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技術專題

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什么是自耦變壓器

點擊:3493 日期:2015-09-14 選擇字號:


概述:

   自耦變壓器是指它的繞組是,初級和次級在同一條繞組上的變壓器。根據結構還可細分為可調壓式和固定式。

定義:

   初、次級無須絕緣的特種變壓器。這個定義有點“深奧”。讓我們換一種說法:輸出和輸入共用一組線圈的特殊變壓器?;蛘哒f,初級和次級在同一條繞阻上的變壓器。那么,什么是初級和次級呢?我們會特點:在下文加以介紹。

   ⑴由于自耦變壓器的計算容量小于額定容量.所以在同樣的額定容量下,自耦變壓器的主要尺寸較小,有效材料(硅鋼片和導線)和結構材料(鋼材)都相應減少,從而降低了成本。有

效材料的減少使得銅耗和鐵耗也相應減少,故自耦變壓器的效率較高。同時由于主要尺寸的縮小和質量的減小,可以在容許的運輸條件下制造單臺容量更大的變壓器。但通常在自耦變壓器中只有k≤2時,上述優點才明顯。

   ⑵由于自耦變壓器的短路阻抗標幺值比雙繞組變壓器小,故電壓變化率較小,但短路電流較大。

   ⑶由于自耦變壓器一、二次之間有電的直接聯系,當高壓側過電壓時會引起低壓側嚴重過電壓。為了避免這種危險,一、二次都必須裝設避雷器,不要認為一、二次繞組是串聯的,一次已裝、二次就可省略。

   ⑷在一般變壓器中。有載調壓裝置往往連接在接地的中性點上,這樣調壓裝置的電壓等級可以比在線端調壓時低。而自耦變壓器中性點調壓側會帶來所謂的相關調壓問題。因此,要求自耦變壓器有載調壓時,只能采用線端調壓方式。

   

基本原理:

   在一個閉合的鐵芯上繞兩個或以上的線圈,當一個線圈通入交流電源時(就是初級線圈),線圈中流過交變電流,這個交變電流在鐵芯中產生交變磁場,交變主磁通在初級線圈中產生自身感應電動勢,同時另外一個線圈(就是次級線圈)中感應互感電動勢。通過改變初、次級的線圈匝數比的關系來改變初、次級線圈端電壓,實現電壓的變換,一般匝數比為1.5:1~2:1。因為初級和次級線圈直接相連,有跨級漏電的危險。所以不能作行燈變壓器。

優點:

   降壓起動器中的自耦變壓器的變壓比是固定的,而接觸式調壓器的變壓比是可變的。自耦變壓器與同容量的一般變壓器相比較,具有結構簡單、用料省、體積小等優點。尤其在變壓比接近于1的場合顯得特別經濟,所以在電壓相近的大功率輸電變壓器中用得較多,此外在10千瓦以上異步電動機降壓起動器中得到廣泛使用。但是,由于初次級繞組共用一個繞組,有電的聯系,因此在某些場合不宜使用,特別是不能用作行燈變壓器。因此,自耦變壓器與普通的雙繞組變壓器比較有以下優點。

1)消耗材料少,成本低。因為變壓器所用硅鋼片和銅線的量是和繞組的額定感應電勢和額定電流有關,也即和繞組的容量有關,自耦變壓器繞組容量降低,所耗材料也減少,成本也低。

2)損耗少效益高。由于銅線和硅鋼片用量減少,在同樣的電流密度及磁通密度時,自耦變壓器的銅損和鐵損都比雙繞組變壓器減少,因此效益較高。

3)便于運輸和安裝。因為它比同容量的雙繞組變壓器重量輕,尺寸小,占地面積小。

4)提高了變壓器的極限制造容量。變壓器的極限制造容量一般受運輸條件的限制,在相同的運輸條件的限制,在相同的運輸條件下,自耦變壓器容量可比雙繞組變壓器制造大一些。

應用:

   自耦變壓器在不需要初、次級隔離的場合都有應用,具有體積小、耗材少、效率高的優點。常見的交流(手動旋轉)調壓器、家用小型交流穩壓器內的變壓器、三相電機自耦減壓起動箱內的變壓器等等,都是自耦變壓器的應用范例。

隨著中國電氣化鐵路事業的高速發展,自耦變壓器(AT)供電方式得到了長足的發展。由于自耦變壓器供電方式非常適用于大容量負荷的供電,對通信線路的干擾又較小,因而被客運專線以及重載貨運鐵路所廣泛采用。早期中國鐵路專用自耦變壓器主要依靠進口,成本較高且維護不便。

運行方式:

   電力系統中常采用三繞組自耦變壓器作為聯絡變壓器,以減少投資和運行費用。它有高壓、中壓和低壓3個繞組。通常其高壓和中壓側均為110千伏以上的系統。其運行方式有以下5種。

   ①高壓側向中壓側或中壓側向高壓側送電,如圖2a所示。實線方向為高壓側向中壓側送電,虛線表示中壓側向高壓側送電。因為高中低三個繞組與鐵心的相對位置,在制造時與設計有所差異,所以在這種運行方式下,如果中壓布置在高低壓之間,一般可以傳輸全部額定容量;如果中壓繞組靠鐵心布置,則由于漏磁通在結構中會引起較大的附加損耗,其最大傳輸功率s往往限制在額定容量S1n的70~80%。

   ②高壓側向低壓側或低壓側向高壓側送電,如圖2b所示。此時功率全部通過磁路傳輸,其最大傳輸功率不得超過低壓繞組的額定容量S3n。

   ③中壓側向低壓側或低壓側向中壓側送電,如圖2c所示。這種情況與第 2種運行方式相同。

   ④高壓側同時向中壓側和低壓側或低壓側和中壓側同時向高壓側送電,如圖2d所示。在這種運行方式下,最大允許的傳輸功率不得超過自耦變壓器高壓繞組(即串聯繞組)的額定容量。

   ⑤中壓側同時向高壓側和低壓側或高壓側和低壓側同時向中壓側送電,如圖2e所示。在這種運行方式中,中壓繞組(即公共繞組)為原繞組,而其他兩個為副繞組。因此,最大傳輸功率受公共繞組容量的限制.


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