Chap特殊用途变压器

解： 自耦变压器的设计容量：
S N 1 (1 K 1 A )S N (1 1 1 .5 ) 5 0 0 1 6 6 .7 k V A
例题
比较同容量的自耦变压器和双绕组变压器的短路电流 双绕组的阻抗Zk=0.05，自耦变压器变比KA=1.5
解： 自耦变压器的设计容量：
1
1
Z k A(1K A )Z k(11 .5 ) 0 .0 50 .0 1 6 5
2.2.仪用互感器
高压
U1
V
U2
低压
谢谢！
2020/11/26
28
K>1时
I I 2 同相
A
I1
N2I2 N1
1 K
I2
反相
U1
I2 I1 I
X
2.1.自耦变压器
I2
I
I1
I1
E1
a
I2
U2
I
E2
x
电压、电流、功率
2.1.自耦变压器
S U 2 I 2 U 2 ( I 1 I ) U 2 I 1 U 2 I S 2 ' S 2 ''
传导功率
S2' U2I1UK 1I1 K 1S1
Chap特殊用途变压器
2020/11/26
1
结构 1U1
1U2
2.1.自耦变压器 2U1
Iron core Coil
2U2
结构
1、自耦变压器的结构： ➢ 一次侧、二次侧共用一个绕组 ➢ 二次绕组是一次绕组的一部分 ➢ 绕组同心放置
2、自耦变压器的特点：
➢ 一次侧、二次侧绕组有磁的联系 ➢ 一次侧、二次侧绕组有电的联系
2.2.仪用互感器
电流互感器
2.2.仪用互感器
电流互感器
作用：把被测的大电流通入电流互感器的原边，变换 成副边的小电流，送到电流表或控制回路。
2.2.仪用互感器
大电流
低压
匝数少
i1
结构特点：原边绕组匝数少、截面大，串入被测回 路；副边匝数多、截面小，串接仪表。
短路工作状态
小电流
i2 A
高压
控制系统或微机控制系统提供控制信号。
分类和标准
分类：电流互感器和电压互感器
➢ 电压互感器，其次级侧额定电压都统一设计成100V； ➢ 电流互感器次级侧额定电流都统一设计成5A或1A。 ➢ 主要性能指标是测量精度，要求转换值与被测量值之间有良好的线性关系。 ➢ 电压互感器规定了0.2、0.5、l.0、3.0等四个标准等级 ➢ 电流互感器分为0.2、0.5、l.0、3.0和10.0 五个标准等级
a I2
N2 I
E2
U2
X
x
2.1.自耦变压器
电压、电流、功率 降压式自耦变压器？ 磁动势平衡方程：
变比K ≥ 1
N1I1N2I2N1Im 0
N1I1N2I2 0
A I1
U1
N1
N2 I
X
I1
N2I2 N1
1 K I2
I2
N1I1 N2
KI1
1 I I1I2 (1K)I2 II1I2(1K)I1 I 1
调压器
2.1.自耦变压器
U1
220V
50V
0V 110V
U2
0
160V
220V
自耦变压器调压过程
225500VV
优点 ✓ 省材料、造价低、外形尺寸小、重量轻
SNU 2N I2NU 1N I1N(1K 1A)SN A
✓ 无功损耗、有功损耗小，电压调整率小
Z kA
(1
1 KA
)Z k
rk A
(1
例题
2.1.自耦变压器
在一台容量为15千安伏的自耦变压器中，已知 U1 = 220V，N1 = 500匝。如果要想使输出电压 U2 = 209V， 应该在线圈的什么地方抽出线头？满负载时的 I1e 和 I2e 各等于多少安？
解：
（1）由公式
U 1 N 1 ，可以知道抽头处的圈数应为
U2 N2
N2U U1 2N12 20 29 0500475
（2）自耦变压器的效率很高，可以认为输出功率等于输入功率，即：
U 2I2U 1I1S 1 5 k V A
I1e
Se 1500068.18A U1 220
I2e
Se U2
1500071.77A 209
例题
2.1.自耦变压器
双绕组变压器容量SN=500kVA，而自耦变压器输出同容量时的绕组容量（设计容量或电磁容量）是多少？ （取自耦变压器的变比1.5）
匝数多
电流互感器
一二次侧的电流之比称为电流互感器的额定电流比，Ki
二次侧不允许开路
Ki
I1N I2N
N2 N1
2.2.仪用互感器
0 0
N1I1N2I2N1Im
Im I1
I2
N1 N2
I1
数值 相位
误差
m
E2
电流互感器
减小误差的措施 使一次侧实际电流接近额定电流 当一次侧电流较小时，应该增加一次侧线圈匝数 减小磁阻 减小二次回路的负载阻抗 减小二次侧的匝数
2.2.仪用互感器
电流互感器 接地
2.2.仪用互感器
i1 i2
A
电压互感器
2.2.仪用互感器
绝缘套管 电度表箱
高压进线柱
高压出线柱
吸湿器
铭牌 油箱
电压互感器 作用：把被测的大电压通入电压互感器的原边，
变换成副边的小电压，送到电压表或控制回路。
结构特点：原边绕组匝数多、截面小，并联接入被 测回路；副边匝数少、截面大，串接线圈阻抗大的 电压仪表。
自耦变压器：
IkAZ1kA
1 60.6 0.0165
双绕组变压器：
Ik
1 Zk
1 20 0.05
2.1.自耦变压器
目的
2.2.仪用互感器
➢ 扩大常规仪表的量程； ➢ 将被测回路的高电压、大电流变换为标准值，利于用标准化和小型化的仪表； ➢ 使测量回路与被测系统隔离，以保障工作人员和测试设备安全； ➢ 使二次侧的设备绝缘水平按低压设计，降低成本； ➢ 由互感器直接带动继电器线圈，为各类继电保护提供控制信号，也可以经过整流变换成直流电压，为
2.1.自耦变压器
I1N U1
U1N N2
U2
N1-N2 I2N
I12
u1 U2N u2
电压、电流、功率 电压 降压式自耦变压器？
变比K ≥ 1
2.1.自耦变压器
U1 E1 = 4.44 f N1 m
U2 E2 = 4.44 f N2 m
A
I1
E1
U1
E1
N1
=
= K≥ 1
U1
N1
U2
E2
N2
1 KA
) rk
2.1.自耦变压器
缺点
✓ 系统故障时短路电流大 ✓ 高压边与低压边有电气连接，不安全
Z kA
(1
1 KA
)Z k
rk A
(1
1 KA
) rk
✓ 变比KA小，升压和降压的幅度小
2.1.自耦变压器
用途 ✓ 一二次侧电压比较接近的场合
✓ 电压相近的电力系统 ✓ 调压器和起动补偿器 ✓ 家用小型交流稳压器内的变压器
✓ 应尽量避免突发的短路情况。 ✓ 接电源前，将手柄转到零位。
220V
220V
30V 30V
220V
0V 190V
30V
0V
220V
特点
2.1.自耦变压器
自耦变压器区别于一般变压器，原、副边电路共用一部分线圈，原、副边电路之间除了有磁的联系之外，还 有直接的电的联系。
在变压器容量相同时，自耦变压器的线圈容量比双线圈变压器小，可节省硅钢片和铜线，且效率高。 可做成任意调压的自耦调压器，既可用于降压也可用于升压。 因一、二次侧绕组相通，高压侧的故障会波及低压侧，低压侧要有过电压的保护。 电源端相线和零线不得接反。
✓ 三相电机自耦减压起动箱内的变压器 ✓ 铁路电气化
2.1.自耦变压器
运行注意事项
2.1.自耦变压器
✓ 高低压侧有电的联系，为了防止高压侧单相接地故障引起低压侧过电压，应把三相自耦变压器的中性 点可靠接地。
✓ 高低压侧有电的联系，高压侧遭受雷击等过电压时，也会传递到低压侧，因此应在两侧都装上避雷针 。
A
电磁功率
U1
S2 '' U 2IU 1(K K I1I1)(1K 1)S 1
X
I1
E1
a
I2
U2
I
E2
x
2.1.自耦变压器
电压、电流、功率 1.靠电磁感应传递的能量占总能量的（1-1/K);
S2 '' U 2IU 1(K K I1I1)(1K 1)S 1
2.从电路直接输送的能量占1/K。
S2'
E1
a I2
U2 E2
x
I2
I
2.1.自耦变压器
电压、电流、功率
II1I2K 1I2I2(1K 1)I2
K>1
I I 公共部分导线面积可以缩小？ 2
A I1
U1
N1
N2 I
X
K→1
K >2
E1
a I2
U2 E2
x
N2 N1
I I2
K=1.25~2
电压、电流、功率
II1I2K 1I2I2(1K 1)I2
U2I1
U1I1 K
K 1S1
当K=1时，能量全部靠电路导线传递过来；
分析：
当K=2时, 和 各' 占一半'，' 二次侧从绕组中间引出，I 电流没有减少，省S 铜2 效果不S明2 显；
=
I1，绕组中公共部分的
当且KI ==32时I1，, 公共= (部2S/3分2)' 绕S2组, 电流=增(1加/3)了S2，,电导路线S传要2' '输加ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ粗能。量少，而靠感应输送的能量多，