第三章 三绕组变压器及特殊变压器
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Y
1 32
2 31
12 3
32 1
升压
降压
1 高压 2 中压 3 低压
每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上沿铁芯向外的排列布置，
一是便于绝缘，二是利于功率传递，为了绝缘使用合理，通常把
高压绕组放在最外层，中压和低压绕组放在内层。
6
第一篇 变压器
分类：
单相三绕组变压器 三相三绕组变压器
二、三绕组变压器的容量和标准联结组
由电磁感应原理从一次绕组 传递到二次绕组的视在功率
通过电路的直接联系从一次 绕组直接传递到二次绕组的 视在功率
结论：由电源通过变压器传到负载的输出容量可分为两部分：一部分是绕组
的电磁容量，它是通过Aa段绕组和ax段绕组之间电磁感应传过去的；
另一部分为传导容量，可以看做电流通过传导直接达到负载。后一
部分容量不需要增加绕组容量，也是双绕组变压器所没有的，自耦变
Iax I2 I1 I2 kz I2 (1 kz )I2
结论：
当变比K接近于1时，I很小，这
部分绕组可用截面积较小的导线绕
制，以节约用铜量，并减小自耦变
压器的体积与重量。
15
第一篇 变压器
（3）容量关系 自耦变压器输出的视在功率为：
S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1
个绕组传递功率时
的实际比例 7
第一篇 变压器
（2）标准联结组： （GB1094-85 ） 三相三绕组电力变压器的标准联结组为：
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、变比、磁动势平衡方程式、等效电路
1．变比
k12
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 (b)所示。
U1 110kV U2 220kV
U3 330kV
～ U1
10.5kV
(a)
(b)
三绕组变压器的用途
U2 121kV
242kV U3
5
第一篇 变压器
一、结构特点
Y
对于升压变压器，如果采用降压的方法 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。
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
k N1 U1N N2 U2N
12
第一篇 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。
3
第一篇 变压器
三绕组变压器的每相有3 个绕组，当1个绕组接到 交流电源后，另外2个绕 组就感应出不同的电势， 这种变压器用于需要2种 不同电压等级的负载。
发电厂和变电所通常出现 3种不同等级的电压，所 以三绕组变压器在电力系 统中应用比较广泛。
4
第一篇 变压器
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 (a)所示。
13
第一篇 变压器
（1）电压关系
U1≈E1＝4.44fN1Фm U2＝E2＝4.44fN2Фm
U1 U2
E1 E2
Βιβλιοθήκη Baidu
N1 N2
Kz
K
（2）电流关系
负载时的磁势平衡方程式：
忽略空载磁通势，则
•
•
N1 I1 N2 I2 0
•
•
•
N1 I1 N2 I2 N1 I0
•
•
I1
N2 N1
•
I2
I2 Kz
结论: 自耦变压器一、二次绕组中的电流大小与
匝数成反比，在相位上互差1800.
14
第一篇 变压器
当自耦变压器二次侧接入负载后
I1 N2 1 I2 N1 kz
即
I1
1 kz
I2
可见，自耦变压器一、二次电压、电流关系与双绕组变压器一致
流经公共绕组中的电流I的大小为 :
1
1
压器之所以有一系列优点，就在于它的副边可以直接向电源吸收传导
功率。
16
第一篇 变压器
I1只在一部分绕组的电阻上产生铜损耗，因此自 耦变压器的损耗比普通变压器要小，效率较高， 因而较为经济。
K一般介于1.2～2间，此时变压器优势较明显。
应用举例：
电力系统中，用自耦变压器把110 kV、150 kV、 220 kV和330kV的高压电力系统连接成大规模 的动力系统。
第一篇 变压器
第三章 三绕组变压器及特殊变压器
31
3.1 三绕组变压器
2
3.2 自耦变压器
3
3.3 分裂绕组变压器
4
3.4 互感器
1
第一篇 变压器
3.1 三绕组变压器
2
第一篇 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)
I2 k12
,
I3
9
I3 k13
第一篇 变压器
3．三绕组变压器的等效电路
定性给出三绕组变压器的简化等效电路如图所示
10
第一篇 变压器
3.2 自耦变压器
11
第一篇 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。
•
由于空载励磁电流的值 I 0 很小，此时可略去不计，故
N1I&1 N2I&2 N3I&3 0
即：
I&1 =
N2 N1
I&2 （-
N3 N1
I&3）
或
I&1 =
1 k12
I&2 （-
1 k13
I&3）
则磁动势基本平衡方程式
I&1 I&2 (I&3)
其中
I2
(1)额定容量： 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：表中列出的
高压绕组 SN SN
中压绕组 SN
0.5S N
低压绕组 SN SN
各绕组的容量配置 关系，代表的是每 个绕组传递功率的 能力，并不表示三
SN
SN
0.5S N
N1 N2
U1N U2N
k13
N1 N3
U1N U3N
k23
N2 N3
U2N U3N
U1 U1
k12 k13
k13 k12
8
第一篇 变压器
2．三绕组变压器的磁动势方程式
负载运行时的磁动势平衡方程式
F&1 F&2 F&3 F&0 或 N1I&1 N2I&2 N3I&3 N1I&0
1 32
2 31
12 3
32 1
升压
降压
1 高压 2 中压 3 低压
每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上沿铁芯向外的排列布置，
一是便于绝缘，二是利于功率传递，为了绝缘使用合理，通常把
高压绕组放在最外层，中压和低压绕组放在内层。
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第一篇 变压器
分类：
单相三绕组变压器 三相三绕组变压器
二、三绕组变压器的容量和标准联结组
由电磁感应原理从一次绕组 传递到二次绕组的视在功率
通过电路的直接联系从一次 绕组直接传递到二次绕组的 视在功率
结论：由电源通过变压器传到负载的输出容量可分为两部分：一部分是绕组
的电磁容量，它是通过Aa段绕组和ax段绕组之间电磁感应传过去的；
另一部分为传导容量，可以看做电流通过传导直接达到负载。后一
部分容量不需要增加绕组容量，也是双绕组变压器所没有的，自耦变
Iax I2 I1 I2 kz I2 (1 kz )I2
结论：
当变比K接近于1时，I很小，这
部分绕组可用截面积较小的导线绕
制，以节约用铜量，并减小自耦变
压器的体积与重量。
15
第一篇 变压器
（3）容量关系 自耦变压器输出的视在功率为：
S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1
个绕组传递功率时
的实际比例 7
第一篇 变压器
（2）标准联结组： （GB1094-85 ） 三相三绕组电力变压器的标准联结组为：
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、变比、磁动势平衡方程式、等效电路
1．变比
k12
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 (b)所示。
U1 110kV U2 220kV
U3 330kV
～ U1
10.5kV
(a)
(b)
三绕组变压器的用途
U2 121kV
242kV U3
5
第一篇 变压器
一、结构特点
Y
对于升压变压器，如果采用降压的方法 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。
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
k N1 U1N N2 U2N
12
第一篇 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。
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第一篇 变压器
三绕组变压器的每相有3 个绕组，当1个绕组接到 交流电源后，另外2个绕 组就感应出不同的电势， 这种变压器用于需要2种 不同电压等级的负载。
发电厂和变电所通常出现 3种不同等级的电压，所 以三绕组变压器在电力系 统中应用比较广泛。
4
第一篇 变压器
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 (a)所示。
13
第一篇 变压器
（1）电压关系
U1≈E1＝4.44fN1Фm U2＝E2＝4.44fN2Фm
U1 U2
E1 E2
Βιβλιοθήκη Baidu
N1 N2
Kz
K
（2）电流关系
负载时的磁势平衡方程式：
忽略空载磁通势，则
•
•
N1 I1 N2 I2 0
•
•
•
N1 I1 N2 I2 N1 I0
•
•
I1
N2 N1
•
I2
I2 Kz
结论: 自耦变压器一、二次绕组中的电流大小与
匝数成反比，在相位上互差1800.
14
第一篇 变压器
当自耦变压器二次侧接入负载后
I1 N2 1 I2 N1 kz
即
I1
1 kz
I2
可见，自耦变压器一、二次电压、电流关系与双绕组变压器一致
流经公共绕组中的电流I的大小为 :
1
1
压器之所以有一系列优点，就在于它的副边可以直接向电源吸收传导
功率。
16
第一篇 变压器
I1只在一部分绕组的电阻上产生铜损耗，因此自 耦变压器的损耗比普通变压器要小，效率较高， 因而较为经济。
K一般介于1.2～2间，此时变压器优势较明显。
应用举例：
电力系统中，用自耦变压器把110 kV、150 kV、 220 kV和330kV的高压电力系统连接成大规模 的动力系统。
第一篇 变压器
第三章 三绕组变压器及特殊变压器
31
3.1 三绕组变压器
2
3.2 自耦变压器
3
3.3 分裂绕组变压器
4
3.4 互感器
1
第一篇 变压器
3.1 三绕组变压器
2
第一篇 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)
I2 k12
,
I3
9
I3 k13
第一篇 变压器
3．三绕组变压器的等效电路
定性给出三绕组变压器的简化等效电路如图所示
10
第一篇 变压器
3.2 自耦变压器
11
第一篇 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。
•
由于空载励磁电流的值 I 0 很小，此时可略去不计，故
N1I&1 N2I&2 N3I&3 0
即：
I&1 =
N2 N1
I&2 （-
N3 N1
I&3）
或
I&1 =
1 k12
I&2 （-
1 k13
I&3）
则磁动势基本平衡方程式
I&1 I&2 (I&3)
其中
I2
(1)额定容量： 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：表中列出的
高压绕组 SN SN
中压绕组 SN
0.5S N
低压绕组 SN SN
各绕组的容量配置 关系，代表的是每 个绕组传递功率的 能力，并不表示三
SN
SN
0.5S N
N1 N2
U1N U2N
k13
N1 N3
U1N U3N
k23
N2 N3
U2N U3N
U1 U1
k12 k13
k13 k12
8
第一篇 变压器
2．三绕组变压器的磁动势方程式
负载运行时的磁动势平衡方程式
F&1 F&2 F&3 F&0 或 N1I&1 N2I&2 N3I&3 N1I&0