繞組變壓器自耦變壓器互感器

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1、8-1 自 耦 變 壓 器 （ Autoformer)一 、 定 義 原 、 副 方 繞 組 有 共 同 部 分 的 變 壓 器 稱 為自 耦 變 壓 器 。 從雙繞組變壓器到自耦變壓器 二 、 特 點(diǎn) 1、 變 比 ka= U1/U2=Nab/Nbc 2、 磁 勢(shì) 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 電 流 后 一 個(gè) 繞 組 本 身 的 兩

2、 段 存 在著 磁 勢(shì) 平 衡 。 3、 易 制 成 調(diào) 壓 器 1） 由 原 邊 直 接 傳 到 副 邊 的 容 量 稱 為 傳 導(dǎo) 容 量 ，它 既 不 消 耗 材 料 ， 也 不 產(chǎn) 生 損 耗2） 繞 組 通 過(guò) 電 磁 作 用 得 到 的 容 量 稱 為 電 磁 容 量 ，也 叫 繞 組 容 量3） 自 耦 變 壓 器 額 定 運(yùn) 行 時(shí) 的 額 定 容 量 為 傳 導(dǎo) 容 量和 電 磁 容 量 之 和4） 自 耦 變 壓 器 的 電 磁 容 量 與 額 定 容 量 的 比 值 稱為 效 益 系 數(shù) xyk 定義 1 1 2 11 1 11xy AU I U Ik U I k 繞 組

3、 容 量 1Aa N xy NAU I k S 額 定 容 量 傳 導(dǎo) 容 量效 益 系 數(shù) = = 繞 組 容 量額 定 容 量 額 定 容 量xyk 0.0909 2200 200VA 200 1 200 ax xy NAVU AI k S 20 10 200VA 實(shí) 例 : 1.1, 0.091A xyk k 1EAX ax2E1U 越 接 近 1, 越 小 , 電 磁 容 量 (繞 組 容 量 )越 小 , 傳 導(dǎo) 容 量 越 大 ,節(jié) 材 效 果 越 明 顯 。Ak xykNA xy NAS S Sk S S 電 磁 傳 導(dǎo)傳 導(dǎo) 三 、 傳 導(dǎo) 容 量 和 電 磁 容 量電 磁 容

4、 量 Sdc=S (1-1/ka)傳 導(dǎo) 容 量 Scd=S 1/ka自耦變壓器電流之關(guān)系 可 見(jiàn) 兩 段 繞 組 的 容 量 均 只 有 變 壓 器 容 量 (1-1/ka)倍 。自 耦 變 壓 器 不 僅 可 以 省 去 一 個(gè) 繞 組 ， 而 且 其 繞 組 容 量要 比 相 應(yīng) 的 雙 繞 組 變 壓 器 小 ， 這 樣 就 減 少 鐵 、 銅 等 材料 ， 縮 小 尺 寸 。(1-1/ka)越 小 則 省 材 越 多 ， 所 以 適 合 于 ka接 近 于 1的 情況 。I2=I1+Ibc 此 式 由 相 量 式 轉(zhuǎn) 換 為 代 數(shù) 式 是 成 立 的S2=U2I2=U2I1(傳 導(dǎo)

5、 容 量 ) + U2Ibc (電 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 壓 電 力 系 統(tǒng) 中 兩 個(gè) 電 壓 相 差 不 大的 電 網(wǎng) 上 ， 小 容 量 自 耦 變 壓 器 也 被 用 作 實(shí) 驗(yàn)室 中 的 調(diào) 壓 設(shè) 備 ?？?結(jié)用 途 ：優(yōu) 點(diǎn) ： 比 雙 繞 組 電 力 變 壓 器 省 材 料 ， 成 本 低 ， 效 率高 。 越 接 近 1, 越 小 , 電 磁 容 量 (繞組 容 量 )越 小 , 節(jié) 材 效 果 越 明 顯 . Ak xyk 缺 點(diǎn) ： 1） 短 路 阻

6、 抗 標(biāo) 幺 值 比 雙 繞 組 小 ， 短路 電 流 較 大 。2） 由 于 自 耦 變 壓 器 原 副 邊 有 電 的 直接 聯(lián) 系 ， 高 壓 邊 過(guò) 電 壓 時(shí) ， 低 壓 邊 也產(chǎn) 生 嚴(yán) 重 的 過(guò) 電 壓 ， 兩 邊 均 需 要 裝 設(shè)避 雷 器 。 8-2 三 繞 組 變 壓 器 一 、 結(jié) 構(gòu) 和 用 途 三 繞 組 變 壓 器 的 每 相 有 3個(gè) 繞 組 ， 當(dāng) 一 次 繞 組 接 到 交 流 電源 后 ， 另 外 2個(gè) 繞 組 就 感 應(yīng) 出 不 同 的 電 勢(shì) ， 這 種 變 壓 器 用于 需 要 2種 不 同 電 壓 等 級(jí) 的 負(fù) 載 。 發(fā) 電 廠 和 變 電

7、所 通 常 出 現(xiàn) 三 種 不 同 等 級(jí) 的 電 壓 ， 所 以 三 繞組 變 壓 器 在 電 力 系 統(tǒng) 中 應(yīng) 用 比 較 廣 泛 。 每 相 的 高 中 低 壓 繞 組 均 套 于 同 一 鐵 心 柱 上 。 為 了 絕 緣 使 用合 理 ， 通 常 把 高 壓 繞 組 放 在 最 外 層 ， 中 壓 和 低 壓 繞 組 放 在內(nèi) 層 。 額 定 容 量 是 指 容 量 最 大 的 那 個(gè) 繞 組 的 容 量 ， 一 般 容 量 的 百分 比 按 高 中 低 壓 繞 組 有 三 種 形 式 100/100/50、 100/50/100、100/100/100。 基 本 分 析 方 法

8、和 思 路1 1 2 2 3 3 0 0N I N I N I F 磁 動(dòng) 勢(shì) 平 衡 ：主 磁 通 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 可 表 示 為 ：自 漏 磁 通 感 應(yīng) 的 電 動(dòng) 勢(shì) 可 表 示 為 ： 1 1 11 2 2 22 3 3 33s s sE jI X E jI X E jI X 、 、 01 02 03E E E 、 、 21 2 21 31 3 31s sE jI X E jI X 、 12 1 12 32 3 32s sE jI X E jI X 、 13 1 13 23 2 23s sE jI X E jI X 、 21sE2I12s21 2 21sE jI X 21 21

9、,sX M 1 2121 1 2 212ss sNM N Ni 12s 2I 1 1 2 23 321sE 二 、 特 性3個(gè) 變 比 ： k12= N1/N2 U1 / U20 k13= N1/N3 U1 / U1 k23= N2/N3 U20 / U30負(fù) 載 運(yùn) 行 時(shí) 若 不 計(jì) 空 載 電 流 I0 ，則 變 壓 器 的 磁 勢(shì) 平 衡 方 程 為 I1N1+I2N2+I3N3=0I 1+I2/k12+I3/k13=0I1+I2+I3=0 簡(jiǎn) 化 等 效 電 路 中 的 Z1=R1+jX1 為 一 次 側(cè) 的 阻 抗 ，Z2 =R2 +jX2 為 二 次 側(cè) 折 算 到 一 次 側(cè)

10、的 阻 抗 ；Z3 =R3 +jX3 為 三 次 側(cè) 折 算 到 一 次 側(cè) 的 阻 抗 ，六 個(gè) 參 數(shù) 可 以 根 據(jù) 穩(wěn) 態(tài) 短 路 試 驗(yàn) 求 得 。 繞 組 1加 電 壓 ， 繞 組 2短 路 ， 繞 組 3開(kāi) 路 Zk12=Rk12+jXk12= (R1+R2) + j(X1+X2) 繞 組 1加 電 壓 ， 繞 組 3短 路 ， 繞 組 2開(kāi) 路 Zk13=Rk13+jXk13=(R1+R3)+j(X1+X3) 繞 組 2加 電 壓 ， 繞 組 3短 路 ， 繞 組 1開(kāi) 路 Z k23=Rk23+jXk23=(R2+R3)+j(X2+X3) R1=1/2(Rk12+Rk13-R

11、k23) 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 參 數(shù) 后 就 可 以 根 據(jù) 等 效 電 路 計(jì) 算 特 性 了 。 1 2 2 2 1 1U U I Z I Z + 1 3 3 3 1 1U U I Z I Z + 1U /2U /3U 1jX1R /2R /2jX/3jX/3R1I /2I/3I三繞組變壓器等效電路 1 1 1 2 2 2 3 3 3Z R jXZ R jXZ R jX 1

12、 11 23 12 31X X X X X + - - 2 22 31 23 12X X X X X + - - 3 33 12 23 31X X X X X + - -注意：等 效 電 路 的 電 抗 是 等 效 電 抗 ， 不 是 各 繞 組 本 身的 漏 抗 ， 它 們 綜 合 反 映 自 漏 抗 與 互 漏 抗 的 影 響 。 磁 路主 要 經(jīng) 空 氣 閉 合 ， 等 效 電 抗 為 常 數(shù) 。 8-3 互 感 器 互 感 器 屬 測(cè) 量 裝 置 ， 按 變 壓 器 原 理 工 作 。 電 力 系 統(tǒng) 中 的 大 電 流 、 高 電 壓 有 時(shí) 無(wú) 法 直 接 用 普通 的 電 流 表

13、 和 電 壓 表 來(lái) 測(cè) 量 ， 必 須 通 過(guò) 互 感 器 將待 測(cè) 電 量 按 比 例 減 小 后 測(cè) 量 。 互 感 器 具 有 2種 作 用 ： 將 高 電 量 轉(zhuǎn) 換 為 能 用 普 通 標(biāo)準(zhǔn) 儀 表 測(cè) 量 的 電 量 1A/5A/100V/500V;將 儀 表 與 高壓 電 路 隔 離 ， 保 證 儀 表 及 人 身 安 全 。 一 、 電 流 互 感 器 一 次 側(cè) 只 有 1到 幾 匝 ， 導(dǎo)線 截 面 積 大 ， 串 入 被 測(cè) 電路 。 二 次 側(cè) 匝 數(shù) 多 ， 導(dǎo) 線細(xì) ， 與 阻 抗 較 小 的 儀 表（ 電 流 表 、 功 率 表 的 電 流線 圈 ） 構(gòu) 成 閉

14、 路 。 電 流 互 感 器 的 運(yùn) 行 情 況 相當(dāng) 于 二 次 側(cè) 短 路 的 變 壓 器 ，一 般 選 擇 很 低 的 磁 密(0.08-0.1)T， 并 忽 略 勵(lì)磁 電 流 ， 則I 1/I2=N2/N1=k 。 勵(lì) 磁 電 流 是 誤 差 的 主 要 根 源 。 0.2/0.5/1 / 3， 1表 示 變 比 誤 差 不 超 過(guò) 1%。注 意 事 項(xiàng) ： 副 邊 繞 組 必 須 可 靠 接 地 ， 以 防 止 由 于 絕 緣 損 壞 后 ，原 邊 高 電 壓 傳 入 危 及 人 身 安 全 。 副 邊 絕 對(duì) 不 容 許 開(kāi) 路 。 開(kāi) 路 時(shí) 互 感 器 成 了 空 載 狀態(tài) ，

15、 磁 通 高 出 額 定 時(shí) 許 多 (1.4-1.8T)， 除 了 產(chǎn) 生大 量 鐵 耗 損 壞 互 感 器 外 ， 還 在 副 邊 繞 組 感 應(yīng) 出 危險(xiǎn) 的 高 壓 ， 危 及 人 身 安 全 。 二 、 電 壓 互 感 器 電 壓 互 感 器 的 運(yùn) 行 情 況 相當(dāng) 于 二 次 側(cè) 開(kāi) 路 的 變 壓 器 ，其 負(fù) 載 為 阻 抗 較 大 的 測(cè) 量?jī)x 表 。 副 邊 電 流 產(chǎn) 生 的 壓 降 和 勵(lì)磁 電 流 的 存 在 是 電 壓 互 感器 誤 差 之 源 。 電 壓 互 感 器 副 邊 不 能 接 過(guò)多 的 負(fù) 載 ； 且 要 求 鐵 心 不飽 和 (0.6-0.8T)。

16、注 意 事 項(xiàng) ： 副 邊 繞 組 連 同鐵 心 必 須 可 靠 接 地 。副 邊 絕 對(duì) 不 容 許 短 路 。 三 相 分 裂 繞 組 變 壓 器 分 裂 變 壓 器 是 多 繞 組 變 壓 器 中 的 一 種 特 殊 形 式 ， 和 普通 多 繞 組 變 壓 器 不 同 點(diǎn) 在 于 ： 它 的 低 壓 繞 組 中 有 一 個(gè) 或 幾個(gè) 繞 組 分 裂 成 額 定 容 量 相 等 的 幾 個(gè) 支 路 ， 這 幾 個(gè) 支 路 沒(méi) 有電 氣 上 的 聯(lián) 系 ， 而 僅 有 較 弱 的 磁 的 聯(lián) 系 。 在 電 力 系 統(tǒng) 中 ，用 得 比 較 多 的 是 雙 繞 組 雙 分 裂 變 壓 器

17、， 它 有 一 個(gè) 高 壓 繞 組和 兩 個(gè) 分 裂 的 低 壓 繞 組 ， 分 裂 繞 組 的 額 定 電 壓 和 額 定 容 量相 同 ， 它 們 的 總 容 量 等 于 變 壓 器 的 總 容 量 。 低 壓 線 圈 分 裂 后 ， 可 以 大 大 地 增 加 高 壓 線 圈 與 低 壓線 圈 各 分 裂 部 分 之 間 ， 以 及 低 壓 線 圈 分 裂 后 的 各 部 分 之 間的 短 路 阻 抗 值 ， 這 對(duì) 限 制 網(wǎng) 絡(luò) 的 短 路 電 流 ， 節(jié) 省 建 設(shè) 投 資與 占 地 面 積 有 著 一 定 的 實(shí) 際 經(jīng) 濟(jì) 意 義 ， 因 而 分 裂 變 壓 器 正在 電 力

18、工 業(yè) 中 被 廣 泛 采 用 。 分 裂 變 壓 器 與 普 通 變 壓 器 ， 按其 結(jié) 構(gòu) 看 ， 幾 乎 沒(méi) 有 什 么 區(qū) 別 ,其 區(qū) 別 僅 僅 是 在 各 鐵 芯 柱上 的 低 壓 圈 線 本 身 ， 沒(méi) 有 串 聯(lián) 或 并 聯(lián) 而 將 其 始 端 和 終 端 各自 引 出 ， 無(wú) 論 采 取 哪 種 結(jié) 構(gòu) 方 式 ， 其 分 裂 的 二 次 繞 組 之 間磁 的 耦 合 是 比 較 弱 的 ， 對(duì) 分 裂 變 壓 器 的 基 本 要 求 是 ： 1) 低 壓 繞 組 線 圈 分 裂 的 幾 個(gè) 部 分 與 高 壓 線 圈 的 絕 緣 結(jié)構(gòu) ， 要 求 有 足 夠 的 電 氣

19、 強(qiáng) 度 ； 2) 低 壓 線 圈 每 一 部 分 與 高 壓 線 圈 之 間 的 阻 抗 值 要 相 等 ； 3) 使 用 時(shí) ， 低 壓 線 圈 的 每 一 部 分 可 分 別 接 到 發(fā) 電 機(jī) 或電 動(dòng) 機(jī) 上 ， 且 可 同 時(shí) 運(yùn) 行 ， 也 可 單 獨(dú) 運(yùn) 行 ， 具 有 相 同 額 定電 壓 的 分 裂 線 圈 可 以 并 聯(lián) 運(yùn) 行 ； 4) 結(jié) 構(gòu) 要 簡(jiǎn) 單 ， 盡 可 能 接 近 無(wú) 分 裂 線 圈 變 壓 器 的 結(jié) 構(gòu) 。 當(dāng) 然 ， 分 裂 變 壓 器 比 起 普 通 (無(wú) 分 裂 )變 壓 器 (在 相 同 容量 、 電 壓 等 級(jí) 、 調(diào) 壓 范 圍 及 級(jí) 數(shù) ， 總 損 耗 和 短 路 電 壓 等 情況 下 )相 比 ,材 料 消 耗 較 多 (包 括 硅 鋼 片 、 線 圈 用 銅 鋁 量 等 ),從 而 使 變 壓 器 的 成 本 有 所 增 加 。 廠 用 變 壓 器 采 用 分 裂 變 壓 器 后 的 運(yùn) 行 特 性 1) 降 低 廠 用 母 線 上 的 短 路 電 流 ， 減 少 對(duì) 電 氣 設(shè) 備 的短 路 沖 擊 。 2) 減 少 廠 用 母 線 電 壓 的 波 動(dòng) 3) 有 利 于 廠 用 電 動(dòng) 機(jī) 成 組 自 起 動(dòng)