自耦变压器为何能改变电压,有何优缺点,使用时注意什么事项

供稿:hz-xin.com     日期:2025-01-18
自耦变压器的优点和缺点有哪些?

自耦变压器优点是:
1)消耗材料少,成本低。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。
当然,自耦变压器也存在下述缺点:
1)使电力系统短路电流增加。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。自耦变压器可能的调压方式有两种,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。而这两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。
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。

一般高压(10KV以上)用电抗器 低压用自耦变压器
电抗器在电机启动后切除即可
自耦降压启动变压器需要投切,所以不适合高电压
自耦降压启动变压器启动电机时所需要的电源电流小

  自耦变压器能改变电压的原理: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(一般匝数比为1.5:1~2:1)的关系来改变初、次级线圈端电压,就能实现电压的变换。
  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:
  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-k/1)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。
  使用中应注意的事项:
  1、火线和零线不能接反,外壳一定要接地;
  2、每次调压时一定要注意回零;
  3、经常检查检查碳刷;
  4、自耦合变压器没有二次线圈,是在同一根绕线上取得的输出,因此要注意安全,防止触电。

三相异步电动机启动方法的选择和比较
1、直接启动
直接启动的优点是所需设备少,启动方式简单,成本低。电动机直接启动的电流是正常运行的5倍左右,理论上来说,只要向电动机提供电源的线路和变压器容量大于电动机容量的5倍以上的,都可以直接启动。这一要求对于小容量的电动机容易实现,所以小容量的电动机绝大部分都是直接启动的,不需要降压启动。对于大容量的电动机来说,一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件,另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机,影响电动机的使用寿命,对电网不利,所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。
直接启动可以用胶木开关、铁壳开关、空气开关(断路器)等实现电动机的近距离操作、点动控制,速度控制、正反转控制等,也可以用限位开关、交流接触器、时间继电器等实现电动机的远距离操作、点动控制、速度控制、正反转控制、自动控制等。
2、用自偶变压器降压启动
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。如启动电压降至额定电压的65%,其启动电流为全压启动电流的42%,启动转矩为全压启动转矩的42%。
自耦变压器降压启动的优点是可以直接人工操作控制,也可以用交流接触器自动控制,经久耐用,维护成本低,适合所有的空载、轻载启动异步电动机使用,在生产实践中得到广泛应用。缺点是人工操作要配置比较贵的自偶变压器箱(自偶补偿器箱),自动控制要配置自偶变压器、交流接触器等启动设备和元件。
3、Y-△降压启动
定子绕组为△连接的电动机,启动时接成Y,速度接近额定转速时转为△运行,采用这种方式启动时,每相定子绕组降低到电源电压的58%,启动电流为直接启动时的33%,启动转矩为直接启动时的33%。启动电流小,启动转矩小。
Y-△降压启动的优点是不需要添置启动设备,有启动开关或交流接触器等控制设备就可以实现,缺点是只能用于△连接的电动机,大型异步电机不能重载启动。
4、转子串电阻启动
绕线式三相异步电动机,转子绕组通过滑环与电阻连接。外部串接电阻相当于转子绕组的内阻增加了,减小了转子绕组的感应电流。从某个角度讲,电动机又像是一个变压器,二次电流小,相当于变压器一次绕组的电动机励磁绕组电流就相应减小。根据电动机的特性,转子串接电阻会降低电动机的转速,提高转动力矩,有更好的启动性能。
在这种启动方式中,由于电阻是常数,将启动电阻分为几级,在启动过程中逐级切除,可以获取较平滑的启动过程。
根据上述分析知:要想获得更加平稳的启动特性,必须增加启动级数,这就会使设备复杂化。采用了在转子上串频敏变阻器的启动方法,可以使启动更加平稳。
频敏变阻器启动原理是:电动机定子绕组接通电源电动机开始启动时,由于串接了频敏变阻器,电动机转子转速很低,启动电流很小,故转子频率较高,f2≈f1,频敏变阻器的铁损很大,随着转速的提升,转子电流频率逐渐降低,电感的阻抗随之减小。这就相当于启动过程中电阻的无级切除。当转速上升到接近于稳定值时,频敏电阻器短接,启动过程结束。
转子串电阻或频敏变阻器虽然启动性能好,可以重载启动,由于只适合于价格昂贵、结构复杂的绕线式三相异步电动机,所以只是在启动控制、速度控制要求高的各种升降机、输送机、行车等行业使用。
5、软启动器
软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管交流调压器。运用不同的方法,改变晶闸管的触发角,就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中,软起动器的输出是一个平滑的升压过程,直到晶闸管全导通,电机在额定电压下工作
软启动器的优点是降低电压启动,启动电流小,适合所有的空载、轻载异步电动机使用。缺点是启动转矩小,不适用于重载启动的大型电机。
6、变频器
通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电(DC)。然后再把直流电(DC)变换为三相或单相交流电(AC)。变频器同时改变输出频率与电压,也就是改变了电机运行曲线上的n0,使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流,获得较大的启动转矩,即变频器可以启动重载负荷。
变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能,应用了现代的科学技术,价格昂贵但性能良好,内部结构复杂但使用简单,所以不只是用于启动电动机,而是广泛的应用到各个领域,各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展,成本的降低,变频器一定还会得到更广泛的应用。

自耦变压器由于初次级连在一起,没有隔离。缺点就是低压侧也带高压电,优点就是电压调整范围宽,使用时应当小心触电。自耦变压器和其它变压器一样,也是把电转换成磁再转换成电的一种电器。仅供参考!

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答: 自耦变压器运行上的主要优点:①电能损耗少,效率高;②能制成单台大容量的变压器;③在相同容量情况下,体积小,重量轻,运输方便,而且节省材料,成本低。主要缺点:①阻抗百分数小,所以系统短路电流大;②低压绕组更容易过电压,所以中性点必须直接接地;③调压问题处理较困难。(013):变压器并列运行的条件有哪些?为什么...

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