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自耦變壓器負載運行及電流變換

發布時間:2020-06-19 14:47:00來源:浙江新航電氣有限公司

自耦變壓器負載運行原理:

自耦變壓器一次繞組接額定電壓,二次繞組與負載相連的運行狀態稱為變壓器的負載運行,如圖所示。此時二次繞組中有電流I2通過,由于該電流是依據電磁感應原理由一次繞組感應而產生,因此一次繞組中的電流也由空載電流I0變為負載電流I1。下面分析一、二次繞組中電流的關系。

單相變壓器負載運行.jpg

      圖單相自耦變壓器負載運行

  二次繞組中的電流I2所產生的磁通勢H2I2將在鐵心中產生磁通車2,它力圖改變鐵心中的主磁通更m。但由前面分析的恒磁通的概念可知,由于加在一次繞組上的電壓有效值U1不變,因此主磁通亞m基本不變,故隨著I2的出現,一次繞組中通過的電流將從Io增加到I1,一次繞組的磁通勢也將由1Io增加到X1I1,它所增加的部分正好與二次繞組的磁通勢H2I2相抵消,從而維持鐵心中的主磁通面m的大小不變。由此可得自耦變壓器負載運行時的磁通勢平衡方程式為:

變壓器負載運行時的磁通勢平衡方程式.jpg

式中,KI稱為自耦變壓器的變流比。

式表明,自耦變壓器一、二次繞組中的電流與一、二次繞組的匝數成反比,即變壓器也有變換電流的作用,且電流的大小與匝數成反比。

由式可得出:自耦變壓器的高壓繞組匝數多,而通過的電流小,因此繞組所用的導線細;反之低壓繞組匝數少,通過的電流大,所用的導線較粗。

自耦變壓器負載運行及電流變換:

自耦變壓器負載運行是將自耦變壓器的原繞組接上電源,副繞組接有負載的情況。

副繞組接上負載Z后,在電動勢e2的作用下,副邊就有電流i2流過,即副邊有電能輸出。原繞組與副繞組之間沒有電的直接聯系,只有磁通與原、副繞組交鏈形成的磁耦合來實現能量傳遞。那么,原、副繞組電流之間關系怎樣呢?

變壓器原、副繞組電流之間的關系.jpg

自耦變壓器未接負載前其原邊電流為io,它在原邊產生磁動勢i0N1,在鐵芯中產生的磁通Φ。接負載后,副邊電流i2產生磁動勢i2N2,根據楞次定律,i2N2將阻礙鐵芯中主磁通Φ的變化,企圖改變主磁通的最大值ΦM。但是,當電源電壓有效值U1和頻率f一定時,由式U1 =E 1=4.44fN 1Φm可知,U1和ΦM近似恒定。因而,隨著負載電流i2的出現,通過原邊電流io及產生的磁動勢i0N1必然也隨之增大,至i1N1以維持磁通最大值ΦM基本不變,即與空載時的ΦM大小接近相等。因此,有負載時產生主磁通的原、副繞組的合成磁動勢(i1N1+ i2N2)應該與空載時產生主磁通的原繞組的磁動勢i0N1差不多相等,即:

i1N1 +i2N2=ioN1 稱為磁動勢平衡方程式。

有載時,原邊磁動勢i1N1可視為兩個部分:iON1用來產生主磁通Φ;i2N2用來抵消副邊電流i2所建立的磁動勢i2N2以維持鐵芯中的主磁通最大值ΦM基本不變。

一般情況下,空載電流IO只占原繞組額定電流I1N的3%—10%,可以略去不計。即:


自耦變壓器負載運行.jpg

于是,原、副繞組的電流關系為:

自耦變壓器原、副繞組的電流關系.jpg

自耦變壓器原、副繞組的電流之比近似與它們的匝數成反比。


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