绕组变压器自耦变压器互感器

第,8,章三绕组变压器、自耦变压器、互感器,8-1,自耦变压器,（,Autoformer,),一、定义,原、副方绕组有共同部分的变压器称为自耦变压器。,从双绕组变压器到自耦变压器,二、特点,1,、变比,k,a,=U,1,/U,2,=N,ab,/,N,bc,2,、磁势平衡：,I,1,N,ac,+(I,1,+I,2,)N,bc,=I,0,N,ab,I,1,(N,ab,-N,bc,)+(I,1,+I,2,)N,bc,=I,0,N,ab,I,1,N,ac,+I,cb,N,bc,=0,I,ac,N,ac,=-,I,cb,N,bc,I,1,N,ab,+I,2,N,bc,=0,I,1,/I,2,=-N,ab,/,N,ac,=-1/k,a,也就是在忽略激磁电流后一个绕组本身的两段存在着磁势平衡。,3,、易制成调压器,1,）由原边直接传到副边的容量称为传导容量，它既不消耗材料，也不产生损耗,2,）绕组通过电磁作用得到的容量称为电磁容量，也叫绕组容量,3,）自耦变压器额定运行时的额定容量为传导容量和电磁容量之和,4,）自耦变压器的电磁容量与额定容量的比值称为效益系数,定义,：,绕组容量,额定容量,传导容量,效益系数,=,=,绕组容量,额定容量,额定容量,实例,:,越接近,1,越小,电磁容量,(,绕组容量,),越小,传导容量越大,节材效果越明显。,三、传导容量和电磁容量,电磁容量,S,dc,=S,(1-1/k,a,),传导容量,S,cd,=S,1/k,a,自耦变压器电流之关系,可见两段绕组的容量均只有变压器容量,(1-1/k,a,),倍。,自耦变压器不仅可以省去一个绕组，而且其绕组容量要比相应的双绕组变压器小，这样就减少铁、铜等材料，缩小尺寸。,(1-1/k,a,),越小则省材越多，所以适合于,k,a,接近于,1,的情况。,I,2,=I,1,+I,bc,此式由相量式转换为代数式是成立的,S,2,=U,2,I,2,=U,2,I,1,(,传导容量,)+U,2,I,bc,(,电磁容量,),各占百分比：,S,cd,/S,2,=I,1,/I,2,=1/k,a,S,dc,/S,2,=1-S,cd,/S,2,=1-1/k,a,主要用在高压电力系统中两个电压相差不大的电网上，小容量自耦变压器也被用作实验室中的调压设备。,总 结,用途：,优点：,比双绕组电力变压器省材料，成本低，效率高。越接近,1,越小,电磁容量,(,绕组容量,),越小,节材效果越明显,.,缺点：,1,）短路阻抗标幺值比双绕组小，短路电流较大,。,2,）由于自耦变压器原副边有电的直接联系，高压边过电压时，低压边也产生严重的过电压，两边均需要装设避雷器。,8-2,三绕组变压器,一、结构和用途,三绕组变压器的每相有,3,个绕组，当一次绕组接到交流电源后，另外,2,个绕组就感应出不同的电势，这种变压器用于需要,2,种不同电压等级的负载。,发电厂和变电所通常出现三种不同等级的电压，所以三绕组变压器在电力系统中应用比较广泛。,每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。为了绝缘使用合理，通常把高压绕组放在最外层，中压和低压绕组放在内层。,额定容量是指容量最大的那个绕组的容量，一般容量的百分比按高中低压绕组有三种形式,100/100/50,、,100/50/100,、,100/100/100,。,基本分析方法和思路,磁动势平衡：,主磁通感应电动势可表示为：,自漏磁通感应的电动势可表示为：,还有两两绕组之间的互漏磁通，比如某绕组电流,产生的和另一个绕组交链的互漏磁通会在这个绕,组中感应电动势，也可用负的漏电抗压降表示：,二次绕组电流 产,生的与一次绕组交链,的互漏磁 在一次,绕组中感应电动势,互漏磁通感应电动势说明：,二、特性,3,个变比：,k,12,=N,1,/N,2,U,1,/U,20,k,13,=N,1,/N,3,U,1,/U,1,k,23,=N,2,/N,3,U,20,/U,30,负载运行时若不计空载电流,I,0,，,则变压器的,磁势平衡方程,为,I,1,N,1,+I,2,N,2,+I,3,N,3,=0,I,1,+I,2,/k,12,+I,3,/k,13,=0,I,1,+I,2,+I,3,=0,简化等效电路中的,Z,1,=R,1,+jX,1,为一次侧的阻抗，,Z,2,=R,2,+jX,2,为二次侧折算到一次侧的阻抗；,Z,3,=R,3,+jX,3,为三次侧折算到一次侧的阻抗，六个参数可以根据稳态短路试验求得。,绕组,1,加电压，绕组,2,短路，绕组,3,开路,Z,k12,=R,k12,+jX,k12,=(R,1,+R,2,)+j(X,1,+X,2,),绕组,1,加电压，绕组,3,短路，绕组,2,开路,Z,k13,=R,k13,+jX,k13,=(R,1,+R,3,)+j(X,1,+X,3,),绕组,2,加电压，绕组,3,短路，绕组,1,开路,Z,k23,=R,k23,+jX,k23,=(R,2,+R,3,)+j(X,2,+X,3,),R,1,=1/2(R,k12,+R,k13,-R,k23,),X,1,=1/2(X,k12,+X,k13,-X,k23,),R,2,=1/2(R,k12,+R,k23,-R,k13,),X,2,=1/2(X,k12,+X,k23,-X,k13,),R,3,=1/2(R,k13,+R,k23,-R,k12,),X,3,=1/2(X,k13,+X,k23,-X,k12,),知道参数后就可以根据等效电路计算特性了,。,三绕组变压器等效电路,称为等效电抗。,其中,：,称为等效阻抗,注意,：,等效电路的电抗是,等效电抗,，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。磁路主要经空气闭合，等效电抗为常数。,8-3,互感器,互感器属测量装置，按变压器原理工作。,电力系统中的大电流、高电压有时无法直接用普通的电流表和电压表来测量，必须通过互感器将待测电量按比例减小后测量。,互感器具有,2,种作用：将高电量转换为能用普通标准仪表测量的电量,1A/5A/100V/500V;,将仪表与高压电路隔离，保证仪表及人身安全。,一、电流互感器,一次侧只有,1,到几匝，导线截面积大，串入被测电路。二次侧匝数多，导线细，与阻抗较小的仪表（电流表、功率表的电流线圈）构成闭路。,电流互感器的运行情况相当于二次侧短路的变压器，一般选择很低的磁密,(0.08-0.1)T,，并忽略励磁电流，则,I,1,/I,2,=N,2,/N,1,=k,。,励磁电流是误差的主要根源。,0.2/0.5/1/3,，,1,表示变比误差不超过,1%,。,注意事项,：,副边绕组必须可靠接地，以防止由于绝缘损坏后，原边高电压传入危及人身安全。,副边绝对不容许开路。开路时互感器成了空载状态，磁通高出额定时许多,(1.4-1.8T),，除了产生大量铁耗损坏互感器外，还在副边绕组感应出危险的高压，危及人身安全。,二、电压互感器,电压互感器的运行情况相当于二次侧开路的变压器，其负载为阻抗较大的测量仪表。,副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感器误差之源。,电压互感器副边不能接过多的负载；且要求铁心不饱和,(0.6-0.8T),。,注意事项：副边绕组连同铁心必须可靠接地。副边绝对不容许短路。,三相分裂绕组变压器,分裂变压器是多绕组变压器中的一种特殊形式，和普通多绕组变压器不同点在于：它的低压绕组中有一个或几个绕组分裂成额定容量相等的几个支路，这几个支路没有电气上的联系，而仅有较弱的磁的联系。在电力系统中，用得比较多的是双绕组双分裂变压器，它有一个高压绕组和两个分裂的低压绕组，分裂绕组的额定电压和额定容量相同，它们的总容量等于变压器的总容量。,低压线圈分裂后，可以大大地增加高压线圈与低压线圈各分裂部分之间，以及低压线圈分裂后的各部分之间的短路阻抗值，这对限制网络的短路电流，节省建设投资与占地面积有着一定的实际经济意义，因而分裂变压器正在电力工业中被广泛采用。分裂变压器与普通变压器，按其结构看，几乎没有什么区别,其区别仅仅是在各铁芯柱上的低压圈线本身，没有串联或并联而将其始端和终端各自引出，无论采取哪种结构方式，其分裂的二次绕组之间磁的耦合是比较弱的，,对分裂变压器的基本要求是,：,1),低压绕组线圈分裂的几个部分与高压线圈的绝缘结构，要求有足够的电气强度；,2),低压线圈每一部分与高压线圈之间的阻抗值要相等；,3),使用时，低压线圈的每一部分可分别接到发电机或电动机上，且可同时运行，也可单独运行，具有相同额定电压的分裂线圈可以并联运行；,4),结构要简单，尽可能接近无分裂线圈变压器的结构。,当然，分裂变压器比起普通,(,无分裂,),变压器,(,在相同容量、电压等级、调压范围及级数，总损耗和短路电压等情况下,),相比,材料消耗较多,(,包括硅钢片、线圈用铜,铝,量等,),从而使变压器的成本有所增加。,厂用变压器采用分裂变压器后的运行特性,1),降低厂用母线上的短路电流，减少对电气设备的短路冲击。,2),减少厂用母线电压的波动,3),有利于厂用电动机成组自起动,