1、第四章第四章三绕组变压器三绕组变压器及其自耦变压器及其自耦变压器4-3 4-3 自耦变压器自耦变压器（一）（一）双绕组变压器演变为自耦变压器双绕组变压器演变为自耦变压器（二）（二）自耦变压器中基本方程式自耦变压器中基本方程式（五）（五）自耦变压器容量自耦变压器容量（六）（六）自耦变压器自耦变压器参数，电压调整率参数，电压调整率（三）（三）自耦变压器等效电路自耦变压器等效电路（四）（四）自耦变压器相量图自耦变压器相量图（一）（一）双绕组变压器演变为自耦变压器双绕组变压器演变为自耦变压器aa与与a a等电位等电位U1ZLI1aAXax1I1U2I 自耦变压器是自耦变压器是一、二次边共用一部分绕组一
2、、二次边共用一部分绕组的变压的变压器，可以升压、降压。器，可以升压、降压。U1ZLI1aAXa10Ax1II1E2E2I1U（二）自耦变压器基本方程式（二）自耦变压器基本方程式axAaZIZIEEU1211axZIEU22aAXx1II1E2E2IIII21节点电流：节点电流：磁动势平衡：磁动势平衡：)(210211NNININI)()(21022111NNINIINI2N1N1U2UAKINNNII1221222)()(21022111NNINIINI021221INNNII021IIImZIEE021)(221221NNNEEEKAaxZIEU22axAAAZIKEKUK22AKEEE22
3、1axAZIKEEU21212IIIaxAAaxAAaZkkIZkZIUU)1()1(2121axAaZIZIEEU1211axAZIKEEU212axAaZIZIEEU1211axAaxAaZIKZIZIU12axAAaZIKZIU)1(12axAaxAZIKZIK12IIKA（三）等效电路（三）等效电路axAAaxAAaZkkIZkZIUU)1()1(2121axAAZKK)1(axAAaZkZ)1(axAZkmZ221EEE1U1I2I0I2EKAaxAAZKK)1(axAAaZkZ)1(axAZkmZ221EEE1U1I2I0I2EKAaxAZIKEEU21212III021III12
4、IIKA2212IIIIKA20)1(IKIA2U 1212IIKIIIA 简化等效电路简化等效电路axAAaZkZ2)1(1U21II2U（四）自耦变压器的相量图（四）自耦变压器的相量图m1E2E2II1I2U 2U1UaxAZIK1EAaZI1axAZIKEEU212axAZIZIEEU1211axZIEU22AZIUEU1211（五）自耦变压器容量（五）自耦变压器容量221NNNKA212111NNNKA211NNNxyAKK112122121NNNNNNN谨记：谨记：AxyKK11是效益因数。是效益因数。211NNNKxy221NNNKA变比：变比：1xyK电磁容量是指绕组电压与电流的
5、乘积，串联绕组电磁容量是指绕组电压与电流的乘积，串联绕组Aa的电磁容量为：的电磁容量为：AXax1II1E2E2I1UNNNAaIUNNNIU112111NAxyASKK)11(公共绕组公共绕组 ax 的电磁容量为：的电磁容量为：)(122NNNNaxIIUIUNNAIUK22)11(NAxySKAxyKK11是效益因数。是效益因数。从数值来看从数值来看 比比 增加了一个由传导增加了一个由传导而来的电流而来的电流 使低压侧输出容量为：使低压侧输出容量为：12IIII1I222IUS 12212)(IUIUIIUCMSS比电磁容量增加了一项传导容量比电磁容量增加了一项传导容量 ，可以，可以看成是
6、电流看成是电流 通过传导直接传到负载去的。通过传导直接传到负载去的。没有经过绕组的电磁作用，因而不占用绕没有经过绕组的电磁作用，因而不占用绕组容量。组容量。CS1I自耦变压器的额定容量和绕组容量不相等自耦变压器的额定容量和绕组容量不相等额定容量用额定容量用 表示，是指自耦变压器总的输表示，是指自耦变压器总的输入或输出量。入或输出量。NAS例如：高压侧的额定容量为例如：高压侧的额定容量为NNNAIUS111低压侧的额定容量为低压侧的额定容量为NNNAIUS222NANANASSS21可见，自耦变压器多了一项传导容量可见，自耦变压器多了一项传导容量121IUIUAa111IUS 12)(IUUAa
7、CMSS高压侧容量：高压侧容量：在电磁容量的基础上增加了一项传导容量在电磁容量的基础上增加了一项传导容量 由于变压器的有效材料，如硅钢片和铜线的由于变压器的有效材料，如硅钢片和铜线的用量，与绕组容量有关，自耦变压器的绕组容用量，与绕组容量有关，自耦变压器的绕组容量（电磁容量）小，所用的材料少，可以降低量（电磁容量）小，所用的材料少，可以降低成本，同样的电流密度和磁通密度下，自耦变成本，同样的电流密度和磁通密度下，自耦变压器的铜损耗和铁损耗以及励磁电流都比较小，压器的铜损耗和铁损耗以及励磁电流都比较小，提高了效率。重量极外形尺寸也都比较小。提高了效率。重量极外形尺寸也都比较小。)(122NNNN
8、axIIUIUNAxySKNNAIUK22)11(效益因数效益因数 越小，越小，优点越显著优点越显著)11(AKAk 一般不超过一般不超过2，变比太大，高低压绕组，变比太大，高低压绕组没有隔离，会不安全的。高压窜到低压。没有隔离，会不安全的。高压窜到低压。自耦变压器自耦变压器节约节约有效材料，有效材料，经济性好。经济性好。（六）自耦变压器（六）自耦变压器参数，电压调整率参数，电压调整率axAAaZkZ2)1(KUKIKKKAIUZ2kKKAIpR22KAKAKARZxaxAAaKAZkZZ2)1(AKIX1N2NaxAaZaxZaxAaKZNNZZ221)(212211NNNNNkAaxAAa
9、KZKZZ2)1(kAZ 自耦变压器的短路阻抗在数值上等于把串自耦变压器的短路阻抗在数值上等于把串联绕组作一次，把公共绕组作为二次绕组时的联绕组作一次，把公共绕组作为二次绕组时的双绕组变压器的短路阻抗。双绕组变压器的短路阻抗。但是，它们的标幺值却不相等。但是，它们的标幺值却不相等。基值不同基值不同NAaNNNNAIUIUZZ111121NNN xAXa1I1N2I1U2N221NNNKA212212111NNNNNNNkKAxy211NNNxyK1NAaNNNNAIUIUZZ111121NNN xyk1它们的短路阻抗标幺值之比为：它们的短路阻抗标幺值之比为：NkNAkAkkAZZZZZZxyk
10、1)11(AxykkkkAZZ自耦变压器的优缺点自耦变压器的优缺点优点优点：1 1、省料，造价低，外形尺寸小，重量轻、省料，造价低，外形尺寸小，重量轻NAAMSKS)11(电磁容量：电磁容量：2 2、无功、有功损耗小，电压调整率小、无功、有功损耗小，电压调整率小kAkAZKZ)11(kAkARKR)11(缺点：缺点：1 1、系统故障时短路电流大、系统故障时短路电流大 因为因为Z ZkAkA=(1-1/K(1-1/KA A)Z Zk k 2 2、高压边与低压边有电连接、高压边与低压边有电连接 不安全。不安全。3 3、变比、变比K KA A小，升、降压幅度小小，升、降压幅度小自耦变压器的优缺点自耦
11、变压器的优缺点自耦变压器的运行问题自耦变压器的运行问题（1）由于自耦变压器高低压侧有电的联系，为了）由于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而引起低压侧过电压，防止高压侧单相接地故障而引起低压侧过电压，应把三相自耦变压器的中性点可靠接地。应把三相自耦变压器的中性点可靠接地。（2）由于高、低压侧有电路上的联系，高压侧遭）由于高、低压侧有电路上的联系，高压侧遭受雷电等过电压时，也会传到低压侧，应在两侧受雷电等过电压时，也会传到低压侧，应在两侧都装上避雷针。都装上避雷针。（3）应尽量避免突发短路）应尽量避免突发短路89页：思考题页：思考题 4-5 4-6 90页：习题页：习题 4
12、-5 互感器是电力系统中供测量和保护互感器是电力系统中供测量和保护用的重要设备。用的重要设备。使用互感器的目的主要是为了变换使用互感器的目的主要是为了变换任何大小的电流或电压到某一测量值，任何大小的电流或电压到某一测量值，或使继电器动作方便且对工作人员安全或使继电器动作方便且对工作人员安全的电流或电压。的电流或电压。4-4 互感器互感器 互感器按使用的系列不同，分为交互感器按使用的系列不同，分为交流互感器和直流互感器。流互感器和直流互感器。交流互感器通常称为仪用互感器，交流互感器通常称为仪用互感器，其作用原理和变压器相同，按用途分为其作用原理和变压器相同，按用途分为电流互感器和电压互感器。电流
13、互感器和电压互感器。互感器互感器互感器互感器 供电系统中各主干线及各支路的供电系统中各主干线及各支路的监控都需要电压表和电流表及功率表或监控都需要电压表和电流表及功率表或继电器（保护用）。继电器（保护用）。互感器：互感器：原边原边 电网电网副边副边 各测量仪表及继电器各测量仪表及继电器 （小量程电压、电流表）（小量程电压、电流表）互感器可变换电流或互感器可变换电流或电压，对仪表起保护作用，电压，对仪表起保护作用，工作人员也能工作安全。工作人员也能工作安全。4-4 互感器互感器一、电流互感器一、电流互感器二二、电压互感器、电压互感器I I1 1AI I2 2一、电流互感器一、电流互感器1 1、尽
14、量减小励磁电流、尽量减小励磁电流 当电流表读出当电流表读出I I2 2，只需，只需除除 k k，就可以了解电网电流，就可以了解电网电流I I1 1的大小。的大小。12211WIIWIWm1221WWIIKI2 所以电流互感器的铁芯所以电流互感器的铁芯磁密取得很低磁密取得很低(0.08(0.08 0.1T)0.1T)，则则 I Im m相应也小。相应也小。2 2、副绕组绝对不允许开路、副绕组绝对不允许开路 电流互感器原边与电网的串电流互感器原边与电网的串联连接，联连接，I I1 1不会因负载开路而变不会因负载开路而变化。当副绕组开路时化。当副绕组开路时I I1 1仍是电网仍是电网的实际电流。的实
15、际电流。E E2 2=4.44fW=4.44fW2 2(W(W2 2W W1 1)此时磁密可达此时磁密可达1.41.4 1.81.8T T=1.4/0.08=17=1.4/0.08=17倍倍,I I1 1AI I2 21Im2EE E2 2也突增也突增1717倍（达几千伏倍（达几千伏以上）。以上）。更严重的是，当磁路高饱和后，更严重的是，当磁路高饱和后，磁通波形为平顶波，副边产生幅值磁通波形为平顶波，副边产生幅值极高的尖顶波电压，对人身及绕组极高的尖顶波电压，对人身及绕组绝缘十分危险。绝缘十分危险。一、电流互感器一、电流互感器怎样在电流互感器副边接入电流表？怎样在电流互感器副边接入电流表？1、
16、尽量减小励磁电流、尽量减小励磁电流 电压表，功率表内阻大，电压表，功率表内阻大，副边相当于开路副边相当于开路。二、电压互感器二、电压互感器22EU21111121EXI jrIEUUV二、电压互感器二、电压互感器21111121EXI jrIEUUV很小 )(111jXrII I2 200，I I1 1为励磁电流，为励磁电流，若若测量误差小。测量误差小。怎样减小怎样减小I I1 1？铁芯采用高性能硅钢片，导磁率铁芯采用高性能硅钢片，导磁率大，大，X Xm m大，则大，则I I1 1小。小。KEEUU2121保证测量误差小。保证测量误差小。21111121EXI jrIEUU二、电压互感器二、电压互感器否则产生很大的短路电流否则产生很大的短路电流。V2 2、副边、副边不不允许短路允许短路
