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自耦变压器的性能特点介绍

发布时间:2020-04-11 14:36:00来源:浙江新航电气有限公司

自耦变压器的性能特点介绍:

自耦变压器副边绕组是原边绕组的一个组成部分,这样的变压器看起来仅有一个绕组,故也称 “单绕组变压器”。原副边耦合电感可根据电路理论中异名端相连的三端耦合电感进行解耦。在原边施加电压且副边短路,或副边施加电压且原边短路,均可求得归算至自耦变压器原边或副边的等效漏抗 [1]  。自耦变压器是初、次级无须绝缘的特种变压器,即输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。或者说,初级和次级在同一条绕阻上的变压器。

自耦变压器的性能特点:

⑴由于自耦变压器的计算容量小于额定容量。所以在同样的额定容量下,自耦变压器的主要尺寸较小,有效材料(硅钢片和导线)和结构材料(钢材)都相应减少,从而降低了成本。有效材料的减少使得铜耗和铁耗也相应减少,故自耦变压器的效率较高。同时由于主要尺寸的缩小和质量的减小,可以在容许的运输条件下制造单台容量更大的变压器。但通常在自耦变压器中只有k≤2时,上述优点才明显。

⑵由于自耦变压器的短路阻抗标幺值比双绕组变压器小,故电压变化率较小,但短路电流较大。

⑶由于自耦变压器一、二次之间有电的直接联系,当高压侧过电压时会引起低压侧严重过电压。为了避免这种危险,一、二次都必须装设避雷器,不要认为一、二次绕组是串联的,一次已装、二次就可省略。

⑷在一般变压器中。有载调压装置往往连接在接地的中性点上,这样调压装置的电压等级可以比在线端调压时低。而自耦变压器中性点调压侧会带来所谓的相关调压问题。因此,要求自耦变压器有载调压时,只能采用线端调压方式。

自耦变压器优点:

降压起动器中的自耦变压器的变压比是固定的,而接触式调压器的变压比是可变的。自耦变压器与同容量的一般变压器相比较,具有结构简单、用料省、体积小等优点。尤其在变压比接近于1的场合显得特别经济,所以在电压相近的大功率输电变压器中用得较多,此外在10千瓦以上异步电动机降压起动器中得到广泛使用。但是,由于初次级绕组共用一个绕组,有电的联系,因此在某些场合不宜使用,特别是不能用作行灯变压器。自耦变压器与普通的双绕组变压器比较有以下优点:

1)消耗材料少,成本低。因为变压器所用硅钢片和铜线的量是和绕组的额定感应电势和额定电流有关,也即和绕组的容量有关,自耦变压器绕组容量降低,所耗材料也减少,成本也低。

2)损耗少效益高。由于铜线和硅钢片用量减少,在同样的电流密度及磁通密度时,自耦变压器的铜损和铁损都比双绕组变压器减少,因此效益较高。

3)便于运输和安装。因为它比同容量的双绕组变压器重量轻,尺寸小,占地面积小。

4)提高了变压器的极限制造容量。变压器的极限制造容量一般受运输条件的限制,在相同的运输条件的限制,在相同的运输条件下,自耦变压器容量可比双绕组变压器制造大一些。

自耦变压器缺点:

在电力系统中采用自耦变压器,也会有不利的影响。其缺点如下:

1)使电力系统短路电流增加:

由于自耦变压器的高、中压绕组之间有电的联系,其短路阻抗只有同容量普通双绕组变压器的(1-1/k)平方倍,因此在电力系统中采用自耦变压器后,将使三相短路电流显著增加。又由于自耦变压器中性点必须直接接地,所以将使系统的单相短路电流大为增加,有时甚至超过三相短路电流。

2)造成调压上的一些困难:

主要也是因其高、中压绕组有电的联系引起的自耦变压器可能的调压方式有三种,第一种是在自耦变压器绕组内部装设带负荷改变分头位置的调压装置;第二种是在高压与中压线路上装设附加变压器。而这三种方法不仅是制造上存在困难,不经济,且在运行中也有缺点(如影响第三绕组的电压),解决得都不够理想。

3)使绕组的过电压保护复杂:

由于高、中压绕组的自耦联系,当任一侧落入一个波幅与该绕组绝缘水平相适应的雷电冲击波时,另一侧出现的过电压冲击的波幅则可能超出该绝缘水平。为了避免这种现象的发生,必须在高、中压两侧出线端都装一组阀型避雷器。

4)使继电保护复杂:

尽管自耦变压器存在着一定的缺点,但各国还是非常重视自耦变压器的应用,主要是与电力系统向大容量高电压的发展是分不开的,随着容量增大,电压升高,自耦变压器的优点就更为显著。


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