◇科技论坛◇ 科技目向导 ２０１２年第１７期 自耦变压器容量计算 雷小艳 （顺特电气设备有限公司广东佛山５２８３００） 【摘要】为保证金属资源的可持续发展，大力研究自耦变压器有十分重要的现实意义。本文主要介绍自耦变压器的容量计算，对自耦变压 器的原理以及自耦变压的优点进行论述，最后再根据举例，对自耦变压器的容量进行系统的分析。 【关键词】自耦变压器；容量计算；原理 Ｏ．引言 自耦变压器是一、二次边共用一部分绕组．可以实现升压或者降 压变化的电力变压器 与普通变压器相比．普通变压器的原、副绕组之 间只有磁的联系而没有电路上的联系．而自耦变压器的原、副绕组之 间不仅有磁的联系而且还有电路上的直接联系 总的来看，自耦变压 器不仅减少了原材料的使用．更有利于磁电之间的联系。 １．自耦变压器的结构原理分析 自耦变压器可以由一台双绕组变压器演变过来 设有一台双绕组 变压器，原、副绕组匝数分别为Ｎ 和Ｎ ．额定电压为Ｕ 和ｕ ，额定 电流为Ｉ。 和Ｉ ，其变比为Ｋ＝Ｎ。／Ｎ 一Ｕ Ｎ，ｕ 如果保持两个绕组的额 定电压和额定电流不变．把原绕组和副绕组顺极性串联起来作为新的 原边 而副绕组还同时作为副边．它的两个端点接到负载阻抗ｚＬ．便 演变成了一台降压自耦变压器．如图１所示．双绕组变压器转化为自 耦变压器结构原理图 Ｆｍ＝Ｉ ｌ Ｎ ｉ＋ｌ ２Ｎ２＝ｌ ｌ＋Ｎ２） 由节点ａ可列出电流方程：， ＋， ＝，。 把上式代人磁动势方程式：， 两边都除以Ｎ 十Ｎ。，得： 十 ：。 ｌｌ ＋ｆ ２Ｉａ＋（， ： ） 一 一 ＋Ｉｖｙ） ｌ 式中： ＝ ＝ ： 为自耦变压器副边电流的归算值。 若忽略， ，则， ＋， ＝０， ＝一， 一＿＿１ ２ａ一 因此 ＋ ＝ ： ＋（一ｋ ）＝ （１一Ｋａ）一 ＋ ：。（１一 ） ｆ ２．２电压关系 副边回路电压方程式为： ｕ ｈ Ｅ ２一ｚ Ｉ ２ Ｅ ２一（１一 １），２ｚ 。褂Ｅ ・一 式中：Ｚａｘ为未经归算的ａＸ部分绕组漏阻抗。 ｆ 若变压器副边接负载阻抗Ｚ ，则ｕ： ＝， 。Ｚ 若归算到原边，则ｕ ＝， ｚ 式中：ｚ，Ｉｌ＿Ｋ 原边回路电压方程式为 ｕ１ ＝一（Ｅｌ＋Ｅ ２）＋ｚ 』。＋，知Ｚａｘ＝一（Ｅ１＋Ｅ ２）＋Ｚａｘ／ ＋（１一Ｋａ）ｌ Ｚａｘ 由于（Ｅ ｌ＋Ｅ ２）＝ＫａＥ ２＝ｋａ［Ｕ ２ ＋（１一ｋａ）ｌ ｚａｘ】 图１双绕组变压器转化为自耦变压器结构原理图 从绕组的作用看，绕组ａＸ供高、低压两侧共用，叫做公共绕组；而 绕组Ａａ则与公共绕组串联后供高压侧使用．叫做串联绕组。 自耦变压器的变比为：Ｋａ＝ ！ ＝ ＝Ｋ＋１ 式中：Ｋ＝ 为双绕组变压器的变比。 ２ 入到Ｕ ｌ ＝一（Ｅ １＋Ｅ ２）＋Ｚａｘ／ ＋，２ Ｚａｘ＝一（Ｅ １＋Ｅ ２）＋ＺａｘＩ ＋（１一Ｋａ）ｌ Ｚａｘ 与双绕组变压器相比．在变压器额定容量ｆ通过容量）相同时，自 耦变压器的绕组容量ｆ电磁容量１比双绕组变压器的小：变压器硅钢 片和铜线的用量与绕组的额定感应电动势和通过的额定电流有关． 也就是和绕组的容量有关．现在自耦变压器的绕组容量减小了．当 然所用的材料也少了，从而可以降低成本：由于铜线和硅钢片用量 减少．在同样的电流密度和磁通密度下．自耦变压器的铜耗和铁耗 以及激磁电流都比较小．从而提高了效率：由于铜线和硅钢片用量 减少．自耦变压器的重量及外形尺寸都较双绕组变压器小．即减小 了变电所的厂房面积和运输安装的困难：反过来说．在运输条件有 定限制的条件下．即变压器的外形尺寸有一定限制的条件下．自 耦变压器的容量可以比双绕组变压器的大．即提高了变压器的极限 容量：效益系数越小 通过以上分析．自耦变压器的变比越接近１就越好．一般以不超 过２为宜。此外，如果变比太大，高、低压相差悬殊。由于自耦变压器 原、副边有电路上的连接．会给低压边的绝缘及安全用电带来一定的 困难，所以，自耦变压器适用于原、副边电压变比不大的场合。 一得到ｕ １ ＝ｕ ２ａ＋，知Ｚａｘ 式中：Ｕ。 ＝ｕ ＝ｋａＵ： 称为自耦变压器副边电压的归算值； ｚ ＝ｚ （ｋ 一１）ｚＺ 称为自耦变压器从高压边看的短路阻抗。 基本方程式 ｕ ｈ＝一ｋａＵ ｚ，＋ＺＫＪ Ｊ ｕ ‘Ｅ ｚ一（卜 ） Ｕｈ＝， ＺＬ ｚ （卜 ） （忽略， ） ＾ ２＿自耦变压器的基本方程 ２．１电流关系 Ｅｔ＝ ＮＩ Ｅ２＝（ １）Ｅ２ Ｅ－＝－ｊ４．４ 中 按照全电流定律．自耦变压器的激磁磁动势Ｆ ｉＴＩ应等于串联绕组 的磁动势Ｉ。 Ｗ。与公共绕组的磁动势Ｉ：Ｗ 之和。考虑到激磁电流是由 电源供给的，它流经的匝数为Ｎ．＋Ｎ ，所以 ３．自耦变压器的容量分析 自耦变压器的额定容量（又叫通过容量）和绕组容量（又叫电磁容 量）－－者是不相等的，通过容量用Ｓ 表示，指的是自耦变压器总的输 入或输出容量。由电源通过变压器传到负载的输出（下转第２５８页） ２８５ ２０１２年第１７期 科技量向导 ◇科技论坛◇ 是根据《建规》要求，如门店上层设置住房，安全出口必须分开，且住宅 用房内的动扶梯的一切带电器件都必须封闭，其构架、活动运转不见 与商业用房之间应采用耐火极限不低于３ｈ的隔墙和耐火极限不低于 和机座底部的垃圾积尘和油污应经常清除 商住楼底部商业用房最好 １ｈ的楼板分隔开．店内严禁存放和使用化学易燃易爆物品。实际使用 采用干式变压器，且不应布置在疏散出口的旁边 电工要经常对电气 中，由于此类建筑各单元门店面积不大、层数不多、人员较少的原因， 线路、设备进行检查．发现有损坏现象要及时修理更换．使其保持良好 在设计、审核中往往按照要求，仅设一个安全出口、一个疏散楼梯，满 状态。 足了《建规》中房间面积不超过６０ｍｚ，人数不超过５０人，最远点距门 ３．６加强消防器材、设备管理 口不超过１４ｍ．每层面积不大于５００ｍ２等要求。三是室外广告牌、遮阳 要根据商住楼的特点．选择配备性能适合的消防器材：日常管理 棚等不能影响消防通道．不得破坏防火分区。必须保证４ｍ以上的高 中要落实到人，不能乱丢乱放，放置位置要明显，取用方便；要定期对 度．并且不宜采用易燃可燃材料．各店非共用标牌不得相连．或按要求 器材进行检测维修 火灾自动报警系统和自动灭火系统、消火栓系统 采取必要的防火分隔措施 四是要求建筑内的楼梯必须靠外墙部位设 要定期维修保养．使其保持良好状态：消防控制室设备专人２４小时值 置．同时楼梯紧邻直通室外的出口．便于自然排烟、采光和疏散．从根 班，及时发现、处理火情，保证消防安全。 本上解决人员被困的问题 能够设两个安全出口的要设两个出口，设 ３．７保证有充足的室内、外消防水源 一个出口的必须要保证通道畅通．上层窗户不得设防盗网。 （ｉ）室外消防供水。根据《建规》规定，此类建筑必须设置满足一次 ３．４建立健全防火安全组织的防火制度．落实防范措施 灭火用水量的室外消火栓．特别是对未设计室内消防给水的建筑。更 商住楼的防火安全组织是领导和推进防火工作开展的组织机构 要保证有充足的室外供水，并在附近设置水带、水枪配备箱。布置成组 要根据商住楼的实际情况．建立落实各项防火制度．逐级建立防火安 的建筑应按消防需水量较大的相邻两座计算．距建筑不超过１５０ｍ的 全责任制：加强防火安全检查．及时整改火灾隐患。进行经常性的防火 市政消火栓也可以列入室外消火栓考虑。（２）室内消防给水。根据《建 安全检查是及时发现火灾隐患．加强商住楼防火工作的一项重要措 规》规定，体积超过５０００ｍ３的商店、超过六层底层设有商业网点单元 施。检查可采用不同形式进行．如定期检查．由商住楼的防火责任人带 式住宅、超过五层或体积超过１００００￣时的其它民用建筑．应设室内 领有关人员对底部商场进行全面检查．发现并解决重大问题。此外还 消火栓给水系统。对于商住一体店住宅、办公、仓库合一，高度一般在 有值班人员检查。对检查中发现的问题要进行登记、立案、销案。对一 四层以下．应要求在门店部分总体积超过５０００ｍ，、总体体积超过 时整改不了的要定人、定责、定措施加强防范，列入计划，积极创造条 １００００ｍ３时．必须设室内消火栓给水系统。对于远离消防队站、经营可 件整改。 燃易燃物品较多的场所．应在符合规范规定的基础上，适当提高设置 ３．５加强对维修、用火、用电的管理 商住楼维修及日常用火用电的管理是保证安全的重要内容。在对 室内消火栓的要求。● 商住楼进行维修、装修、改造时要加强施工现场的管理，明确专人负 责，加强施工检查。发现违章行为要立即纠正。及时消除不安全因素。 【参考文献】 进行明火作业的，要实行动火审批制度，指定动火维修方案，落实防火 ［ｉ］ｈｔｔｐ／／：ｗｗｗ．ｉｆｒｅ．ｓｈ．ｃｎ／ｋｐｗ／ｍｅｎｕ／ ［２］陈长江．张倩．对商住楼消防设计中安全疏散问题的商榷 措施。加强日常用电管理。电气线路和设备的安装、修理必须符合安全 ［３］高层建筑防火规范． 用电的防火要求，由专业人员操作．严禁乱拉乱接临时电气线路。商业 ［４］建筑设计防火规范． （上接第１９５页）提取２亿方甲烷送人天然气管网，提取２．７亿方氢气 任、事事有标准、样样有考核，让责任无法推诿、不容懈怠，让每一名员 用于生产硝酸铵．培育新的利润增长点。气化厂深冷分离的天然气，加 工肩上的责任时刻成为自己的光荣使命。 上西二线天然气．还有引进的山西煤层气及鄂尔多斯天然气，保守估 四是落实务必到位 重视抓落实、敢于抓落实、善于抓落实，是领 计．将来通过我公司管网输送的天然气气量每年可达到６亿方以上． 导干部的基本功．也是良好工作作风的重要体现。卢展工书记“用领导 促成我公司实现从经营煤制气到经营天然气的转型。三是在２５０公里 方式转变加快发展方式转变”重要思想的提出，本身就是从实际出发、 管网沿线建设天然气加气站．进行终端经营。提高燃气产品附加值。 抓落实的结果 抓好落实贵在持之以恒．也难在持之以恒。各级领导干 三是责任务必明确 要做到心随责走，秉承“企业当家、岗位当命” 部要把抓落实的重心放在基层一线．坚持眼睛向下看、身子往下沉，及 的顽强拼搏精神．不断增强团队的凝聚力、战斗力和向心力，并使其形 时解决现场管理出现的新情况、新问题．不断推进和深化各项工作的 成倍增效应 要做到责随职走．把强烈的责任心和明确的工作职责担 落实。抓好落实要考核到位。制定强有力的组织措施、考核措施、激励 在肩上，保证攻无不克、战无不胜、一往无前。要做到提升境界，向古代 措施．把目标任务分解到部门、落实到岗位、量化到个人，形成有落实、 先贤、现代英模学习．最大限度地发挥积极性、主动性和创造性。要做 有监督、有考核、有奖惩的闭合管理，切实做到“铁制度、硬执行、真较 到科学定责，敢于问责．进一步修订完善各项规章制度，确保人人有责 真、不糊弄”。● （上接第２８５页）容量可分为两部分：一部分是绕组的电磁容量，它是 Ｉ ＝Ｉ１Ｎ＝４５．４Ａ 通过Ａａ段绕组和 段绕组之间电磁感应传过去的：另一部分为传导 ＵＩ ＝２２０Ｖ 容量，可以看做电流通过传导直接达到负载。后一部分容量不需要增 Ｕ２且＝３３０Ｖ 加绕组容量．也是双绕组变压器所没有的．自耦变压器之所以有一系 额定容量为 列优点，就在于它的副边可以直接向电源吸收传导功率。 Ｓ￣＝２２０＂６８．１ＶＡ＝３３０｝４５．４ＶＡ＝１５０００ＶＡ 举例分析计算自耦变压器的容量．将一台５ｋＶＡ、２２０Ｖ／１１０Ｖ的单 ４．结论 相变压器接成２２０Ｖ／３３０Ｖ的升压自耦变压器．则有 自耦变压器是一种适应原、副边电压变比不大的场合，然而原、副 ＬＮ＝．５０００ Ａ边没有电的隔离．所以应用也有一定的范围。本文从自耦变压器的容 …：４５．４Ａ ｌｌＵ 量问题人手．采用一定的例子，对容量计算问题有一定的了解。 Ｉ ： Ａ：２２＿７Ａ 二Ｕ 接成自耦变压器则有： 【参考文献】 Ｉｉ Ｎ＝Ｉ１Ｎ＋Ｉ２Ｎ＝６８．１Ａ ［１］汤蕴缪．电机学（第四版）［Ｍ】．北京：机械工业出版社．２０１ １