绕组变压器和自耦变压器.ppt

第四章 三绕组变压器和自耦变压器 （Three winding transformer and auto-transformer）,主要内容：,1.了解三绕组变压器的基本方程并掌握 其等效电路 2. 自耦变压器电压、电流和容量的关系及 等效电路,4-1 三绕组变压器,一、结构特点 每个铁心柱上套有三个不同电压级别的绕组，通常高压绕组放在最外层，低压绕组或中压绕组放在内层。,通常以最大的绕组容量命名三绕组变压器的额定容量SN。,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）则为副绕组。,二、用途及绕组容量问题,三绕组变压器可以直接连接三个不同电压等级的电网。,N1,N2,N3,三、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：,可得各次绕组的电压方程为：,变比：主磁通在三个绕组感应主磁电势之比等 于变比，总共三个变比。,参数归算（归算到一次侧）：,归算后的四个基本方程：,最后可简写为：,称为等效电抗,其中： 称为等效阻抗,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。,4-2 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。,N1,N2,实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(1),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！,实例：假设图示双绕组变压器,实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(2),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),原副边电流符号相 反：当原边电流在 原绕组中从同名端流向非同名端，则副边电流在副绕组中从非同名端流向同名端！,实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(3),首先分析双绕组 变压器电流方向。,忽略励磁电流则：,实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(4),忽略励磁电流,当原边电流从同名端流向非同名，则副绕组电流从非同名端流向同名端！,原副绕组电流,原副边电流实际方向示意图,副边实际电流则等于 原副绕组电流之和。,实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(5),联结成自耦变压器， 空载时:,如果原边施加 ， 则绕组电势仍为 与 。副边输出电压 。,实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(6),原副边电流实际方向示意图,与双绕组变压器类似，原绕组 ， 时，副绕组 ， 。于是负 载电流 。,原边输入容量 副边输出容量,二、自耦变压器基本方程 (要求：参考下图与上述物理概念学习自行推导),1.电压、电流和容量关系,1）原、副边的方程式,自耦变压器变比：（若忽略漏阻抗压降）,根据全电流定律，励磁磁动势 为串联绕组磁动势 与公共绕组磁动势 之和，即：,若忽略励磁电流（ ），则：,2）磁动势平衡及电流关系,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 比，这点与双绕组变压器一样。,2）磁动势平衡及电流关系,3）容量关系,双绕组变压器原边输入容量,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：,效益系数 = = ,绕组容量,额定容量,额定容量,额定容量 传导容量,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。,2.简化等值电路（推导过程不要求）,代入,得,3.短路试验及短路阻抗（不要求）,1）低压侧短路，高压侧进行短路试验：,在自耦变压器高压侧做短路试验测得的短路阻抗实际 值和把串联绕组作为一次绕组、公共绕组作为二次绕 组时短路测得的短路阻抗实际值相等。,由于自耦变压器的阻抗基 准值和相应的双绕组变压 器阻抗基准值之比为,因此，他们短路阻抗标么值之比为：,2）高压侧短路，低压侧进行短路试验,把公共绕组作为一次绕组、串联绕组作为二次绕组时 短路测得的短路阻抗为：,它们短路阻抗标么值之比还为：,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