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1、第四章三繞組變壓器和自耦變壓器(Threewindingtransformerandauto-transformer)主要內(nèi)容:1.了解三繞組變壓器的基本方程并掌握其等效電路2.自耦變壓器電壓、電流和容量的關(guān)系及等效電路§4-1三繞組變壓器一、結(jié)構(gòu)特點每個鐵心柱上套有三個不同電壓級別的繞組,通常高壓繞組放在最外層,低壓繞組或中壓繞組放在內(nèi)層。通常以最大的繞組容量命名三繞組變壓器的額定容量SN。一般工作情況下,三繞組的任意一個(或兩個)繞組都可以作為原繞組,而其它的兩個(或一個)則為副繞組。二、用途及繞組容量問題高壓繞組中壓繞組低壓繞組1001001001005010010010050三繞組變
2、壓器可以直接連接三個不同電壓等級的電網(wǎng)。N1N2N3三、基本分析方法和思路磁動勢平衡:主磁通感應(yīng)電動勢可表示為:自漏磁通感應(yīng)的電動勢可表示為:還有兩兩繞組之間的互漏磁通,比如某繞組電流產(chǎn)生的和另一個繞組交鏈的互漏磁通會在這個繞組中感應(yīng)電動勢,也可用負的漏電抗壓降表示:二次繞組電流產(chǎn)生的與一次繞組交鏈的互漏磁在一次繞組中感應(yīng)電動勢互漏磁通感應(yīng)電動勢說明:可得各次繞組的電壓方程為:變比:主磁通在三個繞組感應(yīng)主磁電勢之比等于變比,總共三個變比。參數(shù)歸算(歸算到一次側(cè)):歸算后的四個基本方程:④①②③…………最后可簡寫為:式減去式,再用式中,可得:①②④式減去式,再用式中,可得:①④③稱為等效電抗其
3、中:稱為等效阻抗三繞組變壓器等效電路稱為等效電抗。其中:稱為等效阻抗注意: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)?!?-2自耦變壓器一、結(jié)構(gòu)特點與用途自耦變壓器實質(zhì)上是一個單繞組變壓器,原、副邊之間不僅有磁的聯(lián)系,而且還有電的直接聯(lián)系。自耦變壓器每一個鐵心柱上套著兩個繞組,兩繞組串聯(lián),繞向一致。N1N2實例分析:從雙繞組變壓器到自耦變壓器(1)僅僅繞組改接法,雙繞組變壓器可以變?yōu)樽择钭儔浩鳎β士梢栽龃髷?shù)倍甚至十倍!實例:假設(shè)圖示雙繞組變壓器實例分析:從雙繞組變壓器到自耦變壓器(2)分析從雙繞組變壓器到自耦變壓器哪些
4、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)原副邊電流符號相反:當(dāng)原邊電流在原繞組中從同名端流向非同名端,則副邊電流在副繞組中從非同名端流向同名端!實例分析:從雙繞組變壓器到自耦變壓器(3)首先分析雙繞組變壓器電流方向。忽略勵磁電流則:實例分析:從雙繞組變壓器到自耦變壓器(4)忽略勵磁電流當(dāng)原邊電流從同名端流向非同名,則副繞組電流從非同名端流向同名端!原副繞組電流原副邊電流實際方向示意圖副邊實際電流則等于原副繞組電流之和。實例分析:從雙繞組變壓器到自耦變壓器(5)聯(lián)結(jié)成自耦變壓器,空載時:如果原邊施加,則繞組電勢仍為與。副邊輸出電壓。實例分析:從雙繞組變壓器到自耦變壓器(6
5、)原副邊電流實際方向示意圖與雙繞組變壓器類似,原繞組,時,副繞組,。于是負載電流。原邊輸入容量副邊輸出容量二、自耦變壓器基本方程(要求:參考下圖與上述物理概念學(xué)習(xí)自行推導(dǎo))1.電壓、電流和容量關(guān)系1)原、副邊的方程式自耦變壓器變比:(若忽略漏阻抗壓降)根據(jù)全電流定律,勵磁磁動勢為串聯(lián)繞組磁動勢與公共繞組磁動勢之和,即:若忽略勵磁電流(),則:2)磁動勢平衡及電流關(guān)系結(jié)論:自耦變壓器負載運行時,原、副邊電壓之比近似等于副、原邊電流之比,這點與雙繞組變壓器一樣。2)磁動勢平衡及電流關(guān)系3)容量關(guān)系雙繞組變壓器原邊輸入容量原邊輸入容量實例: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
6、不產(chǎn)生損耗2)繞組通過電磁作用得到的容量稱為電磁容量,也叫繞組容量3)自耦變壓器額定運行時的額定容量為傳導(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)定義:效益系數(shù)=————=——————————繞組容量額定容量額定容量額定容量–傳導(dǎo)容量繞組容量實例: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。2.簡化等值電路(推導(dǎo)過程不要求)代入得①①3.短路試驗及短路阻抗(不要求)1)低壓側(cè)短路,高壓側(cè)進行短路試驗:在自耦變壓器高壓側(cè)做短路試驗測得的短路阻抗實際值和把串聯(lián)繞組作為一次繞組、公共繞組作為二次繞組時短路測得的短路阻抗實際值相等。由于自耦變壓
7、器的阻抗基準值和相應(yīng)的雙繞組變壓器阻抗基準值之比為因此,他們短路阻抗標么值之比為:2)高壓側(cè)短路,低壓側(cè)進行短路試驗把公共繞組作為一次繞組、串聯(lián)繞組作為二次繞組時短路測得的短路阻抗為:它們短路阻抗標么值之比還為:主要用在高壓電力系統(tǒng)中兩個電壓相差不大的電網(wǎng)上,小容量自耦變壓器也被用作實驗室中的調(diào)壓設(shè)備??偨Y(jié)用途:優(yōu)點: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