自耦变压器

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自耦变压器是指它的绕组是初级和次级在同一条绕组上的变压器,原、副绕组直接串联,自行耦合的变压器。根据结构还可细分为可调压式和固定式。自耦的耦是电磁耦合的意思,普通的变压器是通过原副边线圈电磁耦合来传递能量,原副边没有直接电的联系,自耦变压器原副边有直接电的联系,它的低压线圈就是高压线圈的一部分。通信线路的防护设备中也会使用自耦变压器等保护设备。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

在一个闭合的铁芯上绕两个或以上的线圈,当一个线圈通入交流电源时(就是初级线圈),线圈中流过交变电流,这个交变电流在铁芯中产生交变磁场,交变主磁通在初级线圈中产生自身感应电动势,同时另外一个线圈(就是次级线圈)中感应互感电动势。通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈端电压,实现电压的变换,一般匝数比为

。因为初级和次级线圈直接相连,有跨级漏电的危险。所以不能作行灯变压器。

1.自耦变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器,升压和降压用不同的抽头来实现,比共用线圈少的部分抽头电压就降低,比共用线圈多的部分抽头电压就升高。

⒉其实原理和普通变压器一样的,只不过他的原线圈就是它的副线圈。一般的变压器是左边一个原线圈通过电磁感应,使右边的副线圈产生电压,自耦变压器是自己影响自己。

⒊自耦变压器是只有一个绕组的变压器,当作为降压变压器使用时,从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组;当作为升压变压器使用时,外施电压只加在绕组的—部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组,自耦变压器的其余部分称为串联绕组,同容量的自耦变压器与普通变压器相比,不但尺寸小,而且效率高,并且变压器容量越大,电压越高.这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大,自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。

自耦变压器在不需要初、次级隔离的场合都有应用,具有体积小、耗材少、效率高的优点。常见的交流(手动旋转)调压器、家用小型交流稳压器内的变压器、三相电机自耦减压起动箱内的变压器等等,都是自耦变压器的应用范例。

随着电力系统向大容量、高电压的方向快速发展,自耦变压器以低成本、高效率等特点,被广泛应用于高压电力网络中,成为传递重要电能的电压转换设备。作为高压电网中最重要的设备之一,自耦变压器对于确保电网安全可靠运行、灵活分配电能有重大意义。

随着高铁的快速发展,自耦变压器的可靠性对高铁的安全运行至关重要。而直击雷、接触网异物等引起高铁短路跳闸事故频发,其产生的短路冲击电流极易引起自耦变压器绕组故障,大大降低了变压器运行的可靠性,严重影响高铁安全运行。

自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动机启动后,再使电动机与自耦变压器脱离,从而在全压下正常运动。采用自耦变压器降压启动,电动机的启动电流 及启动转矩与其端电压的平方成比例降低,相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转矩。如目前 8000kW主流救助船舶侧推启动器选择变压器抽头电压降至额定电压的45%,其启动电流为全压启动电流的20.25%,启动转矩为全压启动转矩的20.25%。

自耦降压起动电路不能频繁操作,如果启动不成功,第二次起动应间隔几分钟以上,连续两次起动后,应最少半小时后再次启动运行,这是为了防止自耦变压器绕组内启动电流太大而发热损坏自耦变压器的绝缘。

选择自耦变压器英语考虑的问题包括:变压器变比、变压器运行方式、短路电流水平、继电保护和电气布置运输等相关方面。

中和变压器(Neutralizing Transformer):降低强电线对通信线产生影响的一种装置。它的次级线圈个数与通信导线数相同,并且直接串入通信导线;它的初级线圈串接入两端接地的领示线。这样强电线与领示线中的电流,会对通线线路产生相应的对地电位。它改变了通信导线的电位分布情况,确保通信线路沿线的对地电位都不超过限定值。这种串接的方法不会改变通信线路的对地绝缘,同时起到了保护通信线路的作用。它的缺点就是需要多加一根领示线。

屏蔽变压器(Reduction Transformer):屏蔽变压器又称为降低变压器。它的工作原理和中和变压器是相同的,用于通信电缆保护。它的次级钱圈是一个总体,由一段缆心或电缆本身的缆心绕成,不需要对导线单独设置次级线圈;而它的初级线圈由绝缘铜线绕成,直接串接在电缆的外皮中。

分隔变压器(Isolating Transformer):防止强电线对通信线产生影响的一种保护装置。又称为绝缘变压器。它的工作原理是把变比1:1的初、次级线圈分别插接到一对通信导线上,这样将导线分隔为多段,降低了导线上的感应纵电势,对通信线路起到了保护作用。适用于音频通信线路,但使用分隔变压器的通信线路上不能进行直流测试和传送直流信号了。

吸流变压器(Booster Transformer):它是用在交流电气化铁路供电系统上的,是用来降低对邻近通信线路影响的一种器件。它会把原来逸入大地的电流强行吸附到专门架设的回流线上,并将电流引入牵引变电站。既节能降耗,又对通信线]

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