电机学-三绕组变压器和自耦变压器(2)
三绕组变压器及其他变压器--第五章
Z
/ 2
R2/
jX
/ 2
Z3/
R3/
jX
/ 3
X1பைடு நூலகம்
( L1
M1/2
M1/3
M
/ 23
)
X
/ 2
(L/2
M1/2
M
/ 23
M1/3 )
X
/ 3
(L/3
M1/3
M
/ 23
M1/2 )
注意：三绕组变压器中的电抗都是等效电抗，不 是漏抗，但它们具有漏抗的性质，即都为常数。
R1=1/2(Rk12+Rk13-Rk23') X1=1/2(Xk12+Xk13-Xk23') R2'=1/2(Rk12+Rk23'-Rk13) X2'=1/2(Xk12+Xk23'-Xk13) R3'=1/2(Rk13+Rk23'-Rk12) X3'=1/2(Xk13+Xk23'-Xk12)
1．变比ka ka=U1／U2=Nab／Ncb=N1/N2
2 磁势平衡方程式为：
I1(N1 N2 ) IN2 I0 N1
为了分析方便起见，略去I0[很小]。
I1N1 I1N2 I1N2 I2 N2 0
得
I1N1 I2 N2 0
由上式知：
1） I1和 I2 反相位 2）因为 I I1 I2 ，可知：I 与I2 同相位
（一）电压互感器
1．电压互感器的运行情况相当于2次侧开路的变压器， 副边额定电压设计为100V，其负载为阻抗较大的测 量仪表。
2．副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感 器误差之源。
电机学(变压器部分) PPT
I&0r&m
E2 U 20
E1
变压器空载运行的等效电路
I0
R1
jX1
Rm
U1
E1
jX m
主要参数: Rm －励磁电阻（等效铁耗电阻）；
Xm －励磁电抗
Zm －励磁阻抗
作业 习题：1-1,2-1,2-2 思考： 1-1~1-4
2-1~2-8
§ 2-3 变压器负载运行
变压器原边接电源，副边接负载的运行状态 称为负载运行
五、励磁电流及其感应电动势的关系
和变压器的参数
E1
主磁通m感应了主电势 E1 ，而主 磁通是由励磁电流 I0 产生，根据 前面的分析，可从画出的相量图 中看到各物理量的相位关系。 I0a 特别注意电压降 E（1 负电动势） 和励磁电流 I0 两个电气量的相位 关系。
0
I0
I0r m
I1
*
A
U1
Es1 E1
m
s1 s 2
I2
x
E2 Es2
U2
ZL
X
N1
N2
*
a
U1 I1 F1 N1I1
I2 F2 N2I2
s1 Es1
与U1 I0R1平衡
Fm m
E1 E2
与U2 I2R2平衡
s2 Es2
二次接上一定负载阻抗 ZL 后
二次绕组额定电压是当 U1N U2N 时，二次绕组 开路电压 U20 U2N
3 额定电流（线电流） I1N / I2N ，单位 A
二、变压器额定数据之间的关系
SN 3U1N I1N 3U2N I2N
三绕组变压器
三绕组变压器科技名词定义中文名称：三绕组变压器英文名称：three winding transformer定义：具有三个独立绕组的变压器。
应用学科：电力（一级学科）；变电（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布三绕组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。
每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。
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。
目录编辑本段编辑本段二、特性3个变比：k12=N1/N2≈U1/U2k13=N1/N3≈U1/U3k23=N2/N3≈U2/U3--------------------------------------------------------------------------------负载运行时若不计空载电流I0,则，变压器的磁势平衡方程为I1N1+I2N2+I3N3=0I1+I2/k12+I3/k13=0I1+I2'+I3'=0简化等效电路中的Z1=R1+jX1为1次侧的阻抗，Z2'=R2'+jX2'为2次侧折算到1次侧的阻抗；Z3'=R3'+jX3'为3次侧折算到1次侧的阻抗，6个参数可以根据短路试验求得。
Zk12=Rk12+jXk12=(R1+R2')+j(X1+X2')Zk13=Rk13+jXk13=(R1+R3')+j(X1+X3')Zk23'=Rk23'+jXk23'=(R2'+R3')+j(X2'+X3')--------------------------------------------------------------------------------R1=1/2(Rk12+Rk13-Rk23')X1=1/2(Xk12+Xk13-Xk23')R2'=1/2(Rk12+Rk23'-Rk13)X2'=1/2(Xk12+Xk23'-Xk13)R3'=1/2(Rk13+Rk23'-Rk12)X3'=1/2(Xk13+Xk23'-Xk12)知道参数后就可以根据等效电路计算特性了。
电机学：变压器第三章 三相变压器02
内容回顾运行性能指标——电压调整率和效率第3章三相变压器三相变压器在对称稳态运行时,只取其中一相进行分析即可，前面的分析方法和结论都适用。
三相变压器特有的问题•与铁心结构相关的磁路系统•绕组联结方式和相应的联结组3.1 三相变压器的磁路系统三相变压器按其磁路系统主要分为两种： 三相变压器组三相心式变压器、三铁心柱变压器3.2 三相变压器的电路系统——绕组联结方式和联结组研究联结组，也就是研究高、低压侧对应线电动势之间的相位差。
单相变压器绕组的标志方式与高、低压绕组的同名端紧密联系根据绕组的绕向判断出同名端，用“·”表示。
同名端：单相变压器的原、副绕组链着同一个主磁通Φm ，当主磁通交变时，在两个绕组所对应的电动势之间会有对应的极性关系，即任一瞬间，一个绕组的某一端的电位为正时，另一绕组必有一个端点的电位也为正，这两个对应的端点称为同极性端或同名端。
一般在对应的两端点旁加一黑点来表示。
同名端的确定方法：当电流都从同名端流入时，它们产生的磁通应该是方向一致的。
楞次定律！单相变压器绕组的标志方式根据绕组的绕向判断出同名端，用“·”表示。
给两个绕组的出线端子加以标志•每个绕组都有两个出线端子，一个是首端，另一个是末端；•用大写字母A、X分别表示高压绕组的首、末端，用小写字母a、x分别表示低压绕组的首、末端。
单相变压器绕组的标志方式将各绕组电动势的规定正方向都规定为从首端指向末端。
高、低压绕组电动势的相位关系取决于如何规定首、末端，即高、低压绕组首、末端与同名端的关系。
时钟序数表示法标志高、低压绕组电动势之间的相位关系•以高压绕组电动势相量作为时钟的长针，且永远指向钟面上“12”的位置；•以低压绕组电动势相量作为短针，短针在钟面上所指的数字就是时钟序数。
小结高、低压绕组电动势的相位关系•若将高、低压绕组的同名端标记为首端A、a，则高、低压绕组相电动势是同相的，联结组标号为I I0；•若将高、低压绕组的非同名端标记为首端A、a，则高、低压绕组相电动势是反相的，联结组标号为I I6。
电机学(变压器部分)ppt课件
4) U 2 和 I 2 按发电机惯例，发出电功率
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18
§ 2-2 变压器空载运行
A
I0
E1
U1
E s1
X
m
s1
x
E 2 U 20
a
变压器空载运行时精品基课件本电磁关系（一） 19
U1
I0
F0 N1I0 m s 1
E 2 U 20
E1 E s1
与U1 I0R1
相铁邻心两柱层截铁面心叠片
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6
绕组 ：它是变压器的电路部分，按照高低电 压绕组之间的布置，可以分为同心式和交叠式 两种绕组，同心式结构简单，制造方便，交叠 式机械强度好，引出线的布置和焊接都较方便， 漏电抗小。
同心式绕组
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高压 低压 高压 低压
高压
低压 高压 低压
交叠式绕组
7
补充1：非晶合金铁心变压器的特点
非晶合金与硅钢片变压器相比，空载损 耗下降70%至80%，空载电流下降80%，节能效 果显著。非晶合金片厚度极薄，填充系数较 低，采用磁密低，产品的设计受材料限限制 程度较高，非晶合金对机械应力非常敏感，
张引力和弯曲应 力都会影响磁性 能，结构设计特 殊。
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8
补充2：立体卷铁心变压器的特点
铁心和线圈需在专用设备上卷制，减 少了由人工制造造成的质量波动，质量稳 定可靠;卷铁心与叠铁心相比可减少工序， 生产效率高，自动化程度高；立体卷铁心
第一章 变压器的用途、分类与结构
内容提要：
1. 变压器的用途、分类 2. 变压器的主要结构部件 3. 变压器的发热温升 4. 变压器的额定数据
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1
第一节 变压器的用途、分类
第七章自耦变压器 PPT
容量)越小, 节材效果越明显.
缺点： 1）短路阻抗标幺值比双绕组小，短 路电流较大。
2）由于自耦变压器原副边有电的直 接联系，高压边过电压时，低压边也 产生严重的过电压，两边均需要装设 避雷器。
7.2 三绕组变压器
一、结构特点
每个铁心柱上套有三个不同电压级别的绕组， 通常高压绕组放在最外层，低压绕组或中压绕组 放在内层。
U & 2 E & 2 k A I & Z a x E & 1 E & 2 k A I & Z a x①
① 代入U & 1 I & 1 Z A a I & Z a x E & 1 E & 2
得 U & 1 U & 2 I & 1 Z A a I & Z a x ( k A 1 )
U a x I 2 0 0 1 2 0 0 V A k x y S N A
SNA S电磁 S传导 kxySNA S传导
k A 越接近1, k x y 越小, 电磁容量(绕组容量)
越小, 传导容量越大,节材效果越明显。
2.简化等值电路（推导过程不要求）
U & 2E & 2I& Zax 同uuu乘uuukurA kA U & 2 kA E & 2 kA I& Z a x
3）容量关系
SNA U1I1 (UAa U2 )I1 UAaI1 U2I1 S电磁 S传导
实例: 原边输入容量
2 2 0 1 0 2 2 0 0 V A
双绕组变压器原边输入容量
2010200 V A
1.3.2三绕组变压器的等值电路
pk
3U
2 N
S
2 N
（2）容量比为100/100/50、100/50/100时
2
pk12
pk12
SN S2N
pk 23 pk23 min
SN S2N , S3N
2
2
pk 31
pk31
SN S3N
1）100/100/50
pk12 pk12 pk 23 4 pk 23 pk31 4 pk31
A2 除三次谐波，通常增设
一个单独接成三角形的 A3 低压绕组。这个低压绕
B3 组的容量一般小于额定
B1
C3
容量，可以连接补偿装 置或负荷。
B2 因此自耦变压器可看成
C2 普通三绕组变压器，其
C1
等值电路及其参数计算
和普通三绕组变压器相
同。
短路损耗和短路电压都要进行归算
pk12 pk12
pk 23
3、电导
GT
P0
U
2 N
(S)
4、电纳
BT
I0% SN
100
U
2 N
S
若用功率来表示励磁支路： p0 jQ0
Q0压器的等值电路.
1.3.3、自耦变压器（100/100/50）
如图1.14所示，自耦变
A1
压器高、中压绕组总是
接成星形，连接两个中
性点接地系统。为了消
2.2.2 三绕组变压器
A1
A2
X2 A3
X1
X3
一、等值电路
Γ-星形
GT
RT1 jX T1 jBT
jX T 2 RT 2
RT 3 jX T 3
RT1 jX T1 P0 jQ0
基于三绕组变压器与自耦变压器的变电运行技术与应用
基于三绕组变压器与自耦变压器的变电运行技术与应用现主要针对三绕组变压器及自耦变压器在变电运行中的相关技术及应用进行分析，通过对几种运行方式下的负荷分配进行研究分析，提出可行性较高的技术对策，通过实践验证，负荷安全自动装置配置及继电保护的要求。
标签：三绕组变压器；自耦变压器；原理；运行；应用某变电所配置一台容量为120MV·A自耦变压器，为了适应该地区经济发展的需要，需增加主变压器一台，由于受客观因素的影响，最终确定增加一台相同容量的三绕组变压器，这两台变压器的类型不同，技术参数也存在大的差异，为了保证运行方式的灵活及供电的稳定性，需要对这两种变压器之间的运行方式进行分析，对其符合的分布进行研究，从而满足该变电所运行的需要。
1 原理1.1 自耦变压器具有公共部分的两个绕组的变压器就是自耦变压器，以降压自耦变压器为例，其接线原理和结构如图1所示。
在理想的状态下，自耦变压器的电流比和电压比和双绕组变压器是相同的，也就是I1/I2=1/K，U1/U2=K；传输的容量也是相同的，即S1=U1I1=U2I2=S2。
原理图接线图根据自耦变压器接线图可以知道，公共绕组中的电流及串联绕组中的电压分别为：因此，串联绕组的容量和公共绕组的容量分别为：1.2 三绕组变压器在每一相上都有三个独立在电路上的绕组的变压器就称为三绕组变压器，也可以将这种变压器看作是分别由三对双绕组变压器共同构成的，如图2所示。
该变压器类型存在三个互不相同的电压，也就存在三个电压比：K12=N1/N2，K13=N1/N3，K23=N2/N3；当然，也就存在三个短路阻抗：Z12，Z13，Z23。
为了是短路阻抗的要求得到满足，可以使三个绕组的同心位置存在差异，根据高压、中压及低压的顺序从外向里进行排列，也可以进行高压、低压、中压绕组的排列方式。
2 负荷分配及计算根据本文所研究的自耦变压器及三绕组变压器原理，对该变电所采用的两台变压器运行方式进行研究，首先，由表1可以知道这两台变压器的原始技术参数。
《电机学(第3版)》chap02_变压器
绕组的基本型式
同芯式——铁芯式变压器常用。高压绕组和低 压绕组均做成圆筒形，然后同芯地套在铁芯柱 上
交叠式 ——铁壳式变压器常用。高压绕组和 低压绕组各分为若干个线饼，沿着铁芯柱的高 度交错地排列着
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变压器油——冷却、绝缘
电力变压器绕组与铁心装配完后用夹件紧固，形成变 压器的器芯。变压器器芯装在油箱内，油箱内充满变 压器油。变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性 能。变压器油起两个作用：
的速密度封。玻—璃—，呼冲吸出变压器油箱，
避免油箱爆裂。
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绝缘套管
绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆穿过 变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接， 在外面的一端与外线路联接。
在瓷套和导电杆间留有一道充油层——充油套管
当电压等级更高时，在瓷套内腔中常环绕着导电 杆包上几层绝缘纸简，在每个绝缘纸简上贴附有 一层铝箔，则沿着套管的径向距离，绝缘层和铝 箔层构成串联电容器，使资套与导电杆间的电场 分布均匀
k U1 E1 N1 U 20 E2 N2
4、激磁电流的三个分量
忽略电阻压降和漏磁电势，则U1＝E1＝4.44fN1m。 m∝U1即：当外施电压U1为定值，主磁通m也 为一定值
问题：一台结构已定的变压器当外施电压为已知， 需要电源提供多大的激磁电流呢?激磁电流包括哪 些成分呢?
答：决定于变压器的铁芯材料及铁芯几何尺寸。 因为铁芯材料是磁性物质，激磁电流的大小和波 形将受磁路饱和、磁滞及涡流的影响。
可以避免涡流在钢片之间流通
三相芯式变压器的铁心排列法，主要使叠缝相 互交叠，从而减少磁路的磁阻
变压器铁心柱的横切面
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绕组——变压器的电路
变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在 绕线模上绕制而成。
自耦变压器 第三绕组
自耦变压器第三绕组自耦变压器是一种常见的电器设备，它具有多个绕组，其中第三绕组是其中一个重要的组成部分。
本文将对自耦变压器的第三绕组进行详细介绍。
一、自耦变压器概述自耦变压器，也称为自联变压器或自感变压器，是一种只有一个绕组的变压器。
它的特点是绕组上有一个电气连结点，该点既可以作为电压输入端，也可以作为电压输出端。
自耦变压器通过变换输入输出绕组之间的匝比，可以实现电压的升降。
相对于传统的双绕组变压器，自耦变压器具有结构简单、体积小、重量轻的优势。
二、自耦变压器结构自耦变压器由磁芯、绕组和绝缘材料构成。
磁芯是由软磁材料制成的，可以有效地传导磁通，并减小能量损耗。
绕组则是通过绝缘线圈绕制在磁芯上的，其中第三绕组位于输入输出绕组的中间位置。
三、自耦变压器第三绕组的作用第三绕组在自耦变压器中起着重要的作用。
它可以用来实现多种功能，包括：1. 电压转换：通过改变第三绕组的匝比，可以实现电压的升高或降低，从而满足不同电气设备对电压的要求。
2. 电流互感：第三绕组可以实现电流的互感，将高电压输入端的电流转换为低电压输出端的电流，实现电能的传输与分配。
3. 磁耦合：第三绕组与输入输出绕组之间存在一定的磁耦合效应，通过改变绕组的匝比，可以调整磁耦合的程度，进而影响自耦变压器的性能参数。
4. 电气隔离：通过第三绕组，可以实现输入和输出端的电气隔离，提高自耦变压器的安全性能。
四、自耦变压器第三绕组的设计在设计自耦变压器的第三绕组时，需要考虑多个因素，包括输入输出电压比、输入输出电流比、功率损耗等。
通过精确的计算和绕组设计，可以保证自耦变压器在不同负载条件下的性能稳定和高效运行。
五、自耦变压器的应用领域自耦变压器由于具有体积小、重量轻、成本低等特点，被广泛应用于各个领域。
其中一些典型的应用包括：1. 电力系统：自耦变压器广泛应用于电力系统中，用于输电和变电站中的电压转换和电能分配。
2. 电子设备：自耦变压器用于各种电子设备中，包括电源适配器、变频器、电动机驱动器等，实现对电压和电流的控制与调节。