电机学-三绕组变压器和自耦变压器.

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1r1jx2r2xjmrmjxAIaIAUaUmI1r1jx2r2xjmrmjxAUmIaUAIaI(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。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，即：Zm0=Zm。三相心式变压器：零序电流所激励的三相零序主磁通同大小、同相位，不能在铁心内形成闭合磁路，只能通过非铁磁材料闭合，因此零序激磁阻抗Zm0远小于正序激磁阻抗即：Zm0ZmXm的参数表达式。星形联结：零序电流不能流通，此时等效电路在这一边应断开。三角形联结：零序电流仅能在三角形内部形成环流，而不能流到外电路。即在零序等效电路中，变压器内部短接，但从外部看进去则是断开的。内容回顾三相变压器的不对称运行1Z2Z0mZ(a)(b)YN,d联结ABCabc03I0YN,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202010ZZZZZZmm0Z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。LmAZZUI031Y,yn联结由于原边没有零序电流，因此副边的零序电流全部成为激磁性质的，从而在铁心内产生零序主磁通，感应零序电动势，迭加到正序电动势上，使负载相端电压下降。在三相变压器组中，零序主磁通可在主磁路内通过，零序电动势较大，故负载相端电压急剧下降，另外两相电压则将升高，以保持线间电压不变，于是产生严重的中性点位移现象。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)§4-1三绕组变压器三绕组变压器§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。123123123123(a)降压布置(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123123123123(a)降压布置(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-低压绕组对于升压变压器，如果采用图4-l(a)所示的方法布置，则低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。§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三绕组变压器、自耦变压器和互感器§4-1三绕组变压器1U2U3UkV110kV220kV3301U2U3U～kV5.10kV121kV242(a)(b)图4-2三绕组变压器的用途用途：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。§4-1三绕组变压器三绕组变压器的容量和标准联结组容量：三绕组变压器的额定容量是指三个绕组中容量最大的一个绕组的容量。为了使产品标准化起见，一般三个绕组的容量配合有下列三种。注意：用标么值计算时，各绕组必须采用相同的容量基值。高压绕组中压绕组低压绕组NSNSNSNSNSNSNSNS5.0NS5.0三绕组变压器、自耦变压器和互感器标准联结组：（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。单相三绕组变压器的标准联结组：为I,I0,I0。三绕组变压器的容量和标准联结组§4-1三绕组变压器§4-1三绕组变压器三绕组的基本方程式、等效电路、运行性能三绕组变压器、自耦变压器和互感器1．三绕组变压器的变比11122201113330201321122333011312NUkNUNUkNUUkNUkkNUUkkmFFFF3211122331mNINININI3212311mNNIIIINN123mIIII0321III13331222,kIIkII(4-2)或2．三绕组变压器的磁动势方程式AXax1U1Im1121323232I3I3U2U2LZ3LZmAmX3．三绕组变压器的电动势平衡方程式•••1U1E12E13E1I3E21E23E2E31E32E3I2U3U111EjLI222EjLI333ILjE31131131333223223233EjMIEjMIEjMIEjMI21121EjMI12122EjMI13121111EEErIU313212111IMjIMjILjrI23212222EEErIU3231122222IMjIMjILjrI32313333EEErIU2231133333IMjIMjILjrI321332313232212131211321IIILjrMjMjLjLjrMjMjMjLjrUUU111213232212231333132312()()()xLMMMxLMMMxLMMM321331133222211)(0)()(00)(IIIxjrjxrxjrxjrxjrjxr)()()(313221UUUUUU3．三绕组变压器的电动势平衡方程式4．三绕组变压器的等效电路和相量图1I1U1jx1r2r2jx2I2U3r3jx3I3U3U1I12311Iz22Iz33Iz1U2U3I2I%100%1001311312112NNNNUUUUUUUU三、三绕组变压器的电压调整率和效率)(12)(121232IIUUU21222122)(12sincos2kkIxrU313313)(12sincos3xrUI同理可得13U%100)1(32132321fecucucufecucucupppppppppp四、三绕组变压器的参数测定23112kU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12kU2Z3Z12kI1Z212212122121212121212kkkkkkkkkrzxIprIUz32123kU2Z1Z23kI3Z23kU32113kU13kU2Z3Z13kI1Z)(21)(21)(21122313313231222313121kkkkkkkkkrrrrrrrrrrrr)(21)(21)(21122313313231222313121kkkkkkkkkxxxxxxxxxxxx231213kkkxxx、稳态短路试验测出的短路电抗三者的大小与三绕组的安排位置有关。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§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。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1122NNUNkNU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，它的两个端点接到负载阻抗ZL，便演变成了一台降压自耦变压器。三绕组变压器、自耦变压器和互感器AXax铁心xaXA1aU11aII1U1E2E2aI22aUULZ1N2NaxLZAX1aU1U1E2E2aI1aI2aU2I§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。自耦变压器的变比为：式中：为双绕组变压器的变比。1212221aEENNkkEN12NkN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：按照全电流定律，自耦变压器的激磁磁动势应等于串联绕组的磁动势与公共绕组的磁动势之和。考虑到激磁电流是由电源供给的，它流经的匝数为（），所以mF11wIa22wI12NN112212mamFINININN由节点a可列出电流方程221IIIaa把上式代入磁动势方程式11122121122212()()aaamaamINIININNINNININN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()，得12NN2121212aamaamNIIINNIII式中为自耦变压器副边电流的归算值。2222121aaaaNIIINNk若忽略，则mIaaaaaakIIIII221210因此aaaaaaaaaaaakIIkIkIIkIIII111222111212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2）电压关系：副边回路电压方程式为式中为未经归算的ax部分绕组漏阻抗。若变压器副边接负载阻抗ZL,则若归算到原边，则axaaaxaZIkEZIEU2222211axZLaaZIU22LaaZIU22式中：LaLZkZ2原边回路电压方程式为axaaAaaaxaAaaaZIkZIEEZIZIEEU1121212111)()(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2）电压关系：因为代入得式中称为自耦变压器副边电压的归算值；称为自耦变压器从高压边看的短路阻抗。axaaaaaxaaaZIkUkZIUkEkEE12222211)(