自耦变压器的分析计算.doc

1、自耦变压器的分析与计算1.自耦变压器的原理2.单相自耦变压器的计算方法3.三相自耦变压器的计算方法1.自耦变压器的原理如果双绕组变压器的一次绕组和二次绕组按照正向极性串联，一次绕组作为一个公共绕组，二次绕组作为一个串联绕组(如下图所示)，这就构成了自耦变压器。自耦变压器的两个绕组之间不仅有磁连接，还有电连接。因此，自耦变压器是双绕组变压器的一种特殊形式。因为高压和低压绕组是串联的，所以有时被称为单绕组变压器。自耦变压器有升压模式(下图左图)和降压模式(下图右图)。自耦变压器的优点是低电抗、低线路压降和低损耗。然而，它的缺点是等效阻抗低，因此短路电流大。2.单相自耦变压器的计算方法计算自耦变压器

2、时，应特别注意以下特征：1.可以认为自耦变压器是由普通双绕组变压器改造而来的，因此其计算方法与普通变压器基本相同。然而，它也有自己的特点：2.自耦变压器在高压端分为普通绕组和串联绕组。无论是升压变压器还是降压变压器，常见的绕组都是低压绕组，即有。串联绕组部分是高压端子的一部分，即(公式中的下标“x”代表低压；“H”代表高压。下面也一样。)3.对于自耦变压器，其变比可用或表示，符号含义如上图所示。4.自耦变压器各部分的电流方向与普通变压器相同，即电流从一个绕组的一个极性进入，从另一个绕组的同极性端流出。通过每个绕组的电流值的计算方法也与普通双绕组变压器相同。例如，无论是升压变压器还是降压变压器，

3、通过绕组1的电流等于通过绕组2的电流(下标“old”表示普通双绕组变压器)。如下相同)此外，升压变压器输入端的电流和降压变压器输出端的电流由下式计算。5.因为自耦变压器不仅可以通过电磁感应传输功率，还可以通过电连接直接传输功率。因此，自耦变压器的视在功率比普通变压器大。在普通变压器中，视在功率为；自耦变压器的视在功率为或者其中代表自耦变压器的视在功率；它是连接两个绕组时的视在功率，即电磁感应产生的功率。因此，这里也称之为感应电能。它是通过非公共绕组传输到输出端的功率。该功率可以通过以下方法确定：如果双绕组变压器的变压比是，那么，因此传导容量也可以用自耦变压器的比率来表示。也可以通过以下公式计算

4、：6.自耦变压器和普通单相双绕组变压器具有相同的铁芯和绕组，只是外部连接方式不同，因此，两个泄漏阻抗值相同。然而，由于电容和电压不同，两者的阻抗值也不同。例1:有一台容量为5千伏安、电压比为220伏/110伏的双绕组单相变压器。我们想把它改造成电压比为220伏/330伏的升压自耦变压器。我们试着画一个结线图，找出高压侧和低压侧的电流和容量。答：要点之一是电压比应满足问题的要求。第二，连接线的极性应该正确。根据主题，220伏绕组是一种常见的绕组。110伏绕组是高压绕组的一部分。因此，其变化率为：连接线如下图所示。高压侧电流是两个绕组连接时的次级侧电流，等于公共绕组中的电流就是绕组中的电流。它等于

5、输入电流为例2有一个容量为120千伏安、电压比为480伏/120伏的普通双绕组变压器，它被一个变压比为120伏/600伏的升压自耦变压器代替。寻求：(a)高压侧和低压侧的电压；(b)计算改进的自耦变压器的容量；计算自耦变压器的标称阻抗。答：(a)根据问题的含义，自耦变压器的接线如下图所示。低压侧的电压为120伏高压侧的电压为或者自耦变压器的容量：作为双绕组变压器，其容量为20千伏安，因此其一次和二次电流为和目前，它是自耦合的，所以它的容量是或者也就是说，无论从哪一侧看，自耦变压器的容量都是25千伏安，而不是20千伏安。传导能力是自耦变压器形成后的阻抗换算值：从问题的含义来看，当该变压器用作双绕

6、组变压器时，其阻抗换算值为。当它被制成自耦变压器时，它的铁芯和绕组不变，所以它的阻抗值不变。然而，当时的容量不是25千伏安，而是20千伏安，阻抗参考值也改变了。因此，必须重新计算阻抗的标准化值。当变压器采用双绕组接线时，高压侧的阻抗参考值为变压器改为自耦变压器时高压侧阻抗的参考值为因此，新的阻抗标准值为例3有一个单相降压自耦变压器，其变压比为220千伏/180千伏，低压输出电流为400安。请：(a)画一个电路图；(b)计算每个部分的电流；计算自耦变压器的总容量和传输容量。答：(1)从问题的含义来看，自耦变压器的变压比是220千伏/180千伏，即变压器的高压侧是220千伏；低压侧的电压为180千

7、伏。该180千伏为普通绕组的额定电压，与之串联的高压侧绕组的电压为40千伏。因此，电路图如下图所示。因为自耦变压器中存在以下关系：所以，公共绕组的电流为自耦变压器的总容量为或者作为普通变压器，其电磁容量为传导容量为72千伏安-13.1千伏安=58.9千伏安，占总容量的81.8%。3.三相自耦变压器的计算方法电力系统中使用的自耦变压器都是在一次电压和二次电压相近时使用的。例如，它用于连接两个电压相似的系统。它只能用于电网中性点直接接地的系统，因此三相电压以Y形连接。出于安全原因，中性点必须接地，两侧必须采取防雷措施。为了防止变压器磁饱和引起的三次谐波，通常布置仅与主绕组磁连接的第三绕组(低压绕组)，并且总是连接成三角形。因此，电力系统中使用的自耦变压器都是三绕组的。其主要连接线如下图所示。因此，三相自耦变压器和三绕组普通变压器在外观上没有区别，等效电路和参数的计算方法与三绕组普通变压器基本相同。然而，还有两个不同之处：一个是三相自耦变压器的容量比只有100/100/50，低容量全是三角形接线，范围从30到50 MVA。二是在自耦变压器的短路电压百分比中，高低压绕组和中低压绕组之间的数据是变压器低端绕组电流达到额定值时的数据。因此，在计算时，这两个短路电压必须进