绕组变压器、自耦变压器、互感器.ppt

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 ka= U1/U2=Nab/Nbc 2、磁势平衡： I1Nac+(I1+I2)Nbc=I0Nab I1(Nab-Nbc)+(I1+I2)Nbc=I0Nab I1Nac+IcbNbc=0 IacNac=-IcbNbc I1Nab+I2Nbc=0 I1/I2= -Nab / Nac= -1 / ka 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,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 Sdc=S(1-1/ka) 传导容量 Scd=S1/ka,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/ka)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/ka)越小则省材越多，所以适合于ka接近于1的情况。 I2=I1+Ibc 此式由相量式转换为代数式是成立的 S2=U2I2=U2I1(传导容量) + U2Ibc (电磁容量)各占百分比： Scd/S2 = I1/I2 = 1/ka Sdc/S2=1-Scd/S2=1-1/ka,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：,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： k12= N1/N2 U1 / U20 k13= N1/N3 U1 / U1 k23= N2/N3 U20 / U30 负载运行时若不计空载电流 I0 ， 则变压器的磁势平衡方程为 I1N1+I2N2+I3N3=0 I1+I2/k12+I3/k13=0 I1+I2+I3=0,简化等效电路中的 Z1=R1+jX1 为一次侧的阻抗，Z2=R2+jX2为二次侧折算到一次侧的阻抗；Z3=R3+jX3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 Zk12=Rk12+jXk12= (R1+R2) + j(X1+X2) 绕组1加电压，绕组3短路，绕组2开路 Zk13=Rk13+jXk13=(R1+R3)+j(X1+X3) 绕组2加电压，绕组3短路，绕组1开路 Zk23=Rk23+jXk23=(R2+R3)+j(X2+X3),R1=1/2(Rk12+Rk13-Rk23) X1=1/2 (Xk12+Xk13-Xk23) R2=1/2(Rk12+Rk23-Rk13) X2=1/2 (Xk12+Xk23-Xk13) R3=1/2(Rk13+Rk23-Rk12) X3=1/2(Xk13+Xk23-Xk12) 知道参数后就可以根据等效电路计算特性了。,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I1/I2=N2/N1=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