三相变压器联结组别时钟序号判断方法的教学研究
一、引言
在三相变压器生产、使用和并联运行[1]中，联结组别的判断起到关键的作用。联结组别包含了三相变压器一、二次绕组的连接形式和时钟序号，时钟序号用来表示一、二次绕组上的交流电压相位关系，如果以角度来表示，我们发现一、二次侧电压的相位差都是30°的倍数，以一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟12点的位置，二次侧的线电压相量作为时针，时针每经过一个时区刚好30°，因此在变压器联结组别的表示中一、二次侧线电压的相位差用时钟来表示，例如60°的相位差我们认为时钟序号是2。在理论教学中，三相变压器的联结组别的时钟序号[2]判断是教学的难点和重点，虽然不同的教材大多都总结了向量法判断联结组别的方法，但因为变压器的同名端、相序、连接形式的多样性，教材中的方法考虑的并不全面，且方法复杂，学生也很难全面正确掌握判别方法。本文就连接组别的判断为广大师生提供一种简单、全面、易行的方法。在以往的各类教材和论文中，联结组别的判断以线电压向量为判断基础，考虑到线电压向量需要考虑两个相电压间的指向问题，容易造成180°的相位差判断错误，本文采用了相电压向量为判断基础，减少了学生因误判断线电压方向造成的时钟序号判断错误的几率。另外本文在针对画三角形连接的向量图时，根据已知结构原理图画左、右等边三角形，这样会减少对画向量图错误的几率。
二、联结组别判断方法
在判断连接组别之前，需掌握三相变压器的连接形式[3]：星形和三角形;掌握向量的画法;对时钟分区有了解。约定三相变压器的绕组按由左向由分别为第一相、第二相和第三相。因为时钟序号只是用来表示三相变压器一、二次侧绕组上的交流电压的相位关系，所以均采用线电压判断和均采用相电压判断结果是相同的，其他教材时钟序号的判断和定义用线电压的向量来做标准，本文将用相电压做判断标准。
判断方法如下：
1.先画向量图
若一、二次侧为星形连接：先将倒星形改成正星形，见图1-1。使第一相垂直水平画出，箭头方向指向同名端所在方位，即同名端的标志在上，箭头向上，标志在下，箭头向下。第二相与第一相顺时针相差120°，箭头与第一相一致，即是指向星形中心，还是指向星形外，第三相与第二相顺时针相差120°，箭头判断与第二相相同。按三相变压器一次绕组连接图将相应相位名称标在箭头处。
若一、二次侧为三角形连接：先将倒三角画为正三角，见图1-2。当同名端标识在上时使第一相垂直水平画出，然后画以此边为一边的等边三角形，第一相的箭头向上。第二相看变压器连接组原理图的第一相与第二相首尾连接线的倾斜方向，连接线向左倾斜，就在第一相直线左侧画等边三角形;连接线向右倾斜，就在第一相直线右侧画等边三角形。箭头方向与第一相方向一致，或皆顺时针指向，或皆逆时针指向，直线首尾相接。按三相变压器二次绕组连接图将相应相位名称标在箭头处。当同名端标识在下时使第一相垂直水平画出，然后画以此边为一边的等边三角形，第一相的箭头向下。第二相看变压器连接组原理图的第一相与第二相首尾连接线的倾斜方向，连接线向左倾斜，就在第一相直线右侧画等边三角形;连接线向右倾斜，就在第一相直线左侧画等边三角形。箭头方向与第一相方向一致，或皆顺时针指向，或皆逆时针指向，直线首尾相接。
图1-1 倒星形变正星形
图1-2 倒三角形变正三角形
图2-1
2.再确定时钟序号
如果三相变压器一、二次侧连接形式相同，则直接以一次侧的A相为12点方向，然后观察二次侧对应A相与一次侧A相的角度差，然后除以30，商为此三相变压器的时钟序号。例如，如果两个A相角度差120°，则时钟序号为4。
如果三相变压器一、二次侧连接形式不同，则找到三角形连接形式向量图的中心，即等边三角形的中点，然后向A相所在箭头画一条直线，这就是A相的相电压的向量方向。然后以一次侧的A相为12点方向，然后观察二次侧A相与一次侧A相的角度差，再除以30，商为此三相变压器的时钟序号。例如，如果两个A相角度差150°，则时钟序号为5。
3.举例说明
（1）（图2-1）
观察上面的两个A相向量（粗线），以A为12点方向，则a在11点方向，因此此题的联结组别为Yd11。
（2）（图2-2）
图2-2
观察上面的两个A相向量（粗线），以A为12点方向，则a在5点方向，因此此题的联结组别为Yd5。
（3）（图2-3）
图2-3
观察上面的两个A相向量（粗线），以A为12点方向，则a在2点方向，因此此题的联结组别为Yy2。
三、结论
本文采用相电压向量作为三相变压器时钟序号判断的基准，在三角形连接时从等边三角形中心向A相取射线得到相电压向量，作为判断基准;本文另一突出特点是在画三角形连接的向量图时，根据已知结构原理图画左、右等边三角形，这样会减少对画向量图错误的几率。这两种方法的应用，将使变压器联结组别判断的教学简单化！
