04斯科特、阻抗匹配与非匹配平衡变压器
单片机电路中的阻抗匹配
单片机电路中的阻抗匹配单片机电路中的阻抗匹配1. 引言单片机电路中的阻抗匹配是一个重要的概念,它对于确保电路稳定性、性能优化以及能量传输都有着至关重要的作用。
在本文中,我们将深入探讨单片机电路中的阻抗匹配的重要性、应用领域以及相关的技术和方法。
2. 阻抗匹配的背景与概念阻抗匹配是指在电路中确保信号源和负载之间的阻抗一致,从而最大限度地传输信号能量并减少反射。
在单片机电路中,阻抗匹配不仅可以确保信号的无失真传输,还可以提高电路性能和稳定性。
3. 阻抗匹配的重要性阻抗匹配在单片机电路中起着至关重要的作用,它可以消除信号反射,提高传输效率,减少功耗,并确保电路的稳定性。
阻抗不匹配可能导致信号衰减、失真和不稳定性。
4. 单片机电路中的阻抗匹配技术在单片机电路中,有几种常用的阻抗匹配技术,包括传输线匹配、阻抗变换器和阻抗适配器等。
这些技术可以通过调整电路设计中的元件参数,如电感、电容和电阻等,来实现阻抗匹配。
4.1 传输线匹配传输线匹配是一种常见的阻抗匹配技术,它通过选择适当的传输线特性来匹配信号源和负载的阻抗。
常见的传输线有微带线、同轴电缆和双绞线等。
传输线匹配可以实现高频信号的传输稳定性和传输效率的提高。
4.2 阻抗变换器阻抗变换器是一种通过改变电路中的阻抗来实现阻抗匹配的技术。
常见的阻抗变换器有变压器、电容和电感等。
阻抗变换器可用于将信号源的高阻抗转换为负载的低阻抗,或者将负载的高阻抗转换为信号源的低阻抗。
4.3 阻抗适配器阻抗适配器是一种能够在信号源和负载之间匹配阻抗的电路。
它通过改变适配器的阻抗值来实现阻抗匹配。
常见的阻抗适配器有平衡器和不平衡器等。
阻抗适配器可以使信号源和负载之间的阻抗一致,从而实现信号的无失真传输。
5. 阻抗匹配的应用领域阻抗匹配广泛应用于单片机电路的设计和实现中。
它可以在无线通信系统中提高信号传输质量和信噪比,并减少功率损耗。
阻抗匹配还可以用于声音和图像处理、传感器接口和电力传输等领域。
阻抗与平衡
阻抗与平衡在涉及各种接口时,有两个问题是不得不考虑的:阻抗和平衡。
这些概念对理解如何发挥设备效用时具有非常重要的作用。
一、阻抗阻抗也叫电阻,即电子器件本身对交流电源的阻力。
换句话说,所有电子线路对电的自然流动都有一种固有的阻力,就好像跑步时感受到风的阻力一样。
低阻抗音频信号比高阻抗信号跟强,因为它所受到阻力小。
在实际应用中各种器材的阻抗都应该相符。
如果连接一个输出时,是从高阻抗输入到低阻抗输入,就有可能出现问题。
因为传送的电流过大。
举个例子,一个低阻抗话筒应该输入到低阻抗调音台的输入端子。
如果需要连接两个不同阻抗的设备,应该使用匹配的变压器,改变其中的一个设备的阻抗,使两者相符。
阻抗类型高阻抗:阻抗率为1,000欧姆以上的电路低阻抗:阻抗率为600欧姆以下的电路二、平衡与非平衡概括的说,音频设备的输入端和输出端或是平衡,或是非平衡。
平衡电缆用辅助线作屏蔽阻止由于线长所造成电阻中的噪音。
一般的大二芯电缆和莲花型电缆是非平衡型的;卡侬或立体声大三芯电缆是平衡型(有三个连接脚,不是两个)。
每件器材都有平衡或非平衡输入输出口。
如果您将平衡输出连接到平衡输入端,应该用平衡电缆。
·非平衡输入输出连接到非平衡输入输出,可以使用非平衡电缆;如果使用平衡电缆不会造成什么损害,只是不能使用辅加线,也不会有任何收益。
·非平衡输入/输出连接至平衡输入输出,同上·平衡输入/输出连接至平衡输入输出,应使用平衡电缆,如果使用非平衡电缆的话,则容易引起连线噪音,特别是长度在3-5米或长的电缆中更容易产生噪音。
需要注意的是,平衡与非平衡插头不完全与阻抗有关。
如卡侬电缆几乎都是低阻抗的,而1/4inch 电缆可以是平衡也可以是非平衡,可以是低阻抗也可以是高阻抗。
而且,如果您用一根很长的电缆(3-5米以上)将平衡输出端连接到非平衡输入端。
那么整个电缆使用平衡电缆,并在连接非平衡输入之前使用接线盒或匹配的变压器,都是好办法。
牵引供电系统负序电流
牵引供电系统负序电流研究负序电流意义:近20多年来,电力牵引由于具有马力大、速度快、能耗低、效率高、环保等特点,在使用电力牵引的区段内,运输能力明显提高,运输成本大为降低,同时,电力牵引机车在机车性能、工作条件等方面较内燃机车更好,是我国铁路牵引动力今后的发展方向。
因此电气化铁路在我国得到了快速的发展,电力牵引负荷总功率及其在整个铁道运力中所占比重也随之得到迅速增加。
但由于电力机车负荷是大功率的不对称负荷,具有复杂多变的运行状态且运行状态随机性很大。
投入运行会产生大量的负序电流,通过牵引变电站注入电力系统,会给系统带来严重的负序危害,影响电网电能质量。
对电力系统的稳定、安全、经济运行构成了一定威胁。
随着电气化铁路牵引负荷的迅速增长,研究其负序特性进而抑制其负序危害已越来越引起人们的重视。
负序电流对电力系统的影响:电气化铁路牵引负荷是电力系统的主要不平衡负荷,并且具有非线性、大功率、分布广、大波动性的特点,在电力系统中产生大量的负序分量,影响系统及设备的安全稳定与经济运行。
正常运行的电力系统是三相对称的,表现为电源电势、网络结构和网络元件参数、负荷均三相对称,以及各运行参数三相对称。
无论电源、网络、负荷任一部分的三相对称性遭到破坏,系统的对称运行状态即受破坏,就会出现电压或电流的不对称。
由对称分量法可以将三相不对称电流分解为正序电流、负序电流和零序电流。
负序电流对电力系统元件具有巨大的影响和危害,主要表现在:1、负序电流对发电机的影响。
负序电流对发电机影响最大的是转子的附加损耗与发热,其次就是附加振动。
转子的附加损耗与发热方面,负序电流在定、转子气隙中建立一个以同步转速旋转、方向与转子转向相反的旋转磁场,它同步转速切割转子,在转子表面各部件(如大齿、小齿、槽楔、护环等)上感应2倍工频电流。
由于转子结构不对称,2倍工频电流在转子上分布不均匀,一般大齿的导磁性能较好,故大齿上感应的电流较大,小齿和槽楔上的电流相对要小些,而且在集肤效应和大齿上横向槽作用下,造成在转子表面和大齿横向槽两侧的电流密度较大,容易出现局部温度升高和过热。
阻抗匹配平衡变压器的几种差动保护接线方式剖析
( 12) ( 13)
用差动继电器的平衡线圈或自耦变流器消除 CT 计
算变比与实际变比不一致所引起的不平衡电流。
当变压器高压侧内部发生 A -C 两相短路时, 短路电
流
õ
IA
=
-
õ
I C,
该接线方
式的两个
差动
继电
器均
将拒
动,
这
是绝对不允许的。同样当变压器中性点接地运行, 高压侧
线路上发生接地短路时, 两个差动继电器均可能误动, 这
第19 卷第4期 1 99 7年8 月
铁 道 学 报 JO U RN A L OF T HE CHIN A R AI L WA Y SO CIET Y
Vo 1. 19 No . 4 Aug ust 1 9 9 7
阻抗匹配平衡变压器的几种 差动保护接线方式剖析*
周有庆 刘湘涛¹ 张秀芝 周海燕
当变压器高压侧中性点接地, 高压线路上发生接
地故障时, 由对称分量法分析得知短路电流分布如图4 所示[ 5] 。图4中
õ
I ′A =
Ia′B =
õ
I ′C =
õ
I0=
1 3
õ
I
′D
( 9)
很显然, 此时该两继电器差动保护接线方式的差动继 电器 CJ2将可能误动作, 因此该差动保护接线方式不 能应用于中性点接地变压器的保护。
两继电器 方案一
两继电器 方案二
三继电器 方案一
三继电器 方案二
低压侧 CT 类型
内部各种短路 中性点接地
外部接地短路
专用 至 少一继 电 器动作
有误动
专用 高 压 侧 AC 两相 短路时 拒动
有误动
关于阻抗、阻抗匹配和电容的作用
关于阻抗、阻抗匹配和电容的作用关于阻抗、阻抗匹配和电容的作用收藏1. 阻抗的概念在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
常用Z来表示,它的值由交流电的频率、电阻R、电感L、电容C相互作用来决定。
由此可见,一个具体的电路,其阻抗是随时变化的,它会随着电流频率的改变而改变。
2. 阻抗匹配的概念阻抗匹配是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达到所有高频微波信号都能传至负载的目的,不会有信号反射回来源点,从而提高能源效益。
如果不匹配有什么后果呢?如果不匹配,则会形成反射,能力传递不过去,降低效率,会在传输线上形成驻波,导致传输线的有效功率容量降低;功率发射不出去,甚至会损坏发射设备。
如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时,则会产生震荡,辐射干扰等。
其对整个系统的影响是非常严重的。
而在低频电路中,我们一般不考虑传输线的匹配问题,只考虑信号源跟负载之间的情况,因为低频信号的波长相对于传输线来说很长,传输线可以看成是“短线”,反射可以不考虑(因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。
当阻抗不匹配时,有哪些办法让它匹配呢?第一,可以考虑使用变压器来做阻抗转换。
第二,可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法,这在调试射频电路时常使用,在一般电路设计较为少用。
第三,可以考虑使用串联/并联电阻的办法,即为串联终端匹配和并联终端匹配。
下面针对第三种匹配方法做简单的介绍,1)、串联终端匹配串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。
串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。
串联终端匹配后的信号传输具有以下特点:A 由于串联匹配电阻的作用,驱动信号传播时以其幅度的50%向负载端传播;B 信号在负载端的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。
8-牵引变压器接线方式(二)与主要技术参数
四、主要技术参数
6.阻抗电压百分比Uk%:表明变压器阻抗大小的参数, 表示变压器通过额定电流在变压器绕组上产生的电压损 耗百分值。其主要作用是计算短路电流和衡量变压器多 台变压器是否可以并联运行。两台变压器的阻抗电压百 分比相差超过10%则不能并联运行。
7.连接组别:表示变压器一次侧和二次侧绕组连接方法 和电压的相位关系。如YN/d11,表示一次侧是星型接 法,中性点引出,二次侧是三角形接法,数字11表示一 次侧与二次侧电压的相位角关系。
四、主要技术参数
1.额定容量SN:变压器在额定工作状态下连续输出的视 在功率,表示变压器传输电能的能力。如31500表示是 31500kVA。 2.额定电流IN:变压器额定工作状态时长期允许通过的 线电流,分高压侧、低压侧的额定电流。 3.额定电压UN:高压侧所接电网的额定线电压,铭牌上 同时还给出低压侧的电压。
(2)非接地的两端增加了两个对 称的外移绕组aα和bβ(平衡绕 组),其绕组匝数W3为内三角 形每相绕组匝数的( 3-1)/2倍, 变电所两供电臂电压Uac和Uβc相位成90° ; 变压器容量利用率接近100%。当两供电 臂电流相等且功率因数相同时,变压器 原边三相电流对称。
平衡变压器在广铁集团的应用: 武广线(不含郴韶);渝怀线。
第8讲 牵引变压器接线方式(二)
1
为什么要研究斯科持与平衡型变压器
2
内 容 提 要
4
斯科特接线的变压器 平衡型接线的变压器 变压器的主要技术参数
3
一、为什么要研究斯科持与平衡型变压器
【案例】电力部门总是抱怨电气化铁路运营以后,电力 系统中变压器的杂音大了,电动机的出力小了,系统的 损耗增大了等等,请分析电力系统抱怨有无道理,为什 么?
2012春级 电气化铁道供电系统 学习指导及复习题
2012春《电气化铁道供电系统》学习指导第一章电力系统与牵引供电系统电力系统:电能的生产、输送、分配和使用组成了一个系统,称为电力系统,主要由发电厂、电力网、电能用户组成。
电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。
电力网由各种电压等级的输、配电线路和变(配)电站(所)组成。
按其功能常分为输电网和配电网两大部分。
国家规定的电网额定电压分别为(KV):750、500、330、220、110、60、35、10、6等9个电压等级。
牵引变电所进线电源电压等级主要为110kV,少量采用220kV。
牵引供电系统与一般供电系统相比,具有以下明显特点:(1) 所供负载是一个单相、移动而且是直流的负载。
(2) 供电额定电压为27.5kV(BT)和55kV(AT),不同于国家电网规定的额定电压。
(3) 供电网不同于电力网,它是通过与电力机车接触而供电,因此又叫接触网。
(4) 具有独特的回流通路(架空回流、轨回流和地回流)。
广义牵引供电系统由:电力系统、牵引变电所、牵引网(接触网、供电线、吸回装置)、电力机车。
狭义的牵引供电系统通常只指牵引变电所和牵引网2大部分。
牵引供电系统的4种电流制:(1)直流制(1500V),主要用于地铁、矿山等。
(2)低频单相交流制(3)三相交流制(4)工频单相交流制(27.5KV),我国电气化铁路均采用这种制式。
牵引变电所的4种一次供电方式:(1)一边供电(2)两边供电(3)环形供电(4)辐射供电。
单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。
牵引变电所向接触网供电的供电方式:单边供电与双边供电。
第二章牵引变压器及其结线基本知识三相牵引变压器均为双绕组油浸变压器。
国家标准规定三种形式为标准接线,即Y/d11,Y/yn12,YN/d11。
牵引变电所采用其中YN/d11接线,原边电压110KV(220KV),副边电压27.5KV。
【补充知识点】:Y—原边星形接线(大写);N—原边带中性点引出线y—副边星形接线(小写);n—副边带中性点引出线d—副边△形接线;12,11—为接线组别,用于表示副边电压与其对应的原边电压之间的相位关系。
带回流线的直接供电方式
8.1 带回流线的直接供电方式一、 引入: 直供特点: 优:简单 经济缺:通讯干扰强 轨道电位高 DN 方式: 改善 1、 回流线加强屏蔽2、阻抗及轨道电位降二、 牵引网阻抗 1、单线单回流线:Z 'R =注:(8.3) d NR (8.4)TR TN d d 回流线+轨道与接触线互几何均距. 由(8.5) 2、回流线裂相: 图8.2注: (8.6) 自几何均距 (8.7) (8.8)3、屏蔽系数及抗干扰: λN =RN λ/R λ RN λ=1—''R TR Z Z抗干扰因素: (1) Z 'TR ↑: λN ↓---------D TR ↓(2) Z 'R ↓ λN ↓-------Z N ↓ 裂相 良导体(3) 并联间距影响不大 。
4‘、应用; (1) 和BT 配合(2)应用广泛§8-2 AT 供电方式一、工作原理: 1、电路图 图 8.3 D=10Km2、防护原理:图 9.15 周围AT 均供电(1) 两个变压器供电且机车靠近AT 2 ------Z S =0 I 只流过AT 2(2)单独自耦供电变比关系磁势平衡 KCL(3)理想电流分布图9.16 注 i\2 i\3规律特点:(1) IR =0 (2) IT=IFdTF↓g↓3、长回路效应 ZS ≠0 使IR≠0 IG≠0 防护不理想4、短段效应:图 8.4由式8.11 因安培公里相同而方向相反所以无干扰二、牵变接线特点分类1、三相—两相(1)斯科特重点图8.5《1》应用广泛《2》无中心抽头必须加AT注; 电分相电压(2)阻抗匹配平衡《1》电压关系《2》正交电压《3》省变电所AT《4》电分相电压2、三相十字交叉(1)三相双绕组十字交叉图 8.7 (a) (b)注:接入相序(2)三相三绕组图8。
8 (a) (b)3、V,v(或V,x)接线(1)单相V,v (或分体式V,x)图8。
9 R接防电器省AT 但复杂要备用少用(2)三相V,v(或连体V,x)图:8。
牵引供电系统学习心得
一、牵引供电系统1、牵引变电所2、AT所接线方式一的AT所内共有4个断路器,1QF、2QF是自藕变压器的本体保护断路器,3QF、4QF是AT所上、下行进线断路器。
正常运行时,AT所内的自耦变压器一主一备。
自耦变压器发生故障时,由变压器本体保护跳开1QF或2QF,并由备自投装置投入另一台变压器运行接线方式二的AT所在正常运行时,两台自親变压器并列运行。
为了保证线路在AT所处并联,并联母线上的断路器3QF在正常运行时保持闭合。
接线方式三:自耦变压器本体保护并没有配置断路器,配置了隔离开关。
当自賴变压器发生故障时,需先将1QF、2QF断开,隔离开关动作,将故障变压器断开、备用变压器投入后,再将1QF、2QF闭合。
3、分区所为了增加供电的灵活性,在两个牵引变电所的供电区中间常增设分区所,如图所示。
断路器1QF、2QF正常工作时闭合,实现上、下行牵引网并联运行。
隔离开关1QS、2QS在正常运行时断开,当相邻牵引变电所发生故障而不能继续供电时,可以闭合1QS、2QS由非故障牵引变电所实现越区供电,使行车不至中断二、牵引变压器接线方式主要有:单相变压器接线、Y/△-11接线、V/V接线、V/X接线、Scott接线、阻抗匹配平衡变压器1、单相变压器接线单相接线牵引变压器的原边只接入三相电力系统的两相,副边的一端与牵引侧母线连接,另一端与钢轨及接地网连接,牵引变电所两供电臂由同一相供电,牵引负荷对于电力系统而言属于纯单相负载。
2、Y/△-11接线3、V/V接线4、V/X接线与下面Scott 接线牵引变压器+牵引变电所出口AT(自耦变压器)接线方式相比,VX 接线牵引变压器二次绕组引出了中性点接地,可兼作馈线AT,因此可取消牵引变电所出口AT5、Scott接线Scott 接线牵引变压器二次侧绕组没有与轨道连接的中性点,因此需要在牵引变电所出口处牵引网和正馈线的断路器后面设置一台自耦变压器(AT)6、阻抗匹配平衡变压器三、牵引网供电方式牵引网是由馈电线、接触网、回流线组成的多导线供电回路。
斯科特、阻抗匹配与非匹配平衡变压器
(四)容量利用率
1.原边容量 设两臂负荷电流Iα=Iβ=I2N 则可证明:
s1 3U1 I1 2U 2N I 2N
2.输出容量
S0UT 2U2N I2N
变压器容量利用率接近100%。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2020/6/21
好记性不如烂笔头 学作笔记 留住
13
记忆 不留遗憾
四、非阻抗匹配平衡变压器
(一)接线图
好记性不如烂笔头 学作笔记 留住
11
记忆 不留遗憾
(三)电流关系
当副边两臂电流相等时,原边三相电流对称。即Ia=jIb。当Ia =Iβ=I时,原边电流IA、IB、IC对称。
III 3 Ki I A IB IC 2 4 3.464
2020/6/21
好记性不如烂笔头 学作笔记 留住
12
记忆 不留遗憾
座变压器;两座变压器的副绕组匝数相 等,即图中的两个W2,并输出两个数值 相等,相位互相垂直的两个电压U2M和 U2T,分别向变电所的左右两个臂供电。 当两臂负荷电流相等时,原边三相电流 对称。
好记性不如烂笔头 学作笔记 留住
4
记忆 不留遗憾
(二)斯科特结线变压器的电压 关系
U 2T
U1T KT
3.画出阻抗匹配平衡变压器的结线图与相量图,并写出Zab 、Zbc、Zca三者的关系式及λ值,写出w3与w2的关系式。
2020/6/21
好记性不如烂笔头 学作笔记 留住
1
记忆 不留遗憾
内容提要
斯科特变压器
阻抗匹配平衡变压器
非匹配平衡变压器
接线图 电压关系 电流关系 容量利用率
2020/6/21
好记性不如烂笔头 学作笔记 留住
超声波_变压器_阻抗匹配_解释说明
超声波变压器阻抗匹配解释说明1. 引言1.1 概述:本文将介绍超声波变压器阻抗匹配的概念、原理、方法和应用,通过深入分析超声波技术和变压器原理,以及阻抗匹配的意义与前景展望,旨在为读者提供一个全面且清晰的理解。
1.2 文章结构:本文包含五个主要部分。
除了引言外,还包括超声波、变压器、阻抗匹配和结论。
每个部分都深入探讨了相关的定义、原理、方法和应用。
1.3 目的:本文的目的是介绍超声波变压器阻抗匹配相关内容。
首先,我们将详细介绍超声波技术的定义和原理,以及其在各个领域中的广泛应用。
接下来,我们会深入讨论变压器原理以及不同类型和结构,并探究它们在实际中扮演的角色与功能。
然后,我们将着重解释阻抗匹配的概念,并详细介绍各种阻抗匹配方法和技术。
最后,在揭示了这些基础知识后,我们将探讨超声波变压器中阻抗匹配的具体应用,并展望其在未来的发展前景。
通过对超声波变压器中阻抗匹配相关知识的系统、全面地介绍,我们希望读者能够透彻理解其原理和应用,并认识到这一技术在多个领域中的重要性和潜力。
这不仅有助于增加对超声波变压器阻抗匹配的认识,更能为相关领域的研究与实践提供宝贵的参考与指导。
2. 超声波2.1 定义和原理超声波是指频率高于人类可以听到的声音范围(20 Hz至20 kHz)的一种机械波。
其频率通常在20 kHz到1 GHz之间。
超声波是由物体内部振动产生的,可通过传播介质进行传输,并可以被物体反射、衍射和散射。
超声波的生成是通过压电效应实现的,即通过施加电场使压电晶体具有机械变形能力。
当交变电场施加在压电晶体上时,晶体会发生周期性的收缩和膨胀,从而产生机械振动。
这种机械振动通过传导介质传播,并形成超声波。
2.2 应用领域超声波在工业、医学、农业等领域有广泛的应用。
在工业领域,超声波被用于清洗、焊接和检测材料缺陷。
超声波单元可以发出强大的高频震荡,在液体中引起震荡并破裂气泡,从而实现清洁作用。
此外,超声波焊接也被广泛用于塑料制品的连接,因为它可以在较短的时间内实现高效的焊接。
两种特殊接线方式牵引变压器分析
两种特殊接线方式牵引变压器分析摘要随着电铁的不断发展,电铁负荷在电网中的比重越来越多,电铁作为大功率单相交流负荷,对电网安全运行的影响不容忽视。
在牵引变电所处把负荷进行等效,不失为一种可行的研究方式。
本文对两种特殊的牵引变压器进行接线方式分析、原理阐述、优缺点比较,以期为电网运行和工程研究工作提供参考。
关键词电气化铁路;牵引变压器;接线方式中图分类号u224 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)26-0112-020 引言近几十年来,随着国民经济的突飞猛进和工业基础设施的完善,我国的电气化铁路发展迅猛,铁路线总里程不断加长,列车载重量不断增加,铁路牵引变压器需求数量随之越来越多,需求容量也越来越大。
我们知道,电气铁路的27.5kv(bt制)或55kv(at制)的单相牵引电网是通过牵引变电所从常规三相电网获取电能的,牵引变电所的主要作用便是将110kv或220kv三相交流电变换成27.5kv或55kv单相交流电,并供电给电牵引网和电力机车。
根据供电方式和具体要求的不同,牵引变压所采用的牵引变压器种类也不同,主要有:单相牵引变压器,v/v接线变压器,普通三个绕组对称的三相变压器,三相—两相平衡牵引变压器。
本文拟从接线原理、负序和零序影响、容量利用率等方面对两种特殊接线形式的牵引变压器加以总结和评述,以期对电气化铁路牵引供电系统的研究有所帮助。
1 le blanc结线变压器1.1 接线原理分析le blanc变压器绕组结构如图所示,其初级绕组与普通三相变压器绕组相同,基于电气化铁道的不同要求,它们可以为△型或y型,本文仅分析△型,以防由于不平衡负荷产生的谐波(主要是三次谐波)进入系统。
在二次侧有5个将三相电源转化为两相电源的非对称绕组,其接线如图1所示。
1.2 负序和零序影响二次侧各绕组的变比如下当k=1时,由接线原理图和绕组匝数关系可得电流关系式:根据对称分量法,电压平衡关系得一次侧各相的正负零序电流: 当iα=iβ时,原方三相线电流完全对称,无负序电流存在,故该接线也具有将两相对称负荷转换为原方三相对称负荷的能力[1]。
浅谈电气化铁路电能质量治理方案
浅谈电气化铁路电能质量治理方案摘要:牵引负荷具有随机波动、单相独立和不对称的特点。
电气化铁路的电能质量问题主要包括无功、谐波、负序、电压波动与闪变。
本文将某地区电气化铁路电能质量实测数据结合该地区电气化铁路的现状和发展,进行统计分析电气化铁路牵引负荷对该地区电网电能质量的影响情况,并给出切实可行的治理方案建议。
关键词:电气化铁路;电能质量中图分类号: TM712 文献标识码:A0引言近几年,随着电气化铁路建设速度持续加快,电气化铁路机车逐渐成为了电力系统中主要的大型谐波源之一。
电力机车是单相负荷,可能引起负序问题;机车从接触网得电后经过整流装置给电机供电,是牵引供电系统中主要谐波来源;同时,电气化铁路负荷还具有阶跃性和沿线分布广负荷跨度大的特点,随着机车运行工况的不同,电力机车取流波动较大[1-3]。
牵引供电系统的谐波直接注入高压电力系统,单相交流工频牵引制式引入的负序电流,供电电压偏差等都是电流电气化铁道电能质量存在的问题。
本文对某地区内多条电气化铁路电能质量监测点对电气化铁路电能质量问题进行了数据实测和统计分析。
1某地区电气化铁路情况该地区经济发展稍滞后,线路多以普速铁路为主,牵引变电所电源引接点的短路容量较小,区域内线路交直型机车为主,有少量交直交型电力机车。
牵引变电所内装有并联电容无功补偿装置。
2电能质量标准简介(1)供电电压偏差供电电压为供电企业与用户产权分界处的电压或由供用电协议所约定的电能计量点的电压,其中的基本条款为:35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。
如供电电压上下偏差同号(均为正或负)时,按较大的偏差绝对值为衡量依据[4]。
(2)谐波标准1)谐波电压限值公共连接点的谐波电压应同时满足:a.电压总谐波畸变率THDU测量值的95%概率大值不得超过2.0%;b.奇次和偶次谐波电压含有率HRUh测量值的95%概率大值分别不得超过1.6%和0.8%[5]。
电气化铁路平衡牵引变压器电流不平衡度研究
电气化铁路平衡牵引变压器电流不平衡度研究李永胜;盛义发;桂卫华;喻寿益【摘要】针对电气化铁路牵引变压器的电流不平衡度问题,以电气化铁路运行的两种典型平衡牵引变压器为研究对象,采用变压器磁势平衡原理、绕组接线方程和对称分量法为理论基础的系统化分析方法,推导出不同工况下电流不平衡度通式,分析了平衡牵引变压器电流不平衡特性;利用Matlab/Simulink仿真平台建立了平衡牵引变压器实验模型,研究了高速客运、货运及客货混用专线列车用牵引变压器电流不平衡度的变化规律,给出了平衡牵引变压器在3种线路工况下的不同运行控制策略,提出了抑制电流不平衡度的方法.实验结果和理论推导验证了所提方法的正确性和可行性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2014(044)010【总页数】5页(P69-73)【关键词】牵引变压器;负序电流;电流不平衡度【作者】李永胜;盛义发;桂卫华;喻寿益【作者单位】南华大学电气工程学院,湖南衡阳421001;南华大学电气工程学院,湖南衡阳421001;中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410083;中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TM922电气化铁路不对称、非线性的牵引负载通过铁路牵引变压器在牵引供电系统中产生大量负序电流和谐波电流,导致铁路牵引网供电系统与电网的不平衡运行;而铁路牵引网供电系统的不平衡运行影响铁路供电系统及电力系统的安全、稳定、经济运行,故铁路牵引变压器负序电流特性与不平衡度一直是研究的热点问题之一[1-4]。
铁路牵引变压器主要有3种不平衡牵引变压器(单相接线变压器、V/v接线变压器、三相Yn/d11接线变压器)和2种平衡牵引变压器(Scott接线变压器和阻抗匹配平衡变压器),较不平衡牵引变压器比较而言,2种平衡牵引变压器牵引运行时产生的负序电流和谐波电流少一些,故这2种铁路平衡牵引变压器为国内外最广泛、最常用的铁路牵引变压器[5]。
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三、阻抗匹配平衡变压器
(一)接线图
W1、W2与普通三相YN,d11 变压器接线完全相同,铁心也 是三相心式结构。且C端子与 钢轨和接地网连接。不同是: (1)非接地相ab的阻抗增加λ倍, 即Zab=λZbc=λZca,λ称为阻 抗匹配系数,其值为 +1; 3 (2)非接地的两端增加了两个 对称的外移绕组aα和bβ,其 绕组匝数W3为内三角形每相 绕组匝数的( -1)/2倍, 3
(三) 斯科特结线变压器的电流关系
i im sin(t ) 2 I sin(t )
I
Ie j I cos jI sin
2 I A 3K M
IT
I A 2 I 3 ) I T 3K M
1 (1 j 3 ) I T 3K M
IB
2I e T
j 600
IC
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1 j 600 2 e 把 视为1个单位 C T 3K M 6 好记性不如烂笔头 学作笔记 留住记忆 不留遗憾
I
I
(四)斯科特结线变压器的容量利用率
1 1 S N U BC I B U BC I C U AO I A 2.155UI 2 2
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2 U 2N 3
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(三)电流关系 当副边两臂电流相等时,原边三相电流对称。即Ia=jIb。当Ia =Iβ=I时,原边电流IA、IB、IC对称。
I I I 3 Ki 4 3.464 I A I B IC 2
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(二)斯科特结线变压器的电压关系
U 2T
3 U BC U1T U BC 2 U 2M KT KM 3 KM 2
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结论:斯科特结线变压器可以把 三相对称电压变换成两相对称电 压,所谓两相对称是指数值相等, 相位相差90°。 5 好记性不如烂笔头 学作笔记 留住记忆 不留遗憾
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四、非阻抗匹配平衡变压器
(一)接线图
阻抗匹配平衡变压主要缺点是 平衡绕组W3=( 3 -1)/2W2和 阻抗匹配系数λ= 3 +1都是固 定值,设计和制造比较困难。 不进行阻抗匹配,即λ= 1,而 只设外移绕组,那么非接地相 的电流会增大,该相磁势就会 增加。为此,可在两个非接地 相也各增加一个匝数为W4的补 偿绕组,使其三相磁势仍保持 平衡。就能实现副边两相对称, 原边三相对称的关系。
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(四)容量利用率
1.原边容量 设两臂负荷电流Iα=Iβ=I2N 则可证明:
s1 3U1 I1 2U 2 N I 2 N
2.输出容量
S0UT 2U 2 N I 2 N
变压器容量利用率接近100%。
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(二)电压关系 变电所两供电臂电压Uac和Uβc相位90°。而且,原边与副边 电压之比为Ku=U1N/U2N=110/27.5=4
K
W1 W2
U 1N / 3 U
ku 2
2.8284
2 U U ch 2 U 3 3 2 2
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本章小结
1.单相牵引变压器
2.三相牵引变压器 3.斯科特接线变压器 4.阻抗匹配与非阻抗匹配平衡变压器
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内容提要
斯科特变压器 阻抗匹配平衡变压器 非匹配平衡变压器
接线图
电压关系
电流关系
容量利用率
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一、预备知识
平衡: 指对零序分量而言。即无论二次侧负荷状况如何,三相侧(系统侧)均 无零序电流,则三相侧电流为“平衡系”。 指对负序分量而言,即当二次侧两相负荷相等时,三相侧负序电流 为零,即三相侧电流为“对称系”。
S out UI M UI T 2UI
S out 2UI K 0.928 SN 2.155UI
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(五) 斯科特结线变压器的优缺点
斯科特结线变压器的优点概括为:
当M座和T座两供电臂电流相等,且功率因数
相同时,原边三相电流对称。 变压器容量利用率高。 可利用逆斯科特结线变压器产生三相对称电 压供牵引变电所的自由电。
对称:
三相对称:
三相电气相量大小相等,相位互差120°。 两相电气相量大小相等,相位互差90°。
两相对称:
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二、斯科特结线变压器
(一)
斯科特(scott)变压器的结线图
看作两个单相变压器组成。一台变压器 的原绕组为W1接三相电源BC相上,称 为M座变压器,另一台变压器的原绕组 √3/2W1的一端引出,接到电源的A相, 另一端接到M座变压器的中点O,称为T 座变压器;两座变压器的副绕组匝数相 等,即图中的两个W2,并输出两个数值 相等,相位互相垂直的两个电压U2M和 U2T,分别向变电所的左右两个臂供电。 当两臂负荷电流相等时,原边三相电流 对称。
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斯科特结线变压器的主要缺点有: 制造难度大,绕组需按全绝缘设计(按线电压考虑),变压器 造价较高。 主接线复杂,设备较多,日常的维护、检修工作量及费用都 相应增加。 中性点难以引出,且无三角形绕组回路,电压波形较差。 原边接点O的电位随负载变化而产生飘移。严重时有零序电 流流经电力网。零序电流不仅可能造成零序电流保护误动作, 还会对邻近的平行通信线产生干扰。O点飘移还会引起各相 绕组的电压不平衡,加重绕组的绝缘负担,为此,该结线的 变压器也应采取加强其绝缘措施。 两馈线之间的电压为√2*27.5KV,即分相绝缘器两端的电压 较高,故应适当加强其绝缘。 适用于中性点不要求接地,运输较繁忙,两供电臂负荷电流 接近相等牵引变电所。在京秦线、郑武线等采用。
第4讲 斯科特结线变压器、阻抗匹配 与非阻抗匹配平衡变压器
作业题(思考题)
1.斯科特结线变压器设置绕组时将M座变压器原边绕组匝数 设为W1,T座变压器原边绕组匝数应设为___,且其一端应 接在M座绕组的____点。当M座变压器原边电压为U时,则T 座原边电压为___U,超前M座原边电压___。 2. 斯科特接线变压器的容量利用率为_____,阻抗匹配平衡 变压器的容量利用率接近_____。 3.画出阻抗匹配平衡变压器的结线图与相量图,并写出Zab、 Zbc、Zca三者的关系式及λ值,写出w3与w2的关系式。