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自耦变压器负载运行及电流变换

发布时间:2020-06-19 14:47:00来源:浙江新航电气有限公司

自耦变压器负载运行原理:

自耦变压器一次绕组接额定电压,二次绕组与负载相连的运行状态称为变压器的负载运行,如图所示。此时二次绕组中有电流I2通过,由于该电流是依据电磁感应原理由一次绕组感应而产生,因此一次绕组中的电流也由空载电流I0变为负载电流I1。下面分析一、二次绕组中电流的关系。

单相变压器负载运行.jpg

      图单相自耦变压器负载运行

  二次绕组中的电流I2所产生的磁通势H2I2将在铁心中产生磁通車2,它力图改变铁心中的主磁通更m。但由前面分析的恒磁通的概念可知,由于加在一次绕组上的电压有效值U1不变,因此主磁通亞m基本不变,故随着I2的出现,一次绕组中通过的电流将从Io增加到I1,一次绕组的磁通势也将由1Io增加到X1I1,它所增加的部分正好与二次绕组的磁通势H2I2相抵消,从而维持铁心中的主磁通面m的大小不变。由此可得自耦变压器负载运行时的磁通势平衡方程式为:

变压器负载运行时的磁通势平衡方程式.jpg

式中,KI称为自耦变压器的变流比。

式表明,自耦变压器一、二次绕组中的电流与一、二次绕组的匝数成反比,即变压器也有变换电流的作用,且电流的大小与匝数成反比。

由式可得出:自耦变压器的高压绕组匝数多,而通过的电流小,因此绕组所用的导线细;反之低压绕组匝数少,通过的电流大,所用的导线较粗。

自耦变压器负载运行及电流变换:

自耦变压器负载运行是将自耦变压器的原绕组接上电源,副绕组接有负载的情况。

副绕组接上负载Z后,在电动势e2的作用下,副边就有电流i2流过,即副边有电能输出。原绕组与副绕组之间没有电的直接联系,只有磁通与原、副绕组交链形成的磁耦合来实现能量传递。那么,原、副绕组电流之间关系怎样呢?

变压器原、副绕组电流之间的关系.jpg

自耦变压器未接负载前其原边电流为io,它在原边产生磁动势i0N1,在铁芯中产生的磁通Φ。接负载后,副边电流i2产生磁动势i2N2,根据楞次定律,i2N2将阻碍铁芯中主磁通Φ的变化,企图改变主磁通的最大值ΦM。但是,当电源电压有效值U1和频率f一定时,由式U1 =E 1=4.44fN 1Φm可知,U1和ΦM近似恒定。因而,随着负载电流i2的出现,通过原边电流io及产生的磁动势i0N1必然也随之增大,至i1N1以维持磁通最大值ΦM基本不变,即与空载时的ΦM大小接近相等。因此,有负载时产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势(i1N1+ i2N2)应该与空载时产生主磁通的原绕组的磁动势i0N1差不多相等,即:

i1N1 +i2N2=ioN1 称为磁动势平衡方程式。

有载时,原边磁动势i1N1可视为两个部分:iON1用来产生主磁通Φ;i2N2用来抵消副边电流i2所建立的磁动势i2N2以维持铁芯中的主磁通最大值ΦM基本不变。

一般情况下,空载电流IO只占原绕组额定电流I1N的3%—10%,可以略去不计。即:


自耦变压器负载运行.jpg

于是,原、副绕组的电流关系为:

自耦变压器原、副绕组的电流关系.jpg

自耦变压器原、副绕组的电流之比近似与它们的匝数成反比。


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