电机学课件06第6章 特殊变压器.ppt

6.1 三绕组变压器,6.2 自耦变压器,6.3 分裂变压器,内容,6.4 互感器,6.1 三绕组变压器,一、结构与联结组别,1. 结构,2. 标准联结组别: YN,yn0,d11 ; YN,yn0,y0。,从绝缘考虑，高压绕组总是放在最外层。,从功率传递考虑，相互间传递功率较多的绕组应靠得近些。,用一台三绕组变压器代替两台双绕组变压器 来连接三个电压等级不同的电网。,降压变压器：中压绕组在中层，低压绕组在内层。,升压变压器：低压绕组在中层，中压绕组在内层。,三绕组变压器： S1 、S2、S3不等， 额定容量： 指最大的绕组容量。,国家标准规定：三绕组额定容量配合关系有三种：,二、额定容量与容量配合,双绕组变压器：SN = S1 = S2,100表示额定容量，50表示50%额定容量。,三、变比与磁通,三绕组变压器有三个变比：,主磁通：是指与三个绕组同时交链的磁通，由三个绕组磁动势共同建立。,漏磁通：是指只交链一个或两个绕组的磁通，前者叫自漏磁通，后者叫互漏磁通。,四、磁动势平衡方程式与等效电路,负载时的磁动势平衡方程式为,很小，可忽略不计,三绕组变压器的等效电路,（1） 一次电流为二、三次电流的相量和。由于二、三次电流不一定同相，且不会同时达到满载，所以一次绕组容量总是小于二、三次绕组容量的代数和。因此，用一台三绕组变压器来代替两台双绕组变压器，一次绕组的用铜量减少。,（2）由等效电路可知，一次侧漏阻抗压降会直接影响二、三次侧的主电动势，进而影响二、三次侧的端电压。故当二次侧负载发生变化时（使一次侧漏阻抗压降发生变化），不仅影响本侧端电压，而且还会影响三次侧的端电压。同理，三次侧负载发生变化时，也会影响二次侧端电压。,三绕组变压器的两个特点：,五、参数测定,短路参数可通过短路试验测取。由于有三个绕组，短路试验必须分三次进行。,绕组1加电压，2短路，3开路,2.绕组1加电压，3短路，2开路,3.绕组2加电压，3短路，1开路,折算到绕组1:,对以上三式联立求解，可得,就是说，位于中间层的绕组等效漏电抗最小。,6.2 自耦变压器,、结构特点与用途,低压绕组是高压绕组的一部分，一、二次绕组之间既有磁耦合，又有电联系。,结构特点:,U1U2为一次绕组，匝数为 N1 ；,u1u2为二次绕组，匝数为 N2，又称为公共绕组；,U1u1称为串联绕组，匝数为 N1-N2 。,用途：用来连接两个电压等级相近的电力网，作为两电网的联络变压器； 在实验室中常采用二次侧有滑动触头的自耦变压器作为调压器； 异步电动机的降压起动设备。,二、基本电磁关系,1电压关系,2电流关系,大小关系为：,3容量关系,自耦变压器额定容量,串联绕组U1u1的容量,公共绕组u1u2的容量,变压器的额定容量(铭牌容量)是由绕组容量（又称电磁容量或设计容量）决定的。,双绕组变压器：一、二次绕组只有磁联系，没有电联系，功率传递只靠电磁感应， 额定容量等于一次绕组容量或二次绕组容量。,自 耦 变 压 器：一、二次绕组既有磁联系又有电联系。功率传递一部分是靠电磁 感应，一部分是直接传导，二者之和是额定容量。,可见，自耦变压器的绕组容量（电磁容量）是额定容量的 倍，,自耦变压器输出容量可表示为,考虑：,三、自耦变压器的优、缺点,1优点,（2）效率较高 与同容量双绕组变压器相比，由于自耦变压器所用有效材料（硅钢片和铜材） 较少，所以自耦变压器的铜损耗和铁损耗相应较少，因此效率较高。,2. 缺点 （1）由于一、二次有电连接，当一次侧发生过电压时，导致二次侧过电压； （2）自耦变压器短路阻抗标么值比同容量双绕组变压器小，其短路电流较大。,6.3 分裂变压器,、结构特点与用途,两个分裂绕组可以单独运行，也可以同时运行， 当电压相等时还可以并联运行。,1结构特点（以单相双分裂绕组变压器为例）,高压绕组由两条支路并联组成（并非分裂绕组）。,低压两个分裂绕组的特点:,结构相同、容量相等，两个绕组容量之和等于 高压绕组的额定容量，即分裂变压器的额定容量。,两个分裂绕组的额定电压可以相等，或近似相等。,两个分裂绕组分别套在两个铁心柱上，使其具有较大的短路阻抗； 高压两个并联绕组分别与两个分裂绕组套在同一铁心柱上，使其短路阻抗较小且相等。,两个分裂绕组之间要有较大的短路阻抗（漏阻抗）； 分裂绕组与不分裂绕组之间要有较小的短路阻抗，且相等。,2用途,二是作为输电变压器，即两台发电机共用一台分裂变压器向电网输送电能。,主要应用在大型发电厂中。,一是作为厂用变压器，向两段独立的厂用电母线供电。,分裂变压器要求绕组之间应具有以下特点：,因为分裂变压器各绕组之间具有较大的短路阻抗，所以 （1）当发生短路故障时，它可以有效地限制短路电流。 （2）当一个分裂绕组出线端发生短路时，另一个分裂绕组出线端仍能维持较高的电压，从而可以保证供电的可靠性。,采用分裂变压器的好处：,1穿越运行及穿越阻抗,当低压的两个分裂绕组并联成一个绕组对高压绕组运行时，称为穿越运行， 此时的高、低压绕组之间的短路阻抗称为穿越阻抗 。,2半穿越运行及半穿越阻抗,二、运行方式与特殊参数,低压的一个分裂绕组对高压绕组运行（另一个分裂绕组开路）称为半穿越运行， 此时高、低压绕组之间的短路阻抗称为半穿越阻抗 。,3分裂运行及分裂阻抗,高压绕组开路，低压的一个分裂绕组对另一个分裂绕组运行时，称为分裂运行，此时两个分裂绕组之间的短路阻抗（折算到高压侧）称为分裂阻抗 。,4分裂系数,是分裂变压器的基本参数，既用来定性分析分裂变压器的特性，又作为设计指标。,三、等效电路,双分裂绕组变压器实质上是三绕组变压器，二者等效电路及参数公式相同。,为绕组3开路，绕组1对2的短路阻抗；,为绕组2开路，绕组1对3的短路阻抗；,为绕组1开路，绕组2对3的短路阻抗折算到绕组1的值。,由结构特点可知：,由阻抗定义可知：,故,穿越阻抗为：,故,即,大小反映了两个分裂绕组的磁耦合程度:,若,则,表明两个分裂绕组磁耦合最紧密（没有漏磁通）。,如果分裂变压器的任何一个二次侧发生短路，则另一个二次侧端电压也将降为零，这就违背了采用分裂变压器的目的，因此是不可取的。,此时,若,则,（最大）,表明两个分裂绕组磁耦合最弱（漏磁通最多）。 这时分裂变压器的运行特性最为理想， 犹如两台互不影响的独立变压器在运行。,四、主要优点,因此分裂变压器具有以下优点：,1可以降低短路电流,半穿越运行短路电流受 限制,分裂运行短路电流受 限制,2可以提高供电可靠性,一个分裂绕组发生短路时，另一分裂绕组仍能保持有较高的电压（又称残余电压），可继续供电，从而提高了厂用电的供电可靠性。,如绕组3发生短路,忽略,残余电压,通常发电厂要求残余电压不低于65额定电压， 因此，分裂变压器可以大大提高厂用电的可靠性。,即使分裂系数取较小值,6.4 互感器,一、电压互感器,1工作原理,一次匝数多，接电网；二次匝数少，接电压表。,电压表阻抗很大，相当于降压变压器空载运行。,电压变比：,被测电压：,电压互感器二次侧额定电压都统一设计成100V。,2电压互感器的误差,电压互感器的准确度级别有四级：0.2、0.5、1.0、3.0。,3使用电压互感器应注意的问题,（1）电压互感器二次侧严禁短路，否则将产生很大的短路电流。为防止二次侧短路，电压互感器一、二次回路中应串接熔断器。,误差是由 之间的变比误差和相角误差引起的。,（2）电压互感器二次绕组连同铁心一起必须可靠接地，以防止绕组绝缘损坏时，高电压侵入低压回路，危及人身和设备的安全。,二、电流互感器,1工作原理,一次绕组匝数只有一匝或几匝，串联在被测电路中；,二次绕组匝数很多，接电流表。,电流表阻抗很小，互感器相当于变压器短路运行。,电流变比：,被测电流：,电流互感器二次侧额定电流通常设计成5A或1A。,2电流互感器的误差,电流互感器的准确度级别有五级：0.2、0.5、1、3、10。,3使用电流互感器应注意的问题,误差是由 之间的变比误差和相角误差引起的。,（2）二次绕组及铁心必须可靠接地，以防止绝缘击穿后，一次