第五章 三绕组变压器和自耦变压器
主要内容:
1,三绕组变压器的基本方程及等效电路;
2,自耦变压器电压、电流和容量的关系及等
效电路
第一节 三绕组变压器
一、结构特点
每个铁心柱上套有三个不同电压级别的绕
组,通常高压绕组放在最外层,低压绕组或中
压绕组放在内层。
一般工作情况下,三绕组的任意一个(或两
个)绕组都可以作为原绕组,而其它的两个(或
一个)则为副绕组。
原绕组功率 =输向两个副绕组功率之和。
通常以最大的绕组容量命名三绕组变压器的
额定容量 SN。
三绕组变压器可以直接连接三个不同电压等
级的电网
二、用途
三绕组间的变比:
11
12
22
wU
k
wU
??
22
23
33
wU
k
wU
??
11
13
33
wU
k
wU
??
由于一个铁心柱有三个绕组,因此主磁
通和漏磁通比较复杂,三绕组变压器负载运
行时,由于是三个绕组之间互相耦合,采用
了各绕组的自感和互感的概念。忽略励磁电
流,可得三绕组变压器的方程式。
' ' ' '
1 1 1 1 1 1 2 2 1 3 3
' ' ' ' ' ' ' '
2 2 2 2 2 1 2 1 2 3 3
' ' ' ' ' ' ' '
3 3 3 3 3 1 3 1 2 3 2
U I R j L I j M I j M I
U I R j L I j M I j M I
U I R j L I j M I j M I
? ? ?
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三、基本方程式和等式电路
注意:三绕组变压器中的电抗都是等效电抗,不
是漏抗,但它们具有漏抗的性质,即都为常数。
/ / /
1 1 12 13 23
/ / / / /
2 2 12 23 13
/ / / / /
3 3 13 23 12
()
()
()
X L M M M
X L M M M
X L M M M
?
?
?
? ? ? ?
? ? ? ?
? ? ? ?
1 1 1
/ / /
2 2 2
/ / /
3 3 3
Z R jX
Z R jX
Z R jX
??
??
??
1U&
/2U?&
/3U?&
1jX1R
/2R /2jX
/3jX
/3R1I&
/2I?&
/3I?&
第二节 自耦变压器
一,结构特点与用途
自耦变压器实质上是一个单绕组变压器,原、副边之
间不仅有磁的联系,而且还有电的直接联系。
自耦变压器有单相, 也有三相, 每一个铁心柱上套着
两个绕组, 两绕组串联, 绕向一致 。 绕组 ax既为副绕组又
同时是原绕组的一部分, 称为公共绕组, 而 Aa绕组称为
串联绕组, 一般绕组 Aa匝数少于 ax绕组匝数 。
1U&
1U&
2U&
2U&
2I&
1I&
0I&
A
X
a
x
二、电压、电流和容量关系
1 1 1A a a xU I Z IZ E? ? ?
1 1 1
2 2 2
1AU E W KU E W? ? ? ?
根据全电流定律,励磁磁动势 为串联绕组磁动势
与公共绕组磁动势 之和,即:
0F
1 1 2()I W W? 2IW
1 1 2 2 0 1()I W W IW I W? ? ?
根据电压定律得原、副边的方程式:
若忽略漏阻抗压降,则:
AK
( 为自耦变压器变化)
结论:自耦变压器负载运行时, 原, 副边电压
之比近似等于原, 副边电流之比等于,
这点与双绕组变压器一样 。
1 1 2 2( ) 0I W W IW? ? ?
1 1 2
1
2
() ( 1 )
A
I W WI I K
W
??? ? ? ?
2 1 1 AI I I I K? ? ?
0 0I ?
若忽略励磁电流( ),则:
用途:
优点:
缺点:
主要用在高压电力系统中两个电压相差不大
的电网上,小容量自耦变压器也被用作实验
室中的调压设备
比双绕组电力变压器省材料,成本低,效率
高。
1)短路阻抗标幺值比双绕组小,短路电流较
大。
2)由于自耦变压器原副边有电的直接联系,
高压边过电压时,低压边也产生严重的过电
压,两边均需要装设避雷器。