自耦变压器的优点.doc

两种常见特种变压器 自耦变压器和互感器 我们讨论过每相只有一个原绕组和一个副绕组的双绕组变压器，这种变压器内部的电磁过程及分析方法颇具代表性，也是研究其他各类变压器的理论基础。在生产实际中所应用的变压器则是多种多样的，本章介绍2种常见的特种变压器，自耦变压器和互感器。 一 定义 如图： (a)一般双绕组变压器，原副方只有磁联系； (b)单相自耦变压器，省去一个绕组。 (c)自耦变压器：原，副绕组有共同部分的变压器称为自耦变压器。 二 基本分析 1变比ka 对应于双绕组变压器 k=(Nab-Ncb)Ncb=kA -1 (2) 由双绕组变压器概念出发。得， ka=U1U2=NabNcb(1) 2磁势关系 磁势平衡方程式为： I1Nab+I2Nbc=I0Nab 为了分析方便起见，略去I0很小。加一项减一项比值不变。 I1Nab-I1Nbc+I1Nbc+I2Nbc=0 得，IacNac=IbcNbc(3) 由此可知，同一绕组ac段和bc段存在着磁势平衡关系。 3电流关系 由上式知，Iac和Ibc同相位，-(Iac+Ibc)=I2，只看大小，即 i2=Iac+Ibc=kaI1 (4) 4自耦变压器优点 省铜线，重量轻，损耗小，效率高。 ka越接近“1”，优点越显著。（1-1/ka）称为效益系数。 5用铜量 (1)原边情况 设双绕组变压器的“AX”段和自耦变压器的“ac”段铜线截面积完全一样，用铜量正比于绕组匝数长度L。令 nax=Nab (自耦变压器铜量)(普通变压器用铜量)=LacLAX=NacNAX=(Nab-Nbc)Nab=1-(1kA) (5) (2)副边情况 设双绕组变压器的副边“ax”段和自耦变压器的副边“cb”段匝数一样，设两者长度一样时，用铜量正比于截面积 A 或电流 I。 (自耦变压器铜量)(普通变压器用铜量)=AbcA2=IbcI2=(I2-Iac)I2=1-(1/kA) (6) 由(5)，(6)式知，自耦变压器的用铜量总是小于用容量的双绕组变压器，ka越接近1，(1-1ka)就越小，材料也就越省，越经济。在电密 J 不变时，单位体积的铜耜不变，则用铜少，损耗就小，效率高，而且本来就省去了一个绕组。 6缺点 (1) ka 不够大；(2)漏阻抗小，短路电流大；(3)低压侧和高压侧绕组在电气方面连在一起 ，若原边引起过电压也会影响到低压边。 三 传导容量和感应容量 传导容量：由电路关系直接传递的功率 (U2Iac)； 感应容量：由电磁感应传递的功率 (U2Ibc)。 在自耦变压器中，两者同时存在，而一般变压器只有后者。传导功率是自耦变压器独具一格的特点，也是节省材料的关键所在。 据(4)式 s2=U2I2=U2Iac+UIbc故： 1传导容量占总容量的百分比为：U2IacU2I2=IacI2=I1I2=1ka 2感应容量占总容量的百分比为：U2IbcU2I2=IbcI2=(I2-Iac)I2=1-1ka 要点和注意事项： 一、电压互感器 1电压互感器副边绝不允许短路。因短路电流将使绕组发热，破坏绝缘，危及人身和设备的安全。 2电压互感器铁心和副绕组的一端必须可靠接地。保障人身安全。 二、电流互感器 1电流互感器副方不允许开路。开路后，原方电流全为励磁作用，铁心过饱和，电压较高，铁心严重发热。 2电流互感器副绕组一端和铁心须可靠接地。漏磁通较少，功率传导效率更高，较少的磁通电流，电压容易控制。自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量的自藕变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。 和普通双绕组变压器相比，自耦变压器有以下主要特点： （1)由于自耦变压器的计算容量小于额定容量所以在同样的额定容量下，自耦变压器的主要尺寸较小，有效材料(硅钢片和导线)和结构材料(钢材)都相应减少，从而降低了成本。有效材料的减少使得铜耗和铁耗也相应减少，故自耦变压器的效率较高。同时由于主要尺寸的缩小和质量的减小，可以在容许的运输条件下制造单台容量更大的变压器。但通常在自耦变压器中只有k2时，上述优点才明显。 (2)由于自耦变压器的短路阻抗标幺值比双绕组变压器小，故电压变化率较小，但短路电流较大。 (3)由于自耦变压器一、二次之间有电的直接联系，当高压侧过电压时会引起低压侧严重过电压。为了避免这种危险，一、二次都必须装设避雷器，不要认为一、二次绕组是串联的，一次已装、二次就可省略。 (4)在一般变压器中。有载调压装置往往连接在接地的中性点上，这样调压装置的电压等级可以比在线端调压时低。而自耦变压器中性点调压侧会带来所谓的相关调压问题。因此，要求自耦变压器有载调压时，只能采用线端调压方式。自耦变压器：由电磁感应原理可知,并不一定要有分开原绕组和副绕组,一个线圈也能达到变换电压目。当原绕组W1接入交流电源U1时,原绕组每匝电压降,电压平均分配原绕组1,2之间,副绕组W2电压等于原绕组每匝电压乘以3,4匝数.U1不变情况下,变更W1和W2比例,就可以到不同U2值.这种原,副绕组直接串联,自行偶合变压器称为自耦变压器,又叫单圈变压器.普通变压器原,副绕组是互相绝缘,只用磁联系而没有电联系,依线圈组数不同,这种变压器又可分为双圈变压器或多圈变压器.由电磁感应原理可知,并不要有分开原绕组和副绕组,一个线圈也能达到变换电压目.当原绕组W1接入交流电源U1时,原绕组每匝电压降,电压平均分配原绕组1,2之间,副绕组W2电压等于原绕组每匝电压乘以3,4匝数.U1不变情况下,变更W1和W2比例,就可以到不同U2值.这种原,副绕组直接串联,自行偶合变压器称为自耦变压器,又叫单圈变压器. 自耦变压器中电压,电流和匝数之间关系和一般变压器系统,既:U1/U2=W1/W2=I2/I1=K ，自耦变压器最大特点是,副绕组是原绕组一部分自耦降压变压器,或原绕组是副绕组一部分自耦升压变压器)自耦变压器原,副绕组电流方向和普通变压器一样是相反.忽略变压器激磁电流和损耗下,可如下关系式降压:I2=I1+I,I=I2-I1升压:I2=I1-I,I=I1-I2，P1=U1I1,P2=U2I2式中: I1是原绕组电流,I2是副绕组电流U1是原绕组电压,U2是副绕组电压P1是原绕组功率,P2是副绕组功率。自耦变压器原理-自耦降压变压器-单相自耦升压变压器自耦变压器是一个绕组变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加绕组部分线匝上。通常把同时属于一次和二次那部分绕组称为公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量自藕变压器与普通变压器相比，尺寸小，效率高，变压器容量越大，电压越高这个优点就越加突出。电力系统发展、电压等级提高和输送容量增大，自藕变压器其容量大、损耗小、造价低而到广泛应用。和普通双绕组变压器相比，自耦变压器有以下主要特点：（1)自耦变压器计算容量小于额定容量同样额定容量下，自耦变压器主要尺寸较小，有效材料(硅钢片和导线)和结构材料(钢材)都相应减少，降低了成本。有效材料减少使铜耗和铁耗也相应减少，故自耦变压器效率较高。同时主要尺寸缩小和质量减小，可以容许运输条件下制造单台容量更大变压器。但通常自耦变压器中k2时，上述优点才明显。(2)自耦变压器短路阻抗标幺值比双绕组变压器小，故电压变化率较小，但短路电流较大。(3)自耦变压器一、二次之间