在本教程中,我们将学习自动变压器。这是一个完整的指导理论和自耦变压器的设计,它的效率数字,电气符号,启动技术,保护措施,优点,缺点,应用和许多。
简介
变压器是一种电磁装置,它通过互感应原理将电能从一个电路传输到另一个电路。互感是电感通过相互磁场的耦合。例如,在单相变压器中有两个线圈,一个初级线圈和一个次级线圈。
主线圈将从任何电源获得电力,如交流发电机。由初级线圈产生的磁场在次级线圈中感应一个电压。这个次级线圈将被连接到负载,并得到相应的电源。
变压器是用来把电压提高到一个更高的水平,它们被称为升压变压器。以同样的方式,变压器将电压降低到一个较低的水平,它们被称为降压变压器。
什么是自耦变压器?
如上所述,一个普通的变压器将有两个绕组,它们在物理上是分离的,但在磁芯的帮助下磁耦合在一起。由于它们是单独隔离的,它们被称为初级绕组,从源接收电压和二级绕组,转移到输出负载。
但其中只有一个绕组的变压器,这是共同的一次和二次变压器称为自耦变压器。这里的“自动”一词是指利用单绕组可以自动地改善或减少输入电压的变化。
自动变压器用于输入和输出绕组之间没有电气绝缘要求的应用场合。这些在工业自动化和海洋应用中很受欢迎。
自耦变压器理论与设计
在自耦变压器中,部分能量通过感应传递,其余能量通过传导传递。自动变压器有三种类型:升压、降压和可升压或降压的可变自动变压器。
可变自动变压器用于实验室和工业提供广泛的交流电压从单一来源。上图为升压和降压自耦变压器。
在上面的图中,第一个绕组以附加的方式连接到第二个绕组。现在,第一个绕组上的电压和第二个绕组上的电压之间的关系由变压器的匝数比给出。
但是,整个变压器的输出电压是第一个绕组上的电压和第二个绕组上的电压之和。这里的第一个绕组称为共绕组,因为它的电压出现在变压器的两边。小绕组因与普通绕组串联而称为串联绕组。
上图(a)所示的自耦变压器中的电压关系由
V₂=c+ Vse
但是,
Vc/ Vse= Nc/ Nse
===> v₂= vc+ (Nc/ Nse) * Vc;
但是,
V₁=c
v₂= v₁+ (nc/ Nse* v1 = (n。c+ Nse) / Nse) * V₁;
如图(a)所示,自耦变压器两端的电流关系由
我₁=c+我se
但是,
我c= (Nse/ Nc) *我se
==> i₁= ise+ (Nse/ Nc) *我se
但是,
我₂=se
i₁= i₂* (1 + (n)se/ Nc))
值得注意的是,在自耦变压器中,并非所有从一次到二次的功率都经过绕组。因此,如果将传统变压器重新连接为自耦变压器,它可以处理比原来额定的更多的功率。注意,自耦变压器的输入视在功率由
年代在= V₁₁;
输出视在功率由,
年代出= V₂₂。
很容易证明输入的视在功率等于输出的视在功率,从而
年代在=年代出=年代IO
这里的年代IO定义为变压器的输入和输出视在功率。进入变压器一次绕组的功率与实际绕组之间的关系可由
年代w= Vc我c= VSE*我SE
年代w= V₁*(我₁我₂)
年代w= v₁i₁- v₁i₂
为了更好地理解,让我们考虑一个例子。
一个额定500kva的自耦变压器连接110kv到138kv的线路,所以Nc/ Nse比率是110/28。现在我们可以用近似推导出的绕组功率和视在功率的公式,计算出通过绕组的实际功率。
年代w=年代iox Nse/ (Nse+ Nc)
年代w= (5000) × 28/ (28+110) = 1015kva
这意味着实际的绕组功率处理能力只有1015kva,但这种自耦变压器可以处理5000 KVA,这意味着自耦变压器可以处理5倍多的功率,比传统的2绕组变压器小5倍。
这意味着我们必须设计和选择只处理功率高达1015kva的铜线。如果我们的工作电压是220,那么视电流将是
视电流= 1015kva /220= 1015 × 1000/220= 4613.63 A。
我们可以从SWG或AWG线规表中选择合适的铜线来获得合适的电流密度。
自动变压器也可以由多个单独的抽头点组成。自耦变压器可用于沿其绕组提供不同的电压点。
多抽头自动变压器
下表将根据连接方式对不同类型的自动变压器进行说明:
自耦变压器符号
好自耦变压器的象征
三相自耦变压器的象征
类型的自耦变压器
根据自耦变压器的用途,一般有3种自耦变压器:
- 自动变压器
- 自动变压器
- 变量自动变压器
自动变压器
在这种自耦变压器中,输入电压被提升到所需的电压,输出电压将取决于自耦变压器的匝数比。
这是升压自动变压器的接线图:
正如我们已经讨论过的,将电感器的每个回路视为一个电池,输出电路中更多的回路意味着与输入电路相比更多的交流电压。我们知道输入和输出的视在功率是一样的,所以如果我们要提高电压,那么电流肯定会降低,以保持功率平衡。
自动变压器
升压和降压自耦变压器的结构是一样的,但在这种配置中,一次电压高,二次电压低,这就是为什么它被称为降压变压器。
可变自动变压器(可变或调光器设置)
固定匝比自动变压器广泛应用于许多应用场合,但有时要求它具有可变输出电压能力。这样的变压器是非常有用的,因为他们可以调整到任何所需的电压,只需旋转旋钮。可用于升压、降压自动变压器的位置。
这个圆形感应器的中心部分是旋钮。通过旋转自耦变压器的旋钮来改变电压。可变自耦变压器可根据特殊应用需要配置多个抽头,作为交流稳压器。
通过增加一些传感电路,可作为自动调压器使用。这也被称为可变调光或调光设置。
开始的自耦变压器
当变压器跨电源线连接时,被连接设备的启动电流将是设备额定电流的10到15倍,那么总电流将在一小段时间内流过变压器的两个绕组。
在某些甾体变压器中,涌流超过其额定容量的60倍。在大型变压器中,这种瞬态电流可以持续几秒钟,直到达到平衡或稳定时间。
同样,在自耦互感器中,当电源连接到互感器,当电压越过零渡越时间时,负载电流取决于互感器绕组的电阻和电感时,涌流也很严重。
对于电感非常高的大型变压器而言,负载的瞬态电流时间也会很大,反之亦然。
汽车变压器效率
自动变压器的效率比双绕组变压器高得多。在所有舒适的条件下,自动变压器的效率有时达到99%。
效率= (P出/ P在) * 100
P出= V年代*我年代* Cos(Ø)
功率因数= Cos(Ø)
P在= P出+ P损失
损失:在任何类型的变压器中,主要有两种类型的损耗
- 铜损
- 核心的损失
铜损耗可通过短路试验计算,铁或铁芯损耗可通过开路试验计算。一旦计算出这两个损耗,这两个损耗的代数和就是自耦变压器的总损耗。
自动变压器阻抗计算
与双绕组变压器相比,自动变压器还有一个缺点。结果表明,对于一个给定的自耦变压器单位阻抗小于2绕组常规变压器的因数等于自耦变压器相对于传统变压器的功率优势。
在诸如短路等电力系统故障中减少电流的情况下,这种较小的内部阻抗可能是一个严重的问题,因此在这种情况下,限制电流以减少更多损坏的机会是非常可取的。
现在让我们计算自耦变压器的内部阻抗。
自动变压器阻抗举例
常规变压器电压比为1000kva 12/1.2 Kv, 60Hz,现将该变压器用于电力系统中13.2/12 Kv自耦变压器,现计算该自耦变压器的功率优势,并计算自耦变压器的单位串联阻抗。
2绕组变压器阻抗设为= 0.01 + j0.08。
索尔:
将配给:Nc/ Nse= 12/1.2 = 10
年代io= (Nse+ Nc/ Nse) *年代w
年代io= (1+10/1) x 1000 = 11,000Kva
所以能量优势因子是11。
我们知道2绕组变压器的阻抗是Z情商= 0.01 + j0.08
所以自耦变压器的阻抗是Z情商= (0.01+j0.08)/11 = 0.00091+ j0.00727
我们可以看到自耦变压器的内部阻抗比传统的2绕组变压器小11倍。
自动变压器接地或接地
它也被称为接地自动变压器。主要用于三相三线不接地系统中产生零线。它以锯齿形或t形变压器的形式连接。这些变压器有连续相和中性电流额定值。
汽车变压器的例子
11500 / 2300v变压器额定电压为150kva,为双绕组变压器。如果两个绕组串联成一个自耦变压器,电压比和输出是多少?
双绕组变压器的两个绕组可以串联起来组成一个自耦变压器。在双绕组中,任一绕组都用作二次绕组。因此,变压器的电压比和输出将取决于作为二次绕组的绕组。
案例1:
2300绕组作为次级绕组。
双绕组变压器S的额定值t= 150 kva
自耦变压器的一次电压V1= 11500+2300 = 13.8 kV
自耦变压器的二次电压V2= 2.3 kV
两绕组变压器电压之比a = V1/ V2= N1/ N2= 11.5 / 2.3 = 5
自耦变压器电压比a ' = V1/ V2= (V1- - - - - - V2+ V2) / V2=a + 1 = 6
匝数比a = 13.8/2.3 = 6
变压器额定电压St = (V1- v2) *我1=(我2-我1) * V2
自动变压器额定= Sat = V1*我1= V2*我2
但(我2-我1) /我1= N1/ N2=一个
然后我1= 1 / (1 + 1))2
因此年代t= V2((V1/ V2) - 1) (1/ (1+a)) * I2= (a / (1+a)) S在
因此年代在= (1+a)/a × 150 = 180kVA
案例2:
采用1150v绕组作为二次绕组。
V1= 13.8 kV
V2= 11.5 kV
电压比= a ' = 13.8/11.5 = 1.2
电压比= a = (13.8 - 11.5) / 11.5 = 0.2
现在的年代在= (1+a) / a × 150 = 900 kVA
三相自耦变压器
三相自耦变压器是一种高压和低压共用公共绕组的特殊变压器。三相交流在一次输入,在二次收集输出。三相自耦变压器适用于配电系统中使用小电压的场合。它们之间不提供电隔离。按磁感应原理设计,适用于升压降压。
三相自耦变压器的主要特点如下:
- 3kva ~ 500kva的额定电压
- 50/60 Hz频率
- 三个阶段
电力应用中采用三相自耦变压器,连接电压等级为66Kv至138Kv的输电线路系统。
一般三相自耦变压器如下图所示:
下面是另一种类型的连接及其向量图:
下图解释了不同类型的三相自耦变压器连接。
三相自耦变压器评级
它的容量范围为(1kva - 500kva),额定KVA。其公差范围(±5%)。三相自耦变压器使用的绝缘电阻为2000MΩ。
为了计算三相KVA,我们使用下面的公式
KVA =(1.73伏特* amp *) / 1000
感应电机自耦起动器
自动变压器的原理类似于星三角起动法。采用三相自耦变压器来限制起动电流。自动变压器可与星三角起动器或其它起动器替换,起动器的价格较高,操作复杂。自用变压器适用于星型和三角型电机,通过对自用变压器进行正确的抽头即可调节起动电流和转矩。它提供最高的电机转矩每线安培。
关于自动变压器的附加信息
自耦变压器的特性
对于高千瓦的电机,自耦变压器起动器的额定值小于传统电机起动器的额定值。主要,汽车变压器的尺寸非常小,所以有效的材料将降低成本。有效地减少了材料使铜和铁损耗更少,因此与普通隔离变压器相比,自动变压器具有较高的效率。
汽车变压器保护
普通变压器差动保护继电器和附件也可用于自动变压器保护。变压器差动保护包含许多附加功能(与变换比和矢量组匹配,对涌流和过励磁的稳定(约束)),因此需要在配置和选择设定值时进行一些基本考虑。
每个继电器集成的附加功能可以发挥优势。但必须考虑到,由于硬件冗余的原因,备份保护功能必须安排在单独的硬件(进一步继电器)中。
这意味着差动保护中的过电流-时间保护只能作为所连接电力系统的外部故障的备份保护。变压器本身的后备保护必须作为一个单独的过电流继电器提供。布赫兹保护作为快速短路保护。
介绍了不同类型的自耦变压器差动保护方案。使用哪种方案主要取决于特定安装中主要ct的可用性。
建议在标准差动保护方案的基础上,再加差动保护方案,对靠近绕组共星点的故障比较敏感。另一种可能的解决方案是将两种不同性质的方案结合起来。
由于现代电力系统中自耦变压器的尺寸和重要性(例如,大多用作系统互连变压器),完全复制保护方案通常很容易得到证明。
自耦变压器第三绕组保护
从差动继电器的角度来看,普通隔离变压器的差动保护方案与自耦变压器的差动保护方案相同。唯一的区别是三级三角绕组中的所有三个单独的电流都可用于继电器。
因此,三级三角绕组可以按这种布置加载。所采用的方程及其优点易于计算和实现。自动变压器采用三次三角绕组。
它用于限制由磁化电流影响低零序阻抗引起的谐波电压的产生。三次三角绕组为自用变压器额定通过功率的三分之一。它重新分配了从故障中检测到的电流。它还减少了三相负载中使用的不平衡。
自耦变压器测试过程
当变压器从工厂接收或从其他地点转移时,必须确认每个变压器是干燥的,在运输过程中没有发生损坏,内部连接没有松动,变压器的比、极性和阻抗与铭牌一致,主要绝缘结构完好,电线绝缘没有桥接,变压器可以使用。
物理尺寸、电压等级和kVA等级是决定变压器投入使用所需准备量的主要因素。尺寸和kVA额定值也决定了变压器需要的辅助设备的种类和数量。
所有这些因素都影响到证明变压器已准备好通电并投入使用所需的测试量。
在装配阶段,一些测试和程序可能由专家进行。除所列测试外,还可能需要进行其他特殊测试。许多项目需要特殊的设备和专业知识,而建筑电工不具备,也不指望他们提供这些。
一些测试由装配人员进行,而另一些测试则由对变压器进行最后电气测试的人员进行。
此外,下面的测试描述提供了一个在需要时请求帮助的锚点。讨论或描述了下列项目:
- 铭牌数据
- 功率高阻表
- 辅助元件和电线检查
- 雷电避雷器
- 手高阻表
- 温度的设备
- CT测试
- 绕组温度与热像
- 衬套力量保理
- 远程温度指示
- 变压器功率保理
- 辅助动力
- 电压比
- 自动切换开关
- 极性
- 冷却系统
- Transformer-Turns比率
- 衬套电位器
- 点击兑换商
- 辅助设备保护和报警
- 短路阻抗
- 整体加载
- 零序
- 旅行支票
- 绕组电阻
以下是变压器测试的大致顺序:
- 检查变压器和部件是否有运输损坏和受潮。
- 检查铭牌和印刷是否正确的电压和外部相控连接到线路或母线。
- 检查所有热量表和热点加热器、电桥rtd和相关报警接点的校准。联系人设置应该与下面类似。
- 一个阶段一直运行(强制冷却)
- 第二阶段在80°C
- 第三阶段在90°C
- 热点报警100°C(适用时在110°C跳闸)
- 顶油报警器55°C时升80°C, 65°C时升75°C
- OA =没有风扇或水泵
- FA =扇子
- FOA =风扇和泵运行
- 点对点检查和迈格所有接线:风扇、泵、报警器、加热器、分接开关和变压器上的所有其他设备和互连电缆。
- 所有在150mva以上的银行都应该真空干燥。在真空干燥过程中,不要对绕组施加测试电压。在油循环过程中,由于大量的静电荷会在绕组上积聚,所以一定要使端子短路并接地。
- 在油箱注满油后,确认油样已送到化学实验室,并将其结果输入银行测试报告中。注油时注意油位和温度。
- 电源操作,以验证泵和风扇的正确旋转,以及负载下(UL)分接开关的正确操作。同时,检查加热器、报警器和所有其他设备是否正常运行。
- 以下是要执行的缠绕测试:
- 阻抗
- 直流绕组电阻
- 迈格和功率因数绕组,衬套和避雷器。
- 注意:等待24小时后加油完成功率因数测试。
- 负载CT电路整体和闪存的极性。
- 通电前,跳闸检查储气保护方案,确保集气继电器无气。
- 当给电池组通电或接负载时,监测电池组电流和电压,包括UL分接开关操作。
- 在装载负载之前,检查系统的电压和相位是否正确。在可能的情况下,大型变压器(>1 MVA)在承载负载前应保持通电8小时。
- 对仪表和继电器进行运行检查。
- 发布给运营部门,并向TNE办公室报告通电信息。
- 提交修改后的印刷品和测试报告,其中应包括以下内容:
- 所有测试数据
- 水分和油分数据
- 问题发生
- 在职数据
- 定时通电并释放操作
自耦变压器的优点
- 损耗在给定的KVA容量下减少。
- 节省尺寸和重量。
- 尺寸非常小。
- 电压调节要好得多。
- 成本很低。
- 励磁电流要求低。
- 在汽车变压器的设计中,铜的使用需求较少。
- 常规变压器的升压和降压是固定的,而自动变压器的输出是根据需要而变化的
自耦变压器的缺点
- 由于自耦变压器具有较高的短路电流和较低的串联阻抗,因此需要对设备和人进行更高级别的保护,这既会损坏设备,也会对人造成威胁。
- 汽车变压器的任何一个绕组短路,其输出电压会摆动到高于工作电压的电压,造成非常巨大的损害。
- 它由围绕铁芯的单绕组组成,从一端到另一端产生电压变化。在变压器的输入或输出处,都没有隔离低电压和高电压。所以一侧的任何噪声或电压都会反射到另一侧。因此,在电子电路中凡是使用自动变压器的地方,都必须使用滤波电路。
自耦变压器的应用
- 它用于同步和感应电机作为启动目的的一部分。
- 适用于电器检测实验室
- 它被用作交流馈线中的助推器,以增加所需的电压水平。
- 用于鼠笼式电动机和滑环式感应电动机的起动。
- 用于在阈值电压下运行的互连系统。
- 作为增加输入电压的助推器
自耦变压器的局限性
- 不能用于隔离的可操作系统,因为对输入和输出连接的设备来说,接地或接地都是通用的。
- 安全问题要严加考虑,因为共同的现象可能会对人类造成威胁。
- 自耦变压器绕组绝缘失效将导致全部输入电压加到输出上。
总结
- 自耦变压器是一绕组和二次绕组磁电耦合的变压器。
- 这导致了更低的成本,更小的尺寸和重量。
3反应
很好
我对Delta/star的三相自耦变压器用螺栓连接到接地的中性点持怀疑态度,这意味着多重接地情况
你好先生,在可变自动变压器的8安培电流拉丝swg是19 swg如何,请发送给我的例子
感谢你,先生
b T Reddy