单相感应调压器的短路分析.pdf

第40卷第9别
器
Vol 40 No9
2003年9局
YEA//IME?
september 2003
单枏感应调压器的短路分析
蒋光祖,姜齐家
上海电压调塾器厂,上海200062)
摘要:简要地分析了单相感应调压器的路运行渋态,对其中电压、电流和粗抗进行了定量分析、并经制了相
图和…些参数的齟。
关键词:单相感应调压器;绕组;相量图;短路
中图分类号:TM423
文献标识码:B
文章编号:1001-8425(2003)09-008-0
前言
量相应的一次电流为1kr;ー次电压为Uw;一次损
耗为Pw。如图1所示,在M与N2绕组轴线夹角
单相感应调压器与三相感应调压器似乎貝有a=0°时;与M、M2绕组轴线夹角为90°的短路绕组
字之差、但是它们的工作原理却分别基于两种类NK毫无作用。此时N1与M2的电磁关系完全类同于
别的磁场,单相基于脉动磁场,而三相基于旋转磁自耦变压器。但是,当=0°~180°范围的任意时
场、因此.不能将三相躯应调压器的短路运行状态一次短路电流1wa,一次短路阻抗Z1,一次短路电
分析简单直接地用到单相感应调压器的状态分析。压U,输人伏安Pwa和短路损耗Pw以及短路
2短路分析
绕组的作用,它们各量之间的关系是什么?这里拟作
一初步的定量分析。
对短路状态标推定义而言,单相感应调压器与
(1)参数求解
三相感应调压器一样、也是规定在二次电压处最髙
如图1所示,该单相感应调压器有三个绕组,即
位置(见图1.=0°)直接短路,一次从零逐步施加电一次绕组M、二次绕组2和短路绕组NX。其中N
压,使二次短路电流达到二次额定值x=I,此时测与Mk共置于定子或转子的一侧,并且MVx绕组轴
M2绕组轴线
线互成90°;而N2置于另一侧转子或定子。NN2成
Y1绕组轴线
自耦联接,M白成短路。
当已知一、二次绕组匝数比R_N2(严格而言
N-Z
所有N应乘上绕组系数。为简化,仅用N表示),并
且此二绕组轴线夹角为时,可求出一、二次绕组
貝有感应关系的有效匝比k1为:
AN2=112C08C-=Kcsa
再可求出图1中ー、二次回路的有效匝比K21为
K,,=N+N osa=1+Cosa
2
Y.Uscr、
当已知短路绕组与二次绕组的匝比Kx=2
时,还可求出此二绕组具有感应关系的有效匝比
Nsin cr
K2K为
KN,= Nsing=sina
图1单相感应调压短路联结
在明确式(1)~式(3)并已知三个绕组的电阻和
力方据
顆9期
光祖、姜予家:单相愿匝歴誊的冠路分析
电抗为R、XN、Ra、X、Rx、X后即可进行以下推同理可得:
导,求出折算至二次回路的短路阻抗2。
Ix×R
次回路短路阻抗的电阻分量Rxn如下
U'l*Ra I+Cosa 1
R
2&z+ド2-
R
INXX
2KXC
IRX 1+Kcosw 1+Cosa
=R,*COSCRN+K,sin CR, 0
用式(8)、式(10)相乘可求得短略时一次回路的
将上式的两侧除以R2得:
输入容量Px为
Rxo_=1+。 Nlk'cos?o+ K-k.sina,由此式
R
W
得
可见一二次回路的容量相等。
Ra=/1+ ak'cos,a+a-k:ax sino Ro, 0.
同理一次输人功率Pw也与二次回路功率P3w
相等
(4
由式(4)可见,整个二次回路的电阻分量由
PNY=Pau=lw Rxx=U./2N, W
基本常量R和两个附加变量( Rs,Kcosnc和RK2
同理,一二次回路的功率因数也应相等
sin Q)组成。两个随α变化的变量,前者随cos2a变
Cus Ikr=CO3 Hx=-
化,呈两端(指a=0°和ax=180°)大,中问(a=90°)小;
值得注意的是,以上各式都认为短路时由于
后者瀧sina变化,呈中间大,两端小。当R3KRK2次短路电压很低,因此一次短路电压相应的空载电
时,整个Rxa曲线呈cos3a特性;当RwKx>RK2时
流和空载电流都被忽略不计。但是随着@的增
整个R曲线显示sina特性。
加,尤其是当>90°时x。的剧烈增加将使0和Po
同理可推得:
到了不允许忽略的地步。当考虑C时对应的空载
2A= N2#K cos*ax NI+K x sim*. NK
电流ok和空载损耗Pw时的一次側输入总参数
可按以下各式计算。
Xa=+yo Kcos+,,a Xo (S)
输人总功率
由式(4)、式(5)得二次回路阻抗2为
Pgw=Pxw。+Pou,W
输人总无功
Rっ。+Aa
-(I+,- o)Ri+
I KYHRO
+V(U
(1+I%_, r+
式中P=VP.-F
输人总容量
利用一、二次回路的有效匝比系数K21即可求
出2Za。折算至一次回路的阻抗Zx为
KWC
输入总功率因数
LKW
(1+Kcos@)2
(16)
150
用K2:可求得二次回路电流2wlx折算至一次
输人总电流
回酪的短路电流x的表达式如下
。=Kx2x=(1+ Coso)x,A
(8)
次绕组N流过的电流可用下式求得
输人总阻抗
2N-A Cos0
(18)
将式(7)、式(8)相乘可得一次短路电压Ua为
一次绕组输入总电流可由下式两项求得,其结
Z。=(1+ Klose)l2
果应该是一致的。
cosal
Ih=( a eusd cos(sina A n
K
coso
+Acog
0)
Vma(**1c0c4(7min + 5(19
力方据