电机学第6章 特殊变压器

2. 标准联结组别 YN,yn0,d11 ; 标准联结组别:
YN,yn0,y0。 。
第6章 特殊变压器
二、额定容量与容量配合
双绕组变压器： 双绕组变压器：SN = S1 = S2 三绕组变压器： 不等， 额定容量： 最大的绕组容量。 三绕组变压器： S1 、S2、S3不等， 额定容量： 最大的绕组容量。 国家标准规定：三绕组额定容量配合关系有三种： 国家标准规定：三绕组额定容量配合关系有三种： 100表示额定容量，50表示 表示额定容量， 表示 表示50%额定容量。 额定容量。 表示额定容量 额定容量 实际运行时 的功率关系 P1=P2+P3（一进二出） 一进二出） P1+P2=P3（二进一出） 二进一出） 高压 绕组 100 100 100 中压 绕组 100 50 100 低压 绕组 100 100 50
折算到 绕组 2 的参数
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折算到绕组1: 折算到绕组
2 ′ Rs23 = k12 Rs 23
2 ′ X s23 = k12 X s 23
对以上三式联立求解， 对以上三式联立求解，可得
1 ′ R1 = ( Rs12 + Rs13 − Rs 23 ) 2 1 ′ ′ R2 = ( Rs12 + Rs 23 − Rs13 ) 2 1 ′ ′ R3 = ( Rs13 + Rs 23 − Rs12 ) 2
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6.2 自耦变压器
一、结构特点与用途
结构特点: 结构特点 低压绕组是高压绕组的一部 分，一、二次绕组之间既有 磁耦合，又有电联系。 磁耦合，又有电联系。 U1U2为一次绕组，匝数为 N1 ； 为一次绕组， 为一次绕组 u1u2为二次绕组，匝数为 N2，又称为公共绕组； 为二次绕组， 又称为公共绕组； 为二次绕组 U1u1称为串联绕组，匝数为 N1-N2 。 称为串联绕组， 称为串联绕组 用途：用来连接两个电压等级相近的电力网，作为两电网的联络变压器； 用途：用来连接两个电压等级相近的电力网，作为两电网的联络变压器； 在实验室中常采用二次侧有滑动触头的自耦变压器作为调压器； 在实验室中常采用二次侧有滑动触头的自耦变压器作为调压器； 异步电动机的降压起动设备。 异步电动机的降压起动设备。
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四、磁动势平衡方程式与等效电路
负载时的磁动势平衡方程式为 中压绕组2 中压绕组 低压绕组3 低压绕组
& & & & I1 N 1 + I 2 N 2 + I 3 N 3 = I 0 N 1 & &′ &′ & I1 + I 2 + I 3 = I 0
折算到高压绕组1 折算到高压绕组
2. 缺点
（1）由于一、二次有电连接，当一次侧发生过电压时，导致二次侧过电压； ）由于一、二次有电连接，当一次侧发生过电压时，导致二次侧过电压； （2）自耦变压器短路阻抗标么值比同容量双绕组变压器小，其短路电流较大。 ）自耦变压器短路阻抗标么值比同容量双绕组变压器小，其短路电流较大。
在实际应用中，选择哪种配合，要根据各绕组负载大小决定。 在实际应用中，选择哪种配合，要根据各绕组负载大小决定。 例如，当中压侧负载为额定容量的 例如，当中压侧负载为额定容量的80% 低压侧负载为额定容量的40%时 时 低压侧负载为额定容量的 应选择第三种配合。 应选择第三种配合。
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对于降压变压器： 对于降压变压器：
X1 =
1 ′ ( X s12 + X s13 − X s 23 ) 2 1 ′ ′ X 2 = ( X s12 + X s 23 − X s13 ) 2 1 ′ ′ X 3 = ( X s13 + X s 23 − X s12 ) 2
I: 通过电磁感应在低压侧产生的，称感应电流； 通过电磁感应在低压侧产生的，称感应电流； I1: 从高压侧直接流入低压侧的，称传导电流。 从高压侧直接流入低压侧的，称传导电流。
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3．容量关系
变压器的额定容量(铭牌容量 是由绕组容量 又称电磁容量或设计容量）决定的。 变压器的额定容量 铭牌容量)是由绕组容量（又称电磁容量或设计容量）决定的。 铭牌容量 是由绕组容量（ 双绕组变压器： 双绕组变压器：一、二次绕组只有磁联系，没有电联系，功率传递只靠电磁感应， 二次绕组只有磁联系，没有电联系，功率传递只靠电磁感应， 额定容量等于一次绕组容量或二次绕组容量。 额定容量等于一次绕组容量或二次绕组容量。 二次绕组既有磁联系又有电联系。 自 耦 变 压 器：一、二次绕组既有磁联系又有电联系。功率传递一部分是靠电磁 感应，一部分是直接传导，二者之和是额定容量。 感应，一部分是直接传导，二者之和是额定容量。 自耦变压器额定容量
& ≈ − N 2 I = − 1 I （I 与I 反相位） & & & & 反相位） I1 2 2 1 2 N1 ka
1 & 1 & & & & & & & 同相位） I = I 1 + I 2 = − I 2 + I 2 = (1 − ) I 2 （I与I 2同相位） ka ka
大小关系为： 2 = I + I 1 I
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五、参数测定
短路参数可通过短路试验测取。由于有三个绕组，短路试验必须分三次进行。 短路参数可通过短路试验测取。由于有三个绕组，短路试验必须分三次进行。 1. 绕组 加电压，2短路，3开路 绕组1加电压， 短路 短路， 开路 加电压
′ Rs12 = R1 + R2 ′ X s12 = X 1 + X 2
第6章 特殊变压器
[内容] 内容] 6.1 三绕组变压器 6.2 自耦变压器 6.3 分裂变压器 6.4 互感器 [要求] 要求] 掌握各种特殊变压器的特点、用途、应用场合。 掌握各种特殊变压器的特点、用途、应用场合。
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6.1 三绕组变压器
用一台三绕组变压器代替两台双绕组变压器 来连接三个电压等级不同的电网。 来连接三个电压等级不同的电网。
&′ & I 2 = I 2 / k12
&′ & I 3 = I 3 / k13
& 很小， I 0 很小，可忽略不计 & & & I + I′ + I′ = 0
1 2 3
& &′ &′ I1 = −( I 2 + I 3 )
′ ′ 是等效漏电抗， X 1、X 2、X 3 是等效漏电抗，
它与自漏磁通和互漏磁通相对应。 它与自漏磁通和互漏磁通相对应。
U 2 I = (1 − U 2 I1 = 1 )S2 ka
为电磁容量，是通过电磁感应从一次传给二次的 为电磁容量，是通过电磁感应从一次传给二次的; 为传导容量，是由电源经串联绕组直接传给二次的。 为传导容量，是由电源经串联绕组直接传给二次的。
1 S2 ka
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三、自耦变压器的优、缺点 1．优点
（1）节省材料 ） 因为绕组容量是额定容量的 (1 − 变压器重量和尺寸是由绕组容量决定， 变压器重量和尺寸是由绕组容量决定，
1 k a 愈接近 ，(1 − ) 愈接近1， ka
（2）效率较高 ）
1 ) 倍， ka
愈小，绕组容量愈小，这一优点愈突出。 愈小，绕组容量愈小，这一优点愈突出。
与同容量双绕组变压器相比，由于自耦变压器所用有效材料（硅钢片和铜材） 与同容量双绕组变压器相比，由于自耦变压器所用有效材料（硅钢片和铜材） 较少，所以自耦变压器的铜损耗和铁损耗相应较少，因此效率较高。 较少，所以自耦变压器的铜损耗和铁损耗相应较少，因此效率较高。
S u1u2
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可见，自耦变压器的绕组容量（电磁容量） 可见，自耦变压器的绕组容量（电磁容量）是额定容量的 (1 − 因为
1 ) 倍， ka
ka > 1
1 (1 − ) < 1 ka
故自耦变压器的绕组容量小于额定容量。 故自耦变压器的绕组容量小于额定容量。
自耦变压器输出容量可表示为
1 1 S 2 = U 2 I 2 = U 2 ( I + I1 ) = U 2 I + U 2 I1 = (1 − ) S 2 + S 2 ka ka
′ Rs13 = R1 + R3 ′ X s13 = X 1 + X 3
折算到 绕组 1 的参数
2.绕组 加电压，3短路，2开路 绕组1加电压， 短路， 开路 绕组 加电压 短路 折算到 绕组 1 的参数
3.绕组 加电压，3短路，1开路 绕组2加电压 短路， 开路 绕组 加电压， 短路
′ ′ Rs23 = R2 + R3 ′ ′ X s23 = 结构
三 个 绕 组 高压绕组：总放在外层 高压绕组： 中压绕组：中间（降压）或内层（升压） 中压绕组：中间（降压）或内层（升压） 低压绕组：内层（降压）或中间（升压） 低压绕组：内层（降压）或中间（升压）
从绝缘考虑，高压绕组总是放在最外层。 从绝缘考虑，高压绕组总是放在最外层。 从功率传递考虑，相互间传递功率较多的绕组应靠得近些。 从功率传递考虑，相互间传递功率较多的绕组应靠得近些。
三、变比与磁通
三绕组变压器有三个变比： 三绕组变压器有三个变比：
k12 = k13 = k 23 =
N1 U1N = N2 U2N N1 U1N = N3 U3N N 2 U2N = N 3 U3N
主磁通：是指与三个绕组同时交链的磁通，由三个绕组磁动势共同建立。 主磁通：是指与三个绕组同时交链的磁通，由三个绕组磁动势共同建立。 漏磁通：是指只交链一个或两个绕组的磁通，前者叫自漏磁通，后者叫互漏磁通。 漏磁通：是指只交链一个或两个绕组的磁通，前者叫自漏磁通，后者叫互漏磁通。