第六章三绕组变压器和其它用途的变压器

1、1 重点：三绕组变压器、自耦变压器重点：三绕组变压器、自耦变压器和仪用互感器的特点和适用范围和仪用互感器的特点和适用范围23413 22313 21231YY升压升压降压降压1 高压高压 2 中压中压 3 低压低压567v(1) 磁通分布磁通分布v主磁通：主磁通： 与三个绕组与三个绕组同时铰链同时铰链v 漏磁通：只铰链一个漏磁通：只铰链一个或两个绕组的磁通，前者或两个绕组的磁通，前者称自漏，后者为互漏，称自漏，后者为互漏，v 为自漏磁通，为自漏磁通， v 为互漏磁通。为互漏磁通。332211,312312,8v磁通分布磁通分布 v主磁通由三个绕组的合主磁通由三个绕组的合成磁势共同建立。经铁成磁

2、势共同建立。经铁心磁路闭合，激磁阻抗心磁路闭合，激磁阻抗随铁心饱和程度而变化。随铁心饱和程度而变化。 v自漏磁通由一个绕组的自漏磁通由一个绕组的磁势所产生，互漏磁通磁势所产生，互漏磁通由两个绕组的磁势产生，由两个绕组的磁势产生，它们主要通过空气和油它们主要通过空气和油闭合，相应的漏抗为常闭合，相应的漏抗为常数。数。9 321FFFFm空载空载mmIWF 1负载负载: 332211IWIWIWFm 1I 1U 2I 3I 2U 3UZL2ZL311 22 33 12 23 13 10即：即：3322111WIWIWIWIm ：激磁电流（空载时），：激磁电流（空载时）， 很小，忽略不计很小，忽略不

3、计mI mI 则：则：01331221 WWIWWII 32II、 32II、为折至原边的量为折至原边的量0321 III1221222KIWWII 1331333KIWWII 11设设 为绕组为绕组1、2、3的电阻的电阻为为 绕组绕组1、2、3的自电感的自电感( ， ） 为为 绕组间互电感。绕组间互电感。 321,RRR321,LLLLWL 21212112 WWM322331132112,MMMMMM 1I 1U 2I 3I 2U 3UZL2ZL311 22 33 12 23 13 12且：自电感及互电感与各绕组的全部且：自电感及互电感与各绕组的全部 对应，例如：对应，例如：L1对应磁通为

4、对应磁通为:1312111, M12对应磁通为对应磁通为:121 电势方程电势方程:)(ILjIMjIMjRIUIMjILjIMjRIUIMjIMjILjRIU1332321313333232212122231321211111 1I 1U 2I 3I 2U 3UZL2ZL311 22 33 12 23 13 13将绕组将绕组2、3均折算至绕组均折算至绕组12122 UkU3133 UkU;1222kII ;1333kII ;22122RkR ;32133RkR 又又 222WL 222WL 221222222LkL)WW(L 233WL 233WL 32133LkL ,WWM212112 1

5、22112 WWM21121212MMkM 31131313MMkM ,WWM233223 ,WWM233223 3223131223MMkkM 代入以上关系，则（代入以上关系，则（1）式）式折算为：折算为：14IMjIMjILjRIUIMjIMjILjRIUIMjIMjILjRIU232131333333231212222231321211111 333232131333233222121222133122111111XIjXIjXIjRIUXIjXIjXIjRIUXIjXIjXIjRIU)3()2()1( (1)-(2)；(1)-(3);并代入并代入0321 III则有：则有：)XXXX(

6、 jRI)XXXX( jRI)U(U)XXXX( jRI)XXXX( jRI)U(U1223133333231312111131132312222223131211112115)XXXX( jRI)XXXX( jRI)U(U)XXXX( jRI)XXXX( jRI)U(U12231333332313121111311323122222231312111121）（令令4312231333213231222123131211 XXXXXXXXXXXXXXX则有：则有： 331133311131221122211121)( )() ()( )() (ZIZIjXRIjXRIUUZIZIjXRIjXR

7、IUU321,XXX16 331133311131221122211121)( )() ()( )() (ZIZIjXRIjXRIUUZIZIjXRIjXRIUU根据方程式画出等效电路图根据方程式画出等效电路图R1 X 1I 1U 2I 3I 3U 2U2X2R3R3X0321 III17三、等效参数的测定三、等效参数的测定由由(4)式得：式得：121322121121)()(kXXXXXXX 1312111, 121 、131333131131)()(kXXXXXXX 232333232232)()(kXXXXXXX （1）外施电压于绕组）外施电压于绕组1，绕组，绕组2短路，短路，3开路。测

8、开路。测121212,PIU及及123Z1 2Z3Z182112RRRk 2121212IPRk 121212IUZk 2112XXXk 21221212kkkRZX （2）加电压于）加电压于1，2开路，开路，3短路测短路测131313,PIU 1313kkXR（折至绕组（折至绕组1）3113RRRk 3113XXXk 123Z1 2Z3Z19（3）加电压于）加电压于2，3开路，开路，1开路测开路测131313,PIU 2323kkXR（折至绕组（折至绕组1）322323212RRRRKkk 322323212XXXXKkk 123Z1 2Z3Z20三绕组变压器短路实验测参数三绕组变压器短路实

9、验测参数21联立求解：联立求解：22313121kkkRRRR 21323122kkkRRRR 21223133kkkRRRR 22313121XXXXkk 21323122kkkXXXX 21223133kkkXXXX 四、三绕组变压器的电压变化率及效率四、三绕组变压器的电压变化率及效率1 331131221121) () (ZIZIUUZIZIUU220321 III代入上式代入上式)1()( ) ()( ) (31312312121321 ZZIZIUUZZIZIUU由由(1)式可见，第二绕组端电压不仅决定式可见，第二绕组端电压不仅决定 与与 。还受。还受 及及 的影响。的影响。2 I2

10、Z3 I1Z：影响电抗。：影响电抗。1Z23三绕组电压变化率：三绕组电压变化率：%10012112 NNUUUU%10013113 NNUUUU2%10011321 cuFecuFePPPPPPPP 1111cos ImUP2222cos ImUP)(323222121RIRIRImPcu 3333cos ImUP24在用标么值计算时，由于各绕组不同，应进行容量折算。在用标么值计算时，由于各绕组不同，应进行容量折算。通常以高压绕组的额定容量作为通常以高压绕组的额定容量作为容量基值容量基值。例，设绕组例，设绕组1为高压绕组。为高压绕组。NNbUSI 1113NbUU 11bbbIUZ111 NN

11、bUSI 2123NbUU 22bbbIUZ222 NNbUSI 3133NbUU 33bbbIUZ333 AXa1UI1I2I2U26AX W1W2a xFaUU11 aI1 1 E2 E aI2 2UaUU11 1 E2 EW1W2 22IIa 22UUaZL Ia xAX 11IIa1 1）可以看成为原，）可以看成为原，副边匝数为副边匝数为W1及及W2的双绕组变压的双绕组变压器改装而成器改装而成。以以W1 + + W2作为原边，以作为原边，以W2作副边。作副边。27原边电压方程：原边电压方程：211211ZIZIEEU 副边电压方程：副边电压方程：222ZIEU 电流关系：电流关系： I

12、II21磁势方程：磁势方程： 2102110WWIWIWIF 0I: :空载电流空载电流mZIEE021 AX xaUU11 1 E2 EW1W2 22IIa 22UUaZL Ia 11IIa28自藕变压器变比：自藕变压器变比：KWWWKa 1221 21022111WWIWIIWI 将将 代入代入021221 IWWWIIaKII 22 021III222ZIKEKUKaaa aKEEE 221副边电压方程：副边电压方程：222ZIEU 221222ZIKEEUUKUaa AX xaUU11 1 E2 EW1W2 22IIa 22UUaZL Ia 11IIa III21 210211WWIW

13、IWI 29 1221IIKIIIa2212ZIKEEUa 211211ZIZIEEU 222112111ZKKIZKZIUUaaa mZIEE021 021III 2021122111ZKZIZKZIZIKEEUamaa 0112211IKKIIIKIIIaaa11222ZIKZIKaa 1122ZIZIKa 30 1I 1U 0I 2I 2U2ZKZam 2021111ZKZIZKZIUama 211ZKZa 222112111ZKKIZKZIUUaaa 21ZKKaa 021III31近似等效（近似等效（ ）电路）电路 1I 1U 0I 2I 2U简化简化 21II 1U 2U 2211

14、ZKZa 2ZKZam 1I 1U 0I 2I 2U2ZKZam 211ZKZa 21ZKKaa 2211ZKZa 321 1）自藕变压器短路阻抗：）自藕变压器短路阻抗： kakaZZKZZKZZ 2212211aNaNkaNaNkKaUIZIUZZ1111* NNKKIUZZ11* aANNKKaKWWWUUZZ11*21111* *11KaKaZKZ *1KKaaZZK 因为因为自藕变压器电压变化率小，短路电流大。自藕变压器电压变化率小，短路电流大。KWWWKa 1221AX xaUU11 1 E2 EW1W2 22IIa 22UUaZL Ia 11IIa331 1）定义：额定容量（通过容

15、量）：变压器总的输入或输出）定义：额定容量（通过容量）：变压器总的输入或输出容量。容量。原边：原边：NNNIUS111 NNNIUS222 副边：副边：NNNSSS 21电磁容量（绕组容量）：电磁容量（绕组容量）：绕组上承担容量：绕组上承担容量：NNNAaAaIUWWWIUS112111 NxyNNaNNNNaxaxSKIUKIIUIUS 2212211AX xaUU11 1 E2 EW1W2 22IIa 22UUaZL Ia 11IIa34故可见电磁容量故可见电磁容量 通过容量通过容量效益系数效益系数111: axyxyKKK原边容量：原边容量： 传传导导电电磁磁SSIUIUIUUIUSAa

16、Aa 12112111副边：副边： 传传导导电电磁磁SSIUIUIIUIUS 12212222S S传导：由电流传导：由电流I I1 1直接传递到副边的容量。直接传递到副边的容量。AX xaUU11 1 E2 EW1W2 22IIa 22UUaZL Ia 11IIa35分析：分析：1 1、如果变压器的额定容量相等，自变的、如果变压器的额定容量相等，自变的S S电磁电磁 S S双变电磁双变电磁这样绕组容量这样绕组容量 ，材料，材料 ，降低成本。，降低成本。CupFep 重量及尺寸重量及尺寸 2 2Kxy越小越好，越小越好，Ka越接近越接近1 1越好，越好，1 1 Ka 2 236自变的特点自变的

17、特点: :（1）S电磁电磁SN，材料材料 ，体积小、铜耗和铁耗较小、降，体积小、铜耗和铁耗较小、降低成本，效率高。低成本，效率高。（2 2）*KKaZZ 自藕变压器电压变化率小，短路电流大。自藕变压器电压变化率小，短路电流大。 2*2*2*2*sincos11sincos KKaKaKaXRKXRu （3 3）原边加避雷器）原边加避雷器（4） 1 1 Ka 2 2 ，Ka越接近越接近1 1越好，越好，3738概概 述述 互感器属测量装置，按变压器原理工作。互感器属测量装置，按变压器原理工作。 电力系统中的大电流电力系统中的大电流/高电压有时无法直接用普通的电流表和电高电压有时无法直接用普通的电

18、流表和电压表来测量，必须通过互感器将待测电量按比例减小后测量。压表来测量，必须通过互感器将待测电量按比例减小后测量。 互感器具有互感器具有2种作用：将高电量转换为能用普通标准仪表测量种作用：将高电量转换为能用普通标准仪表测量的电量的电量1A/5A/100V/500V;将仪表与高压电路隔离将仪表与高压电路隔离,保证仪表及人保证仪表及人身安全身安全39副边看成空载：副边看成空载：2121201WWEEUU 测出测出U20之后，之后，201kUU V 1U 20U401）漏抗压降存在，使）漏抗压降存在，使22011,EUEU 变比误差变比误差 另外另外 相位不同相位不同 1U 20,U 相位误差相位误差2）V的阻抗实际上的阻抗实际上 411）V具有高阻抗，故不能并联很多具有高阻抗，故不能并联很多V2）降低漏抗及激磁电流。）降低漏抗及激磁电流。1）副边决不能短路，否则短路）副边决不能短路，否则短路IK很大。很大。2）副绕组与铁心必须可靠接地。）副绕组与铁心必须可靠接地。3）不要有太多）不要有太多V并联，以免影响测量精度。并联，以免影