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时间:2018-07-17
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1、两种常见特种变压器自耦变压器和互感器 我们讨论过每相只有一个原绕组和一个副绕组的双绕组变压器,这种变压器内部的电磁过程及分析方法颇具代表性,也是研究其他各类变压器的理论基础。在生产实际中所应用的变压器则是多种多样的,本章介绍2种常见的特种变压器,自耦变压器和互感器。 一定义 如图: (a)一般双绕组变压器,原副方只有磁联系; (b)单相自耦变压器,省去一个绕组。 (c)自耦变压器:原,副绕组有共同部分的变压器称为自耦变压器。 二基本分析 1变比ka 对应于双绕组变压器k=(Nab-Ncb)/Ncb=kA-1 (2) 由双绕组
2、变压器概念出发。得, ka="U1"/U2=Nab/Ncb(1) 2磁势关系 磁势平衡方程式为: I1Nab+I2Nbc=I0Nab 为了分析方便起见,略去I0[很小]。加一项减一项比值不变。 I1Nab-I1Nbc+I1Nbc+I2Nbc=0 得,IacNac=IbcNbc(3) 由此可知,同一绕组ac段和bc段存在着磁势平衡关系。 3电流关系 由上式知,Iac和Ibc同相位,-(Iac+Ibc)=I2,只看大小,即 i2="Iac+Ibc=kaI1 "(4) 4自耦变压器优点 省铜线,
3、重量轻,损耗小,效率高。 ka越接近“1”,优点越显著。(1-1/ka)称为效益系数。 5用铜量 (1)原边情况 设双绕组变压器的“AX”段和自耦变压器的“ac”段铜线截面积完全一样,用铜量正比于绕组匝数长度L。令nax="Nab" (自耦变压器铜量)/(普通变压器用铜量)=Lac/LAX=Nac/NAX=(Nab-Nbc)/Nab=1-(1/kA) (5) (2)副边情况 设双绕组变压器的副边“ax”段和自耦变压器的副边“cb”段匝数一样,设两者长度一样时,用铜量正比于截面积A或电流I。 (自耦变压器铜量)/(普通变压器用铜量)=A
4、bc/A2=Ibc/I2=(I2-Iac)/I2=1-(1/kA) (6) 由(5),(6)式知,自耦变压器的用铜量总是小于用容量的双绕组变压器,ka越接近1,(1-1/ka)就越小,材料也就越省,越经济。在电密J不变时,单位体积的铜耜不变,则用铜少,损耗就小,效率高,而且本来就省去了一个绕组。 6缺点 (1)ka不够大;(2)漏阻抗小,短路电流大;(3)低压侧和高压侧绕组在电气方面连在一起,若原边引起过电压也会影响到低压边。 三传导容量和感应容量 传导容量:由电路关系直接传递的功率(U2Iac); 感应容量:由电磁感应传递的功率(U2
5、Ibc)。 在自耦变压器中,两者同时存在,而一般变压器只有后者。传导功率是自耦变压器独具一格的特点,也是节省材料的关键所在。 据(4)式s2="U2I2=U2Iac+U"2Ibc故: 1传导容量占总容量的百分比为:U2Iac/U2I2=Iac/I2=I1/I2=1/ka 2感应容量占总容量的百分比为:U2Ibc/U2I2=Ibc/I2=(I2-Iac)/I2=1-1/ka 要点和注意事项: 一、电压互感器 1电压互感器副边绝不允许短路。因短路电流将使绕组发热,破坏绝缘,危及人身和设备的安全。 2电压互感器铁心和副绕组的一端必
6、须可靠接地。保障人身安全。 二、电流互感器 1电流互感器副方不允许开路。开路后,原方电流全为励磁作用,铁心过饱和,电压较高,铁心严重发热。 2电流互感器副绕组一端和铁心须可靠接地。漏磁通较少,功率传导效率更高,较少的磁通电流,电压容易控制。自耦变压器是只有一个绕组的变压器,当作为降压变压器使用时,从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组;当作为升压变压器使用时,外施电压只加在绕组的—部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组,其余部分称为串联绕组,同容量的自藕变压器与普通变压器相比,不但尺寸小,而且效率高,并且变压器容量越大,电压越高.这个优点就越
7、加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大,自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。和普通双绕组变压器相比,自耦变压器有以下主要特点:(1)由于自耦变压器的计算容量小于额定容量.所以在同样的额定容量下,自耦变压器的主要尺寸较小,有效材料(硅钢片和导线)和结构材料(钢材)都相应减少,从而降低了成本。有效材料的减少使得铜耗和铁耗也相应减少,故自耦变压器的效率较高。同时由于主要尺寸的缩小和质量的减小,可以在容许的运输条件下制造单台容量更大的
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