电机学 三绕组变压器和自耦变压器

E & 12jM 1 2I& 2
E&31 j M 13 I&1 E&1 3 j M 13 I&3 E&32 j M 2 3 I&2 E&2 3 j M 2 3 I&3
U 1 I1 r 1 E 1 E 1 2 E 13 I 1 r jL 1 I 1 jM 1 I 2 2 jM 1 I 3 3
§4-1 三绕组变压器
为了绝缘方便，高压绕组部放在最外边。 对于降压变压器，中压绕组放在中间，低压绕组靠近铁心 柱，如图4-1(a)所示。 对于升压变压器，为了使磁场分布均匀，把中压绕组放在靠 近铁心柱，低压绕组放在中间，如图4-1(b)所示。
123
321
1 3 2 2 31
(a)降压布置
(b)升压布置
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§4-2 自耦变压器
➢自耦变压器的基本方程式和等效电路
▪基本方程式
1）电流关系：
两边都除以(N1 N2)，得
I&1a
N2 N1 N2
I&2a
I&m
I&1a I&2a I&m 式中 I& 2aN1N 2N2I& 2ak1aI& 2a为自耦变压器副边电流的归算值。
2
U k12 1
Z2 Z1
3
Z3
z k 12
U k 12 I k 12
I k12
U
k12
r k 12
p k 12
I
2 k 12
x k 12
z
2 k 12
r
2 k 12
2
U k13 1
3
Z1
Z2
I k13
U k13
Z3
2 Uk 23
Z1
1
3
Z2
Ik 23
Z 3
Uk 23
r1
1 2 (rk12
A I1 U1 1 X
m 12 13
2 I2 Am
U2
23
ZL2
aXm
I3 U3 ZL3
x
3
I&1
E&1
U&1
E&12
E&13
• •
E&2 E&21 U&2
E&23
• E&3 I&3 E&31 U&3
E&32
E& 1jL1I& 1
E & 2jL2I& 2
E 3 jL3 I 3
E & 2 1jM 1 2I& 1
U 2 I 2 r 2 E 2 E 2 1 E 2 3 I 2 r 2 jL 2 I 2 jM 1 I 1 2 jM 2 I 3 3
U 3 I 3 r 3 E 3 E 3 1 E 3 2 I 3 r 3 jL 3 I 3 jM 1 I 1 3 jM 2 I 2 3
内容回顾
三相变压器的不对称运行
A a
3I 0
b
0
C
Bc
Z1
Z2
Zm 0
(a)
YN,d联结
YN,d联结时，从YN方面看，零序阻抗
从d方面看，零序电流为零，零序阻抗
(b)
Z0 Z1ZZm0m0ZZ22
Z0
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢ Y,yn联结的单相负载运行
I UA
1 3
Z m0
ZL
对于三相变压器组，Zm0 = Zm，因此负载电流主要受 Zm0 的限制， 即使 负载阻抗 ZL 很小，负载电流也并不大。
量配合有下列三种。
高压绕组 中压绕组 低压绕组
SN
SN
SN
SN SN
0.5SSNN
SN 0.5SN
注意：用标么值计算时，各绕组必须采用相同的容量基值。
§4-1 三绕组变压器
三绕组变压器的容量和标准联结组
标准联结组： （GB1094-85 ） 三相三绕组电力变压器的标准联结组： YN,yn0,d11 和 YN,yn0,y0 。
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢ 分析方法：－对称分量法 正序、负序、零序分量方法
r1
jx1
r2
jx2
IA
rm
I a
UA
I m
jxm
r1 IA Ua UA
jx1
r2
jx2
rm
I a
I m
jxm
Ua
(a)
(b)
图3-28 变压器的正序和负序等效电路
➢ 三相变压器正、负序等效电路形式相同、参数相同。
Y,yn联结的三相变压器组不能带单相到中线的不对称负载。
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§4-1 三绕组变压器
➢什么是三绕组变压器 在同一铁心柱上绕上一个原绕组、两个副绕组或两个原绕
组一个副绕组。具有U1/U2/U3三种电压的变压器叫三绕组变压 器。(同心式绕组，铁心为心式结构)
§4-1 三绕组变压器
U 1(I2 3 )3 r 1 co 3 s3 x 1 si3n
同理可得 U13
(1 p c1 u p c2 u p c3 u p fe ) 1% 00 p 2p 3p c1 u p c2 u p c3 u p fe
四、三绕组变压器的参数测定
三绕组变压器简化等效电路中的参数可通过三个稳定短路试验测定
U U 12 r1j M j1L1 2
jM 12 r2jL2
jj M L2 133II 1 2
U 3 jM 13 jM 2 3 r3jL3 I 3
3．三绕组变压器的电动势平衡方程式
U1 (U2 ) U2 (U3 U1 (U3 )
)
r1jx 1 0
r1jx 1
(r2jx2 ) (r2jx2 )
A
a
A I1a
A I1a I1
铁 心
U1 E1
U1a
E2
N1 I2a
a U1a
N2
U2a U2 ZL
U1 E1
I2a a
X
x
E2 I2 U2a ZL
X
x
X
x
§4-2 自耦变压器
➢自耦变压器的结构特点
公共绕组：从绕组的作用看，绕组ax供高、低压两侧共用，叫做 公共绕组，串联绕组：绕组Aa则与公共绕组串联后供高压侧使 用，叫做串联绕组。
(b)升压布置
图4-1 三绕组变压器绕组的布置
1-高压绕组；2-中压绕组；3-低压绕组
§4-1 三绕组变压器
➢三绕组变压器的分类和用途
分类：
单相三绕组变压器 三相三绕组变压器
§4-1 三绕组变压器
用途：1）变电站中利用三绕组变压器由两个系统向一个负载 供电，如图4-2(a)所示。
2）发电厂利用三绕组变压器把发出的电压用两种电压 输送到不同的电网。如图4-2(b)所示。
图4-1 三绕组变压器绕组的布置
1-高压绕组；2-中压绕组；3-低压绕组
§4-1 三绕组变压器
对于升压变压器，
如果采用图4-l(a)所 示的方法布置，则低 1 2 3
321
1 3 2 2 31
压和高压绕组之间的
漏磁通较大，同时附 加损耗也显著增加， 使变压器可能发生局 部过热和降低效率。
(a)降压布置
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢三相变压器零序等效电路与正序等效电路形式 基本 相 同、原、副绕组漏阻抗Z1、 Z’2与正序参数相同。零序激磁阻 抗可能与正序不同，故用 Zm0 表示 。
三相变压器组：三相磁路互相独立，零序电流激励的主磁通，其磁路与正 序电流激励的主磁通的磁路相同，因此零序激磁阻抗与正序激磁阻抗相等，
➢自耦变压器的基本方程式和等效电路
▪基本方程式 2）电压关系： 副边回路电压方程式为 U 2aE 2I 2ZaxE 2 1k 1 a I 2aZax
式中 Z ax 为未经归算的ax部分绕组漏阻抗。
若变压器副边接负载阻抗 ZL ,则 U 2aI 2aZL 若归算到原边，则 U 2 aI 2 aZL 式中： ZL ka2ZL
U 2
I3z3 I1
U3 I2
1
2
3
I3
三、三绕组变压器的电压调整率和效率
U12 U13
U1N U2 U1N
U1N U3 U1N
100%
100%
U 1 2 U 1 ( I 2 2 ) U 1 ( I 2 3 )
U 1(I2 2 )2 r k 1c 2 o 2 s 2 x k 1s 2i2n
位置有关。如图4-l(a)的安排1、3绕组之间漏磁最大，其次
是1、2绕组间漏磁，最小的的是2、3绕组之间的
xk13xk12xk 23
§4-2 自耦变压器
➢自耦变压器的结构特点
普通变压器的特点：原、副绕组之间只有磁的联系而没有电路上 的联系。
自耦变压器的特点：原、副绕组之间不仅有磁的联系而且还有电 路上的直接联系。
原边回路电压方程式为
U 1 a ( E 1 E 2 ) I 1 a Z A I 2 a Z a a ( E x 1 E 2 ) I 1 a Z A 1 k a a I 1 a Z ax
自耦变压器可以由一台双绕组变压器演变过来。设有一台双
绕组变压器，原、副绕组匝数分别为
N1和N2 ，额定电压为U1N和U2N ， 额定电流为I1N和I2N ,其变比为
k N1 U1N N2 U2N
➢自耦变压器的结构特点
如果保持两个绕组的额定电压和额定电流不变，把原绕组和副 绕组顺极性串联起来作为新的原边。而副绕组还同时作为副边器。