第七章自耦變壓器-課件PPT

1、2021/8/261 2021/8/262 一次側(cè)和二次側(cè)共用一部分繞組的變壓一次側(cè)和二次側(cè)共用一部分繞組的變壓器稱為自耦變壓器。器稱為自耦變壓器。2021/8/263一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與用途 自耦變壓器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)單繞組變壓器，原、副邊之間不僅有磁的聯(lián)系，而且還有電的直接聯(lián)系。 自耦變壓器每一個(gè)鐵心柱上套著兩個(gè)繞組，兩繞組串聯(lián)，繞向一致。2021/8/264自耦變壓器自耦變壓器w 繞組繞組ax是一、二次側(cè)是一、二次側(cè)共用的，稱為公共繞共用的，稱為公共繞組，其匝數(shù)為組，其匝數(shù)為N2 。w 與公共繞組串聯(lián)的繞與公共繞組串聯(lián)的繞組組Aa，稱為串聯(lián)繞，稱為串聯(lián)繞組，其匝數(shù)為組，其匝數(shù)為N1 。w 繞組繞組

2、Aa與與ax的繞向的繞向相同。相同。單相自耦變壓器單相自耦變壓器 2021/8/2651U2UAXax1I2IN1N1N2N2實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器僅僅繞組改接法，雙繞組變壓器可以變?yōu)樽择顑H僅繞組改接法，雙繞組變壓器可以變?yōu)樽择钭儔浩?，功率可以增大?shù)倍甚至十倍！變壓器，功率可以增大數(shù)倍甚至十倍！實(shí)例：假設(shè)圖示實(shí)例：假設(shè)圖示雙繞組變壓器雙繞組變壓器2021/8/266實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(2)AXaxAax分析從雙繞組變壓器到自耦變壓器哪些量改變了，哪些量沒有變化?(主要分析原副邊電壓與電流的變化情況)1U2U1U1N2N2021

3、/8/267AXax1I2I1 1220N IN I2021/8/268AXax1U1 120N IN I1I2II1,II2021/8/2691EAXax2E1U112UEE220V20V200V200V2021/8/2610AXax1U1I2II與雙繞組變壓器類似，與雙繞組變壓器類似，原繞組原繞組 ， 時(shí)，副繞組時(shí)，副繞組 ， 。于是負(fù)。于是負(fù)載電流載電流 。220V10A200V1A11A原邊輸入容量原邊輸入容量副邊輸出容量副邊輸出容量220 102200VA200 112200VA2021/8/26111U2UAXax1II2I1U2U1IIAX2Iax1E2E2021/8/26121

4、11222AaaxaxUI ZIZEEUEIZ11212222()1AUEENNkUEN1U2U1IIAX2Iax1E2E2021/8/26130F11I N2IN112012()I NININN1120I NIN00I 2021/8/2614211AIIII k 結(jié)論：自耦變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，原、副邊結(jié)論：自耦變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，原、副邊 電壓之比近似等于副、原邊電流之電壓之比近似等于副、原邊電流之 比，這點(diǎn)與雙繞組變壓器一樣。比，這點(diǎn)與雙繞組變壓器一樣。1112(1)AI NII kN 2021/8/26151 12112 1() NAAaAaSU IUUIUIU ISS電磁傳導(dǎo)1U2U1II

5、AX2Iax1E2E20 10200 102200VA20 10200VA雙繞組變壓器原邊輸入容量雙繞組變壓器原邊輸入容量原邊輸入容量原邊輸入容量220 102200VA實(shí)例實(shí)例:1EAXax2E1U2021/8/2616xyk2021/8/2617效益系數(shù)效益系數(shù) = = = = 繞組容量繞組容量額定容量額定容量額定容量額定容量額定容量額定容量 傳導(dǎo)容量傳導(dǎo)容量1 12 11 111xyAU IU IkU Ik 繞組容量繞組容量1AaNxyNAUIk Sxyk0.0909 2200200VA200 1200axxyNAVUAIk S 20 10200VA實(shí)例實(shí)例: 1.1,0.091Axyk

6、k1EAXax2E1U2021/8/2618AkxykNAxyNASSSk SS電磁傳導(dǎo)傳導(dǎo)2021/8/261922axUEIZ22AAAaxk Uk Ek IZAk 同乘2212AaxAaxUEk IZEEk IZ1112AaaxUI ZIZEE 代入代入得得121(1)AaaxAUUI ZIZk 2021/8/26201(1)AII k 2121122121(1) (1) AaaxAAaaxAkAUUI ZI ZkUI ZZkUI Z 1IkR1U2UkjXLZ2(1)kAAaaxAZZZk2021/8/2621kUkI2N1NaxZAaZAXxaAXkIkU2(1)AaaxAZZk20

7、21/8/2622kUkI2N1NaxZAaZAXxa2(1)kAAaaxAkZZZkZ1xykkAkANAxykkNZZZkZZZ1211111NANNNAaNxyNNZUIZUINk2021/8/2623kUkI2N1NaxZAaZAXxakIkU221(1) AaaxAAZZkk221(1) kkAAaaxAkAUZZZkIk2021/8/26242N1NaxZAaZxakIkU22211()()1kkaxAaaxAakAUNZZZZZINk2222(1)1(1)kAAxykAAZkkZkkkAkANAxykkNZZZkZZZ2021/8/2625Akxyk2021/8/26262021

8、/8/26272021/8/2628 通常以最大的繞組容量命名三繞組變壓器的通常以最大的繞組容量命名三繞組變壓器的額定容量額定容量S SN N。 一般工作情況下，三繞組的任意一個(gè)（或兩個(gè)）一般工作情況下，三繞組的任意一個(gè)（或兩個(gè)）繞組都可以作為原繞組，而其它的兩個(gè)（或一個(gè)）則繞組都可以作為原繞組，而其它的兩個(gè)（或一個(gè)）則為副繞組。為副繞組。二、用途及繞組容量問題二、用途及繞組容量問題100 100 100100 50 100100 100 50三繞組變壓器可以直接連接三個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)。三繞組變壓器可以直接連接三個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)。2021/8/26291I2I3I1s3s2sN1N1N

9、2N2N3N3m12s23s31s1122332021/8/26301 1223 300N IN IN IF111122223333sssEjI XEjI XEjI X 、 、 010203EEE 、 、2021/8/26312122131331ssEjI XEjI X 、 1211232332ssEjI XEjI X 、 1311323223ssEjI XEjI X 、 2021/8/263212s2I11223321sE21sE2I12s21221sEjI X 2121,sXM1212112212sssNMN Ni2021/8/263322222211233202UI RjI XjI Xj

10、I XE+33333311322303UI RjI XjI XjI XE+1111112131011111122133101ssUI RjI XEEEI RjI XjI XjI XE+2021/8/2634111222NUkNU222333NUkNU111333NUkNU1N2N3N1U2U3U2021/8/26352233121311,IIIIkk21223133,Uk UUk U22221222331333,XkXXkX121212Xk X131313312312 132332,Xk XXXk k XX2221223133,RkRRkR2121,sXM1212112212sssNMN Ni

11、112112211221ssN NXXN N2021/8/263611111122133101UI RjI XjI XjI XE+22222211233202UI RjI XjI XjI XE+33333311322303UI RjI XjI XjI XE+1230III2021/8/2637122211UUI ZI Z +133311UUI ZI Z +312III 213III 121111123123122222312312()()()UUI RjIXXXXI RjIXXXX +-+-131111123123133333123123()()()UUI RjI XXXXI RjIXXXX

12、+-+-2021/8/2638111222333ZRjXZRjXZRjX111231231XXXXX+-222312312XXXXX+-333122331XXXXX+-2021/8/2639122211UUI ZI Z +133311UUI ZI Z +1U/2U/3U1jX1R/2R/2jX/3jX/3R1I/2I/3I三繞組變壓器等效電路三繞組變壓器等效電路2021/8/2640111222333ZRjXZRjXZRjX111231231XXXXX+-222312312XXXXX+-333122331XXXXX+-注意注意：等效電路的電抗是等效電路的電抗是等效電抗等效電抗，不是各繞組本，不

13、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)。路主要經(jīng)空氣閉合，等效電抗為常數(shù)。2021/8/26417.3電壓互感器和電流互感器電壓互感器和電流互感器 擴(kuò)大常規(guī)儀表的量程；擴(kuò)大常規(guī)儀表的量程； 使測量回路與被測系統(tǒng)隔離，以保障工作人使測量回路與被測系統(tǒng)隔離，以保障工作人員和測試設(shè)備安全；員和測試設(shè)備安全； 由互感器直接帶動(dòng)繼電器線圈，為各類繼電由互感器直接帶動(dòng)繼電器線圈，為各類繼電保護(hù)提供控制信號(hào)，也可以經(jīng)過整流變換成直保護(hù)提供控制信號(hào)，也可以經(jīng)過整流變換成直流電壓，為控制系統(tǒng)或微機(jī)控制系統(tǒng)提供控制流電

14、壓，為控制系統(tǒng)或微機(jī)控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)。信號(hào)。2021/8/2642 測量系統(tǒng)使用的電壓互感器，其次級(jí)側(cè)額定電測量系統(tǒng)使用的電壓互感器，其次級(jí)側(cè)額定電壓都統(tǒng)一設(shè)計(jì)成壓都統(tǒng)一設(shè)計(jì)成100100V V；電流互感器次級(jí)側(cè)額定電流互感器次級(jí)側(cè)額定電流都統(tǒng)一設(shè)計(jì)成電流都統(tǒng)一設(shè)計(jì)成5 5A A或或1 1A A。 互感器主要性能指標(biāo)是互感器主要性能指標(biāo)是測量精度測量精度，要求轉(zhuǎn)換值，要求轉(zhuǎn)換值與被測量值之間有良好的線性關(guān)系。與被測量值之間有良好的線性關(guān)系。 電壓互感器規(guī)定了電壓互感器規(guī)定了0.20.2、0.50.5、l l、3 3等四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)等級(jí) 電流互感器分為電流互感器分為0.20.2、0.

15、50.5、l.0l.0、3.03.0和和10.0 10.0 五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)7.3電壓互感器和電流互感器電壓互感器和電流互感器2021/8/2643電壓互感器電壓互感器 高壓繞組接到被測量系統(tǒng)的電壓線路上，低壓繞組接到測量儀表的電壓線圈。 如儀表的個(gè)數(shù)不止一個(gè)、則各儀表的電壓線圈都應(yīng)并聯(lián)。2021/8/2644電壓互感器的誤差來源電壓互感器的誤差來源 變比誤差：指U2與U1的代數(shù)差值。負(fù)載的大小與所接儀表的數(shù)量有關(guān)，電壓互感器本身有激磁電流和漏阻抗壓降存在。這時(shí)，U2U1，出現(xiàn)變比誤差。 相角誤差：U2與U1不同相，相角誤差表示為-U2與U1的相位差。從雙繞組變壓器的相量圖分析從雙繞組

16、變壓器的相量圖分析2021/8/2645減小誤差的措施減小誤差的措施 使用要求測試儀表有高阻抗，次級(jí)側(cè)電流較小，接近于空載狀態(tài)。電壓互感器所能連接的儀表數(shù)量要受額定容量的限制。 制造減小互感器的激磁電流和漏阻抗。鐵芯通常采用鐵耗小的高級(jí)硅鋼片；磁路應(yīng)處于不飽和狀態(tài)，工作磁密一般為0.60.8T；使磁路有較小的間隙；采用較粗導(dǎo)線以減小電阻，使有較小的漏阻抗。2021/8/2646特別注意：特別注意：（電壓互感器）（電壓互感器） 次級(jí)側(cè)絕對(duì)不允許短路，因短路電流將引起繞組發(fā)熱，有可能破壞繞組絕緣電阻，導(dǎo)致高電壓侵入低壓回路，危及人身和設(shè)備安全。 互感器鐵芯和次級(jí)繞組的一端必須可靠接地。2021/8

17、/2647電流互感器電流互感器 初級(jí)繞組匝數(shù)較少，一般只有一匝或幾匝，而次級(jí)繞組的匝數(shù)較多。 初級(jí)繞組串聯(lián)在被測線路中，次級(jí)繞組接至電流表，或功率表的電流線圈，或電度表的電流線圈。 各測量儀表的電流線圈應(yīng)串聯(lián)連接。由于電流線圈的電阻值很小， 電流互感器可視為處于短路運(yùn)行電流互感器可視為處于短路運(yùn)行狀態(tài)的變壓器狀態(tài)的變壓器。2021/8/2648特別注意特別注意 不允許電流互感器的次級(jí)側(cè)開路次級(jí)側(cè)開路，初級(jí)側(cè)電流將全部為激磁電流，使鐵芯過飽和，鐵耗將急劇增大，引起互感器嚴(yán)重發(fā)熱。次級(jí)繞組匝數(shù)較多，次級(jí)繞組突然開路，將感應(yīng)較高的電壓，對(duì)操作人員有極大危險(xiǎn)。 電流互感器次級(jí)繞組的一端以及鐵芯均應(yīng)可靠接地。2021/8/2649 三繞組變壓器采用具有自感和互感的電路來進(jìn)行分析，得到變壓器的基本方程式、等效電路和相量圖 與雙繞組變壓器不同：等效電路中的x1、x2、x3是組合電抗，不代表各繞組的漏抗。在用標(biāo)么值表示時(shí)，一律以變壓器的額定容量作為基值容量。 自耦變壓器初級(jí)、次級(jí)繞組間不僅有磁的聯(lián)系，還有電的聯(lián)系。其功率的傳遞包括：通過電磁感應(yīng)關(guān)系傳