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1、两种常见特种变压器两种常见特种变压器 自耦变压器和互感自耦变压器和互感器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。 一一 定义定义如图：(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。二二 基本分析基本分析1变比 ka对应于双绕组变压器 k=(Nab-Ncb)Ncb=kA -1 (2)由双绕组变压器概念出发。得，k
2、a=“U1“U2=NabNcb(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，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
3、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)=LacLAX=NacNAX=(Nab-Nbc)Nab=1-(1kA)(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)=AbcA2=IbcI2=(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，(1-1ka)就越小，材料也就越省，越经济。在电密 J 不变时，单
4、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。三三 传导容量和感应容量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 (U2Ibc)。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“Ibc故：1传导容量占总容量的百分比为：U2IacU2I2=IacI2=I1I2=1ka2感
5、应容量占总容量的百分比为：U2IbcU2I2=IbcI2=(I2-Iac)I2=1-1ka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
6、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
7、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变压器。但通常在自耦变压器中只有 k2 时，上述优点才明显。 (2)由于自耦变压器的短路阻抗标幺值比双绕组变压器小，故电压变化率较小，但短路电流较大。 (3)由于自耦变压器一、二次之间有电的直接联系，当高压侧过电压时会引起低压侧严重过电压。为了避免这种危险，一、二次都必须装设避雷器，不要认为一、二次绕组是串联的，一次已装、二次就可省略。 (4)在一般变压器中。有载调压装置往往连接在接地的中性点上，这样调压装置的电压等级可以比在线端调压时低。而自耦变压器中性点调压侧会带来所谓的相关调压问题。因此，要求自耦变压器有载调压时，只能采
8、用线端调压方式。自耦变压器：自耦变压器：由电磁感应原理可知,并不一定要有分开原绕组和副绕组,一个线圈也能达到变换电压目。当原绕组 W1 接入交流电源 U1 时,原绕组每匝电压降,电压平均分配原绕组 1,2 之间,副绕组 W2电压等于原绕组每匝电压乘以 3,4匝数.U1 不变情况下,变更 W1 和 W2比例,就可以到不同U2 值.这种原,副绕组直接串联,自行偶合变压器称为自耦变压器,又叫单圈变压器.普通变压器原,副绕组是互相绝缘,只用磁联系而没有电联系,依线圈组数不同,这种变压器又可分为双圈变压器或多圈变压器.由电磁感应原理可知,并不要有分开原绕组和副绕组,一个线圈也能达到变换电压目.当原绕组
9、W1 接入交流电源 U1 时,原绕组每匝电压降,电压平均分配原绕组1,2 之间,副绕组 W2电压等于原绕组每匝电压乘以 3,4匝数.U1 不变情况下,变更 W1 和 W2比例,就可以到不同U2 值.这种原,副绕组直接串联,自行偶合变压器称为自耦变压器,又叫单圈变压器. 自耦变压器中电压,电流和匝数之间关系和一般变压器系统,既:U1/U2=W1/W2=I2/I1=K ，自耦变压器最大特点是,副绕组是原绕组一部分自耦降压变压器,或原绕组是副绕组一部分自耦升压变压器)自耦变压器原,副绕组电流方向和普通变压器一样是相反.忽略变压器激磁电流和损耗下,可如下关系式降压:I2=I1+I,I=I2-I1 升压
10、:I2=I1-I,I=I1-I2，P1=U1I1,P2=U2I2 式中: I1 是原绕组电流,I2 是副绕组电流 U1 是原绕组电压,U2 是副绕组电压 P1 是原绕组功率,P2 是副绕组功率。自耦变压器原理-自耦降压变压器-单相自耦升压变压器自耦变压器是一个绕组变压器，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，外施电压只加绕组部分线匝上。通常把同时属于一次和二次那部分绕组称为公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量自藕变压器与普通变压器相比，尺寸小，效率高，变压器容量越大，电压越高这个优点就越加突出。电力系统发展、电压等级提高和输送容量增大，自藕变压器
11、其容量大、损耗小、造价低而到广泛应用。 和普通双绕组变压器相比，自耦变压器有以下主要特点： （1)自耦变压器计算容量小于额定容量同样额定容量下，自耦变压器主要尺寸较小，有效材料(硅钢片和导线)和结构材料(钢材)都相应减少，降低了成本。有效材料减少使铜耗和铁耗也相应减少，故自耦变压器效率较高。同时主要尺寸缩小和质量减小，可以容许运输条件下制造单台容量更大变压器。但通常自耦变压器中k2 时，上述优点才明显。 (2)自耦变压器短路阻抗标幺值比双绕组变压器小，故电压变化率较小，但短路电流较大。 (3)自耦变压器一、二次之间有电直接联系，当高压侧过电压时会引起低压侧严重过电压。避免这种危险，一、二次都必须装设避雷器，不要认为一、二次绕组是串联，一次已装、二次就可省略。(4)一般变压器中。有载调压装置往往连接接中性点上，这样调压装置电压等级可以比线端调压时低。而自耦变压器中性点调压侧会带来所谓相关调压问题。，要求自耦变压器有载调压时，只能采用线端调压方式。
