍, 张博, 王秀琴 申请人:山东大学