劉 正

（順特電氣設(shè)備有限公司 廣東 佛山 528300）

所謂自耦變壓器， 就是自身的一部分與另一部分耦合的變壓器。 這種變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是原邊和副邊共用一部分繞組。 以降壓自耦變壓器為例，副邊的繞組是原邊繞組的一部分，這部分繞組叫做公共繞組W2；原邊繞組除去公共繞組的那一部分繞組是和公共繞組串聯(lián)的關(guān)系， 叫做串聯(lián)繞組WC。

1 自耦變原副邊的電壓、電流關(guān)系

因?yàn)槿嘧择钭儔浩鞯娜嗍菍ΨQ的，只要分析任何一相，結(jié)果適用于三相變壓器的任何一相。 圖1 為單相自耦變壓器的原理結(jié)構(gòu)圖。

圖1

主磁通在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，漏磁通的作用看成漏磁壓降，則自耦變壓器的原邊電壓方程式為

由于主磁通比漏磁通大很多， 忽略漏磁通， 且根據(jù)e=4.44fN? 公式，主磁通在兩繞組中感應(yīng)的電動勢正比于各自的匝數(shù)，故有

自耦變壓器和普通的雙繞組變壓器一樣存在著如下的磁動勢平衡的關(guān)系（忽略很小的激磁電流），即

故在節(jié)點(diǎn)a’處，I˙1為正時的實(shí)際電流流通情況如圖2 所示，即I2=I1+I，且有I1W1=I2W2

圖2

2 耦合關(guān)系

I1W1=I2W2?I1W1-I1W2=I2W2-I1W?I1（W1-W2）=（I2-I1）W2

其中I1（W1-W2）=WcI1為串聯(lián)繞組的磁動勢，（I2-I1）W2=IW2為公共繞組的磁動勢， 兩磁動勢的平衡說明自耦變壓器實(shí)際上是串聯(lián)繞組和公共繞組之間的耦合關(guān)系。

3 容量關(guān)系

I1（W1-W2）＝（I2-I1）W2兩端分別乘以匝電壓，得到

I1（U1-U2）＝（I2-I1）U2?I1UAa=I1Uax這兩個相等的容量是自耦變壓器通過耦合關(guān)系從原邊傳輸?shù)礁边叺娜萘?，這個容量決定著這臺自耦變壓器的結(jié)構(gòu)尺寸， 因此稱為結(jié)構(gòu)容量，也叫做計(jì)算容量，用S結(jié)構(gòu)表示，我們計(jì)算自耦變壓器的計(jì)算單也是按照這個容量計(jì)算的。 而自耦變壓器的全部傳輸容量應(yīng)該為I1U1， 剩余的那部分容量是通過另外一個途徑傳輸?shù)?，這個途徑就是電的直接傳輸，也就是原邊電流I1直接流向副邊所傳輸?shù)娜萘浚碔1U2，這個容量叫做自耦變壓器的傳導(dǎo)容量，用S傳導(dǎo)表示，而總?cè)萘拷凶鐾ㄟ^容量，用S通過表示。

下面看看S結(jié)構(gòu)與S通過之間的關(guān)系：

自耦變壓器的尺寸、材料消耗由本身容量決定。 本身容量等于它的額定容量乘以效益系數(shù)KS=（1-1/K）。 KS越小，用自耦變壓器越優(yōu)越，也就是用它聯(lián)系的兩個電壓等級越接近越有利。

如自耦變壓器的K=0.5， 通過電磁變換功率僅為額度容量的一半，另外一半的功率是由電的聯(lián)系直接傳送的，這就降低了材料消耗，節(jié)約了投資，降低了阻抗，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性并降低了功率損耗。 以同容量的三繞組變壓器比較，自耦變壓器的總質(zhì)量僅為普通變壓器的60%，成本僅為普通變壓器的70%，損耗降低35%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 通過容量S通過的確定

S通過的確定需要知道以下幾個基本參數(shù)：降壓比（即匝數(shù)比）k、電機(jī)全壓起動電流放大倍數(shù)Kiq、電機(jī)額定功率Se、連續(xù)起動次數(shù)N、每次起動的起動時間tq。

電壓降低后電機(jī)的起動容量為Sq=k2KiqSe

5 舉例

6 短路阻抗的計(jì)算

自耦變壓器的短路阻抗我們的計(jì)算公式是：

7 總結(jié)

根據(jù)電力負(fù)荷發(fā)展及潮流變化， 結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)壓、系統(tǒng)繼電保護(hù)對通信線路的危險影響、調(diào)相調(diào)壓要求和設(shè)備制造等具體條件比選合適時， 應(yīng)采用自耦變壓器，當(dāng)自耦及第三繞組接有無功功率設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)無功功率潮流校核公用繞組容量。S

［1］卓樂友.電力工程電氣設(shè)計(jì)[M].北京：中國電力出版社,2004.