第七章自耦变压器

.一次侧和二次侧共用一部分绕组的变压一次侧和二次侧共用一部分绕组的变压器称为自耦变压器。器称为自耦变压器。.一、结构特点与用途 自耦变压器实质上是一个单绕组变压器，原、副边之间不仅有磁的联系，而且还有电的直接联系。自耦变压器每一个铁心柱上套着两个绕组，两绕组串联，绕向一致。.自耦变压器自耦变压器w 绕组绕组ax是一、二次侧是一、二次侧共用的，称为公共绕共用的，称为公共绕组，其匝数为组，其匝数为N2。w 与公共绕组串联的绕与公共绕组串联的绕组组Aa，称为串联绕组，称为串联绕组，其匝数为其匝数为N1。w 绕组绕组Aa与与ax的绕向相的绕向相同。同。单相自耦变压器单相自耦变压器.1U2UAXax1I2IN1N1N2N2实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器仅仅绕组改接法，双绕组变压器可以变为自耦仅仅绕组改接法，双绕组变压器可以变为自耦变压器，功率可以增大数倍甚至十倍！变压器，功率可以增大数倍甚至十倍！实例：假设图示实例：假设图示双绕组变压器双绕组变压器.实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(2)AXaxAax分析从双绕组变压器到自耦变压器哪些量改变了，哪些量没有变化?(主要分析原副边电压与电流的变化情况)1U2U1U1N2N.AXax1I2I1 1220N IN I.AXax1U1 120N IN I1I2II1,II.1EAXax2E1U112UEE220V20V200V200V.AXax1U1I2II与双绕组变压器类似，与双绕组变压器类似，原绕组原绕组 ，时，副绕组时，副绕组 ，。于是负。于是负载电流载电流 。220V10A200V1A11A原边输入容量原边输入容量副边输出容量副边输出容量220 102200VA200 112200VA.1U2UAXax1II2I1U2U1IIAX2Iax1E2E111222AaaxaxUI ZIZEEUEIZ11212222()1AUEENNkUEN1U2U1IIAX2Iax1E2E0F11I N2IN112012()I NININN1120I NIN00I 211AIIII k 结论：自耦变压器负载运行时，原、副边结论：自耦变压器负载运行时，原、副边 电压之比近似等于副、原边电流之电压之比近似等于副、原边电流之 比，这点与双绕组变压器一样。比，这点与双绕组变压器一样。1112(1)AI NII kN 1 12112 1()NAAaAaSU IUUIUIU ISS电磁传导1U2U1IIAX2Iax1E2E20 10200 102200VA20 10200VA双绕组变压器原边输入容量双绕组变压器原边输入容量原边输入容量原边输入容量220 102200VA实例实例:1EAXax2E1Uxyk效益系数效益系数 =绕组容量绕组容量额定容量额定容量额定容量额定容量额定容量额定容量 传导容量传导容量1 12 11 111xyAU IU IkU Ik 绕组容量绕组容量1AaNxyNAUIk Sxyk0.0909 2200200VA200 1200axxyNAVUAIk S 20 10200VA实例实例:1.1,0.091Axykk1EAXax2E1U.AkxykNAxyNASSSk SS电磁传导传导22axUEIZ22AAAaxk Uk Ek IZAk 同乘2212AaxAaxUEk IZEEk IZ1112AaaxUI ZIZEE 代入代入得得121(1)AaaxAUUI ZIZk 1(1)AII k 2121122121(1)(1)AaaxAAaaxAkAUUI ZI ZkUI ZZkUI Z 1IkR1U2UkjXLZ2(1)kAAaaxAZZZk.kUkI2N1NaxZAaZAXxaAXkIkU2(1)AaaxAZZk.kUkI2N1NaxZAaZAXxa2(1)kAAaaxAkZZZkZ1xykkAkANAxykkNZZZkZZZ1211111NANNNAaNxyNNZUIZUINk.kUkI2N1NaxZAaZAXxakIkU221(1)AaaxAAZZkk221(1)kkAAaaxAkAUZZZkIk.2N1NaxZAaZxakIkU22211()()1kkaxAaaxAakAUNZZZZZINk2222(1)1(1)kAAxykAAZkkZkkkAkANAxykkNZZZkZZZ.Akxyk.通常以最大的绕组容量命名三绕组变压器的通常以最大的绕组容量命名三绕组变压器的额定容量额定容量S SN N。一般工作情况下，三绕组的任意一个（或两个）一般工作情况下，三绕组的任意一个（或两个）绕组都可以作为原绕组，而其它的两个（或一个）则绕组都可以作为原绕组，而其它的两个（或一个）则为副绕组。为副绕组。二、用途及绕组容量问题二、用途及绕组容量问题100 100 100100 50 100100 100 50三绕组变压器可以直接连接三个不同电压等级的电网。三绕组变压器可以直接连接三个不同电压等级的电网。1I2I3I1s3s2sN1N1N2N2N3N3m12s23s31s112233.1 1223 300N IN IN IF111122223333sssEjI XEjI XEjI X 、010203EEE、.2122131331ssEjI XEjI X 、1211232332ssEjI XEjI X 、1311323223ssEjI XEjI X 、.12s2I11223321sE21sE2I12s21221sEjI X 2121,sXM1212112212sssNMN Ni.22222211233202UI RjI XjI XjI XE+33333311322303UI RjI XjI XjI XE+1111112131011111122133101ssUI RjI XEEEI RjI XjI XjI XE+111222NUkNU222333NUkNU111333NUkNU1N2N3N1U2U3U.2233121311,IIIIkk21223133,Uk UUk U22221222331333,XkXXkX121212Xk X131313312312 132332,Xk XXXk k XX2221223133,RkRRkR2121,sXM1212112212sssNMN Ni112112211221ssN NXXN N.11111122133101UI RjI XjI XjI XE+22222211233202UI RjI XjI XjI XE+33333311322303UI RjI XjI XjI XE+1230III.122211UUI ZI Z+133311UUI ZI Z+312III 213III 121111123123122222312312()()()UUI RjIXXXXI RjIXXXX+-+-131111123123133333123123()()()UUI RjI XXXXI RjIXXXX+-+-.111222333ZRjXZRjXZRjX111231231XXXXX+-222312312XXXXX+-333122331XXXXX+-122211UUI ZI Z+133311UUI ZI Z+1U/2U/3U1jX1R/2R/2jX/3jX/3R1I/2I/3I三绕组变压器等效电路三绕组变压器等效电路.111222333ZRjXZRjXZRjX111231231XXXXX+-222312312XXXXX+-333122331XXXXX+-注意注意：等效电路的电抗是等效电路的电抗是等效电抗等效电抗，不是各绕组本，不是各绕组本身的漏抗，它们综合反映自漏抗与互漏抗的影响。磁身的漏抗，它们综合反映自漏抗与互漏抗的影响。磁路主要经空气闭合，等效电抗为常数。路主要经空气闭合，等效电抗为常数。.7.3电压互感器和电流互感器电压互感器和电流互感器 扩大常规仪表的量程；扩大常规仪表的量程；使测量回路与被测系统隔离，以保障工作人使测量回路与被测系统隔离，以保障工作人员和测试设备安全；员和测试设备安全；由互感器直接带动继电器线圈，为各类继电由互感器直接带动继电器线圈，为各类继电保护提供控制信号，也可以经过整流变换成直保护提供控制信号，也可以经过整流变换成直流电压，为控制系统或微机控制系统提供控制流电压，为控制系统或微机控制系统提供控制信号。信号。.测量系统使用的电压互感器，其次级侧额定电测量系统使用的电压互感器，其次级侧额定电压都统一设计成压都统一设计成100100V V；电流互感器次级侧额定电流互感器次级侧额定电流都统一设计成电流都统一设计成5 5A A或或1 1A A。互感器主要性能指标是互感器主要性能指标是测量精度测量精度，要求转换值，要求转换值与被测量值之间有良好的线性关系。与被测量值之间有良好的线性关系。电压互感器规定了电压互感器规定了0.20.2、0.50.5、l l、3 3等四个标准等四个标准等级等级 电流互感器分为电流互感器分为0.20.2、0.50.5、l.0l.0、3.03.0和和10.0 10.0 五个标准等级五个标准等级7.3电压互感器和电流互感器电压互感器和电流互感器.电压互感器电压互感器 高压绕组接到被测量系统的电压线路上，低压绕组接到测量仪表的电压线圈。如仪表的个数不止一个、则各仪表的电压线圈都应并联。.电压互感器的误差来源电压互感器的误差来源 变比误差：指U2与U1的代数差值。负载的大小与所接仪表的数量有关，电压互感器本身有激磁电流和漏阻抗压降存在。这时，U2U1，出现变比误差。相角误差：U2与U1不同相，相角误差表示为-U2与U1的相位差。从双绕组变压器的相量图分析从双绕组变压器的相量图分析.减小误差的措施减小误差的措施 使用要求测试仪表有高阻抗，次级侧电流较小，接近于空载状态。电压互感器所能连接的仪表数量要受额定容量的限制。制造减小互感器的激磁电流和漏阻抗。铁芯通常采用铁耗小的高级硅钢片；磁路应处于不饱和状态，工作磁密一般为0.60.8T；使磁路有较小的间隙；采用较粗导线以减小电阻，使有较小的漏阻抗。.特别注意：特别注意：（电压互感器）（电压互感器）次级侧绝对不允许短路，因短路电流将引起绕组发热，有可能破坏绕组绝缘电阻，导致高电压侵入低压回路，危及人身和设备安全。互感器铁芯和次级绕组的一端必须可靠接地。.电流互感器电流互感器 初级绕组匝数较少，一般只有一匝或几匝，而次级绕组的匝数较多。初级绕组串联在被测线路中，次级绕组接至电流表，或功率表的电流线圈，或电度表的电流线圈。各测量仪表的电流线圈应串联连接。由于电流线圈的电阻值很小，电流互感器可视为处于短路运行电流互感器可视为处于短路运行状态的变压器状态的变压器。.特别注意特别注意 不允许电流互感器的次级侧开路次级侧开路，初级侧电流将全部为激磁电流，使铁芯过饱和，铁耗将急剧增大，引起互感器严重发热。次级绕组匝数较多，次级绕组突然开路，将感应较高的电压，对操作人员有极大危险。电流互感器次级绕组的一端以及铁芯均应可靠接地。.三绕组变压器采用具有自感和互感的电路来进行分析，得到变压器的基本方程式、等效电路和相量图 与双绕组变压器不同：等效电路中的x1、x2、x3是组合电抗，不代表各绕组的漏抗。在用标么值表示时，一律以变压器的额定容量作为基值容量。自耦变压器初级、次级绕组间不仅有磁的联系，还有电的联系。其功率的传递包括：通过电磁感应关系传递的电磁功率为(1-1/kA)SN，直接传导的功率为(1/kA)SN。.通过电磁作用传递的功率(又称计算功率)越小，其尺寸和损耗亦越小，自耦变压器的优点越突出。但由于短路阻抗标么值较小，短路电流较大。电压互感器和电流互感器的工作原理同变压器。在使用时应将次级侧的一端及铁芯接地。在初级侧接电源时，电压互感器的次级侧不允许短路，而电流互感器的次级侧则绝对不允许开路。