三相自耦變壓器是如何工作的?


圖中顯示了一個三相星形連線自耦變壓器。三相自耦變壓器用於較小的變比。

實際上,使用星形連線的三相自耦變壓器,而避免使用三角形連線的自耦變壓器。三相自耦變壓器的主要應用是連線兩個不同電壓等級的電力系統,例如66 kV至132 kV電力系統、110 kV至220 kV電力系統、220 kV至400 kV電力系統等。

數值例子

一個三相星形連線自耦變壓器向一個平衡的三相負載供電,負載功率為100 kW,電壓為380 V,功率因數為0.85滯後。如果電源電壓為440 V,計算繞組電流以及輸入和輸出線電流。忽略勵磁電流和變壓器內部電壓降。

解答

給定自耦變壓器的連線圖如圖所示。

三相功率由下式給出:

$$\mathrm{𝑃 = √3\:𝑉_{𝐿}\:𝐼_{𝐿}\:cos\:φ}$$

$$\mathrm{∴𝐼_{𝐿}=\frac{𝑃}{√3\:𝑉_{𝐿}\:cos\:φ}=\frac{100\:×\:10^{3}}{√3×\:380\:×\:0.85}}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\:𝐼_{𝐿}= 178.75\:A}$$

因此,給定三相自耦變壓器的輸出線電流為178.75 A。

由於忽略了損耗,因此:

$$\mathrm{每相輸入視在功率(𝑉_{𝐻}𝐼_{𝐻}) = 每相輸出視在功率(𝑉_{𝐿}𝐼_{𝐿})}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\:\frac{440}{√3}× 𝐼_{𝐻}=\frac{380}{√3}×\:𝐼_{𝐿}}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\:𝐼_{𝐻}=\frac{380}{440}× 178.75 = 154.37\:A}$$

因此,給定三相自耦變壓器的輸入線電流為154.37 A。

現在,從中心點(N)流向抽頭點A、B和C的電流可以透過在各個抽頭點應用基爾霍夫電流定律(KCL)來求得,因此:

$$\mathrm{𝐼_{𝑁𝐴}= 𝐼_{𝑁𝐵}= 𝐼_{𝑁𝐶}= 𝐼_{𝐿}\:−\:𝐼_{𝐻}= 178.75\:−\:154.37 = 24.38\:A}$$

因此,給定變壓器繞組中的電流等於24.38 A。

更新於:2021年8月12日

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