第四章 變壓器.ppt

1、第四章 變壓器,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù) 4.2 變壓器的空載運(yùn)行 4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行 4.4 標(biāo)么值 4.5 變壓器參數(shù)的測(cè)定 4.6 變壓器的運(yùn)行特性,下一頁,第4章 變壓器,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別 4.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 4.9 儀用變壓器 4.10 自耦變壓器 4.11 電焊變壓器 小結(jié),上一頁,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),4.1.1 概述 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止電氣設(shè)備。它能將某一電壓值的交流電變換成同頻率的所需電壓值的交流電，以滿足高壓輸電、低壓供電及其他用途的需要。如圖4-1所示。 變壓器的效率一般很高，電力變壓器可達(dá)95以上。變壓器容

2、量越大，效率越高，巨型電力變壓器可達(dá)99以上，所以用它來傳遞電能既方便又經(jīng)濟(jì)。在電能的輸送過程中，總是把電壓提高，因?yàn)閭鬏斠欢ǖ碾姽β?，電壓越高，電流也就越小。這樣一可以節(jié)省導(dǎo)線(因?yàn)榻孛娣e可減小)和其他架設(shè)費(fèi)用，二可以減少送電時(shí)導(dǎo)線上的損耗( )。,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),電力系統(tǒng)中使用的電力變壓器，可分為升壓、降壓和配電變壓器。簡單電力系統(tǒng)如圖42所示。電力變壓器運(yùn)行電壓高、容量大。除此之外，還可做成具有穩(wěn)壓、陡降、移相、改變波形等特性的變壓器。用在測(cè)量系統(tǒng)中的儀用變壓器，可以測(cè)大電流、高電壓；用于實(shí)驗(yàn)室的自耦變壓器，可任意調(diào)節(jié)電壓；用于焊接的電焊變壓器，具有陡

3、降輸出特性；用于電子擴(kuò)音電路的變壓器，可進(jìn)行阻抗匹配；脈沖變壓器可以傳送脈沖波，等等。 變壓器的種類很多，按相數(shù)分為單相、三相、多相變壓器；按冷卻方式分為干式、油浸式和充氣式變壓器；按用途分為電力變壓器和專用變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器、儀用變壓器、整流變壓器，等等。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),4.1.2 變壓器的結(jié)構(gòu) 國產(chǎn)電力變壓器大多數(shù)是油浸式，所以這里重點(diǎn)介紹油浸式變壓器結(jié)構(gòu)。變壓器的主要部分是繞組和鐵心，由它們組成為器身。為了解決散熱、絕緣、密封、安全等問題，還需要油箱、絕緣套管、儲(chǔ)油柜、冷卻裝置、壓力釋放閥、安全氣道、溫度計(jì)和氣體繼電器等附件，其

4、結(jié)構(gòu)如圖4一3所示。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),1.繞組 繞組是變壓器的電路部分，常用絕緣銅線或鋁線繞制而成，也有用鋁箔或銅箔繞制的。接電源的繞組稱一次繞組；接負(fù)載的繞組稱二次繞組。也可按繞組所接電壓高低分為高壓繞組和低壓繞組。按繞組繞制的方式不同，可分為同心繞組和交疊繞組兩種類型。 1）同心繞組 同心繞組是將一次、二次側(cè)線圈套在同一鐵心柱的內(nèi)外層，一般低壓繞組在內(nèi)層，高壓繞組在外層，如圖44所示。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),2）交疊繞組 交疊繞組是將高、低壓線圈繞成餅狀，沿鐵心軸向交疊放置，一般兩端靠近鐵軛處放置低壓繞組，有

5、利于絕緣。此種繞組大多用于殼式、干式變壓器及電爐變壓器中，如圖4-5所示。 2.鐵心 鐵心因線圈的位置不同，可分成芯式和殼式兩類，如圖46所示。芯式指線圈包著鐵心，結(jié)構(gòu)簡單，裝配容易，省導(dǎo)線，適用于大容量、高電壓，所以電力變壓器大多采用三相芯式鐵心，如圖47所示。殼式是鐵心包著線圈，鐵心易散熱，用線量多，工藝復(fù)雜，除小型干式變壓器外很少采用。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),鐵心柱與鐵軛的裝配有對(duì)接式和疊接式兩種工藝。對(duì)接式是將鐵心和鐵軛分別疊裝夾緊，然后把它們對(duì)接起來，再把它們夾緊。這種工藝氣隙大，從而增加磁阻和勵(lì)磁電流。疊接式是把鐵心柱和鐵軛的鋼片一層層相互交錯(cuò)

6、的重疊(每層不能多于三片)，接縫相互錯(cuò)開，氣隙較小，磁阻也相應(yīng)減小，從而減少了勵(lì)磁電流，改善了性能，大型變壓器都采用這種方式，如圖48a所示。大、中型變壓器中采用高導(dǎo)磁、低損耗的冷軋硅鋼片。冷軋硅鋼片順輾壓方向?qū)Т判院?，損耗小，所以冷軋硅鋼片疊裝時(shí)要求硅鋼片在對(duì)接處按角剪裁，以保證磁力線與輾壓方向一致，如圖48b所示。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),現(xiàn)在鐵心加工工藝一般不打穿心孔，改用新的夾緊工藝，可以提高鐵心裝配質(zhì)量，減少鐵耗。還有一種形鐵心結(jié)構(gòu)，它由冷軋鋼帶卷繞而成，鐵心端面加工精確，大大減少了氣隙，提高了效率，節(jié)省了材料，裝配也方便，小功率的此類鐵心變壓器在

7、電子線路中應(yīng)用很廣。小型變壓器一般也采用疊接工藝，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。小型單相變壓器常用鐵心有字形、字形、日字形和字形，如圖49所示。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),3.主要附件 1）油箱 油箱里裝滿了變壓器油，里面安裝整個(gè)器身，它保護(hù)鐵心和繞組不受潮，又有絕緣和散熱的作用。變壓器運(yùn)行時(shí)器身發(fā)出的熱量由變壓器油傳給油箱壁和箱體外側(cè)的散熱管(片)。散熱管制造工藝復(fù)雜，散熱差。現(xiàn)在多用扁管、片式散熱器和波紋油箱結(jié)構(gòu)，尤其對(duì)密封式變壓器(無儲(chǔ)油柜)采用波紋油箱，可以隨溫度變化使其產(chǎn)生一定變形，而使變壓器進(jìn)行“呼吸”。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘

8、牌數(shù)據(jù),2）儲(chǔ)油柜 儲(chǔ)油柜也稱為油枕，它與油箱連通，當(dāng)油因熱脹冷縮而引起油面上、下變化時(shí)，油枕中的油面就會(huì)隨之升降，而不致油箱被擠破或油面下降使空氣進(jìn)入油箱，見圖4-3。 3）氣體繼電器(瓦斯繼電器) 氣體繼電器裝在油箱與儲(chǔ)油柜之間的管道中，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，器身就會(huì)過熱使油分解產(chǎn)生氣體。氣體進(jìn)入繼電器內(nèi)，使其中一個(gè)水銀開關(guān)接通(上浮筒動(dòng)作)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此時(shí)應(yīng)立即將繼電器中氣體放出檢查，若系無色、不可燃的氣體，變壓器可繼續(xù)運(yùn)行；若系有色、有焦味、可燃?xì)怏w，則應(yīng)立即停電檢查。當(dāng)事故嚴(yán)重時(shí)，變壓器油膨脹，沖擊繼電器內(nèi)的擋板，使另一個(gè)水銀開關(guān)接通跳閘回路(即下浮筒動(dòng)作)，切斷電源，避免故障擴(kuò)大

9、，這就是浮筒式氣體繼電器的工作原理。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),4）分接開關(guān) 變壓器的輸出電壓可能因負(fù)載和一次側(cè)電壓的變化而變化，可通過分接開關(guān)來控制輸出電壓在允許范圍內(nèi)變動(dòng)。分接開關(guān)一般裝在一次側(cè)(高壓邊)，通過改變一次側(cè)線圈匝數(shù)來調(diào)節(jié)輸出電壓。如圖410所示。 5）絕緣套管 絕緣套管穿過油箱蓋，將油箱中變壓器繞組的輸入、輸出線從箱內(nèi)引到箱外與電網(wǎng)相接。絕緣套管由外部的瓷套和中間的導(dǎo)電桿組成，對(duì)它的要求主要是絕緣性能和密封性能要好，如圖411所示。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),6）安全氣道和壓力釋放閥 安全氣道又稱防爆管，裝在

10、油箱頂蓋上，它是一個(gè)長鋼筒，出口處有一塊厚度約mm的密封玻璃板(防爆膜)，玻璃上劃有幾道縫。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障而產(chǎn)生大量氣體，內(nèi)部壓力超過50 kPa時(shí)，油和氣體會(huì)沖破防爆玻璃噴出，從而避免了油箱爆炸引起的更大危害?，F(xiàn)在這種防爆管已被淘汰了，改用壓力釋放閥，尤其在全密封變壓器中，都廣泛采用壓力釋放閥做保護(hù)，它的動(dòng)作壓力為539 kPa49 kPa，關(guān)閉壓力為294 kPa，動(dòng)作時(shí)間不大于ms，其結(jié)構(gòu)如圖4-12所示。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),7）測(cè)溫裝置 測(cè)溫裝置就是熱保護(hù)裝置。變壓器的壽命取決于變壓器的運(yùn)行溫度，因此油溫和繞組的溫度監(jiān)測(cè)是很重要的。通

11、常用三種溫度計(jì)監(jiān)測(cè)，箱蓋上設(shè)置酒精溫度計(jì)，其特點(diǎn)是計(jì)量精確但觀察不便；為此在變壓器上還裝有信號(hào)溫度計(jì)以便于觀察(見圖43)；為了遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，在箱蓋上還裝有電阻式溫度計(jì)。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),4.1.3 變壓器的銘牌數(shù)據(jù) 每一臺(tái)變壓器都有一個(gè)銘牌，銘牌上標(biāo)注著變壓器的型號(hào)、額定數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)。只有理解銘牌上的各種數(shù)據(jù)的意義，才能正確使用變壓器。 變壓器的額定數(shù)據(jù)主要有： (1)額定容量SN是變壓器的視在功率，單位為VA或kVA。對(duì)于雙繞組電力變壓器，原繞組與副繞組的容量設(shè)計(jì)得相同。 (2)額定電壓U1N/U2N指線電壓，單位為V或kV。U1N是電源加到原繞

12、組上的額定電壓，U2N是原邊繞組加上額定電壓后副邊開路即空載運(yùn)行時(shí)副繞組的端電壓。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),(3)額定電流I1N/I2N 指線電流，單位為A。 (4)額定頻率f,我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為50Hz。 (5)阻抗電壓 阻抗電壓又稱為短路電壓。它標(biāo)志在額定電流時(shí)變壓器阻抗壓降的大小。通常用它與額定電壓U1N的百分比來表示。 (6)溫升 溫升是變壓器在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)允許超過周圍環(huán)境溫度的值，它取決與變壓器所用絕緣材料的等級(jí)。 除了上述額定數(shù)據(jù)外，變壓器的銘牌上還標(biāo)注有相數(shù)、效率、使用條件、冷卻方式、接線圖及聯(lián)結(jié)組別、總重量、變壓器油重量及器身重量。

13、 電力變壓器的容量等級(jí)和電壓等級(jí)，在國家標(biāo)準(zhǔn)中都作了規(guī)定。,上一頁,下一頁,返回,4.1 變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù),變壓器的額定容量、額定電壓和額定電流之間的關(guān)系是： 單相雙繞組變壓器 三相雙繞組變壓器 本章只分析變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況，不考慮運(yùn)行情況突變時(shí)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過渡過程。,上一頁,返回,4.2 變壓器的空載運(yùn)行,變壓器的原邊接在電源上，副邊開路無電流的情況叫做空載運(yùn)行。 變壓器規(guī)定正方向常用的慣例標(biāo)注在圖4-13中。用表示電壓降、表示電壓升。電源電壓的正方向是從原繞組的首端指向尾端。 主磁通通過的路徑為主磁路，由于主磁通同時(shí)環(huán)鏈著原、副兩個(gè)繞組，因此鐵心就是主磁路，如圖4

14、-14所示。漏磁通通過的路徑為漏磁路，原邊漏磁路由鐵心和變壓器油(或空氣)構(gòu)成，見圖4-14。,下一頁,返回,4.2 變壓器的空載運(yùn)行,我們知道，鐵磁材料的磁導(dǎo)率比非鐵磁材料的磁導(dǎo)率大幾百倍，磁路的磁阻值正比于磁路的長度，反比于磁路的截面積和磁導(dǎo)率。因此盡管漏磁路由鐵磁材料和非鐵磁材料兩段組成，其磁阻為這兩部分磁阻串聯(lián)相加，但鐵磁材料這個(gè)磁阻很小，漏磁路的磁阻基本上取決于變壓器油(或空氣)這一部分的磁阻，當(dāng)然，與主磁路的磁阻相比較，漏磁路磁阻數(shù)值也要大得多。,上一頁,下一頁,返回,4.2 變壓器的空載運(yùn)行,4.2.1 忽略繞組電阻及漏磁通時(shí)的電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系 當(dāng)電源電壓做正弦交變時(shí)，電力變壓

15、器的主磁通也做正弦交變，設(shè)其瞬時(shí)值為 同理，主磁通在副繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為 比較原、副邊電壓的大小，則有,上一頁,下一頁,返回,4.2 變壓器的空載運(yùn)行,4.2.2 勵(lì)磁電流 我們知道，建立磁場時(shí)只需要從電源送入無功功率，因此用來產(chǎn)生主磁通 的電流與主磁通 同相位，而落后于電源電壓 的相位為90，稱之為磁化電流，用 表示，在變壓器中，也稱之為勵(lì)磁電流的無功分量。 磁滯和渦流損耗的結(jié)果都消耗了有功功率而在鐵心中轉(zhuǎn)化為熱，對(duì)變壓器是不利的，所以變壓器鐵心材料應(yīng)該選取磁滯回線瘦窄的軟磁材料(回線胖寬的鐵磁材料稱為硬磁材料)，并且要用片間彼此絕緣的硅鋼片疊成，這樣可以盡量減少 的數(shù)值。,上一頁,

16、下一頁,返回,4.2 變壓器的空載運(yùn)行,綜上所述，變壓器的勵(lì)磁電流由無功分量和有功分量組成，即 把勵(lì)磁電流與主磁通及其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)畫在圖4-16所示的相量圖中。,上一頁,下一頁,返回,4.2 變壓器的空載運(yùn)行,4.2.3 原繞組的電阻和漏磁通的影響 實(shí)際的原繞組具有電阻r1，勵(lì)磁電流通過時(shí)，在原繞組上產(chǎn)生電壓降 。,上式稱為變壓器原邊電壓方程式。,上一頁,下一頁,返回,4.2 變壓器的空載運(yùn)行,4.2.4 空載運(yùn)行相量圖 根據(jù)以上空載運(yùn)行的分析，原、副邊的電磁量都認(rèn)為是頻率為電源頻率的正弦量，根據(jù)各量的大小、相位及相互關(guān)系，畫出相量圖如圖4-17所示。,上一頁,下一頁,返回,4.2 變壓器的空載

17、運(yùn)行,4.2.5 空載運(yùn)行時(shí)的等值電路 為了使變壓器的分析和計(jì)算更方便，我們找出變壓器空載運(yùn)行時(shí)的等值電路。 從圖4-17相量圖中看出，勵(lì)磁電流的有功分量 與( )同相位，勵(lì)磁電流的無功分量 比( )落后90。的相位角。這樣，( )就可以看成 在一個(gè)電阻元件上的電壓降，也等于 在一個(gè)電感元件 上的電壓降，表示為,上一頁,下一頁,返回,4.2 變壓器的空載運(yùn)行,勵(lì)磁電流 是由 和 組成的，因此,或者,上式表示一個(gè)電導(dǎo)和電納并聯(lián)電路的電壓電流與參數(shù)之間的關(guān)系，畫出相應(yīng)的等值電路如圖4-18(a)所示。,上一頁,返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,變壓器的原邊接在電源上，副邊接上負(fù)載的運(yùn)行情況叫做變壓器

18、的負(fù)載運(yùn)行。圖4-20為變壓器負(fù)載運(yùn)行的原理示意圖。 4.3.1 負(fù)載時(shí)的磁通勢(shì)關(guān)系及原、副邊電流的關(guān)系 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，原、副繞組都有電流流過，都要產(chǎn)生磁通勢(shì)，按照磁路的安培環(huán)路定律，負(fù)載時(shí)，鐵心中的主磁通是由這兩個(gè)磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的，也可以說是由它們的合成磁通勢(shì)產(chǎn)生的。在圖516中所示正方向規(guī)定下，負(fù)載時(shí)磁通勢(shì)關(guān)系可以寫成,下一頁,返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,4.3.2 負(fù)載時(shí)副邊電壓、電流的關(guān)系 副繞組磁通 勢(shì)還產(chǎn)生只環(huán)鏈副繞組本身而不環(huán)鏈原繞組的副邊漏磁通 ，參見圖4-20。 根據(jù)電路的基爾霍夫電壓定律，參見圖4-20中副邊各電量的規(guī)定正方向，寫出副邊回路電壓方程式為,上一頁,下一

19、頁,返回,稱作副邊漏阻抗。,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,4.3.3 變壓器的基本方程式 綜合前面推導(dǎo)分析的各電磁量的關(guān)系，得到變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的六個(gè)基本方程式如下：,上一頁,下一頁,返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,到此為止，變壓器空載和負(fù)載對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系分析完了。通過對(duì)變壓器電磁關(guān)系的分析，得出了六個(gè)基本方程式，這整個(gè)的過程與結(jié)論都是非常重要的，對(duì)此，我們強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)： (1)方程式中各量的正方向如圖4-20所示。 (2)方程式適用于單相變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，也適用于對(duì)稱負(fù)載時(shí)三相變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，全部的電磁量都是指一相的。 (3)空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行都適用，前者為后者的特例。,上一頁,下一頁,

20、返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,(4)方程式的推導(dǎo)過程是在單相和三相交流電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，必須理解功率(視在功率、有功功率和無功功率)、功率因數(shù)、電感系數(shù)、電抗、串并聯(lián)電路的等效變換、磁通勢(shì)、磁阻、線性磁路與非線性磁路、鐵磁材料的磁化特性等基本電磁量或基本概念；必須掌握歐姆定律、基爾霍夫定律、電流的磁效應(yīng)、磁路的歐姆定律、安培環(huán)路定律、電磁感應(yīng)定律等基本物理現(xiàn)象或物理定律?；痉匠淌绞且陨线@些物理規(guī)律的數(shù)學(xué)表示形式，這些物理定律同時(shí)起作用同時(shí)制約著同一臺(tái)變壓器，因此變壓器運(yùn)行必須同時(shí)滿足六個(gè)方程式。,上一頁,下一頁,返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,(5)變壓器原邊接額定電壓 運(yùn)行時(shí)，其主磁通

21、最大值 近似認(rèn)為是常數(shù)不變，這樣勵(lì)磁電流 、原副邊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 和 都為確定值，同時(shí)該變壓器的漏磁阻抗也是確定的常數(shù)。那么，變壓器運(yùn)行在什么具體情況下，各物理量數(shù)值是多少都取決于什么呢?取決于負(fù)載。,上一頁,下一頁,返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,4.3.4 折合算法 變壓器的原邊和副邊雖沒有直接的電路上的聯(lián)系，但有磁路的聯(lián)系。從磁通勢(shì)平衡關(guān)系討論中看出：副邊帶負(fù)載時(shí)，副邊就出現(xiàn)磁通勢(shì) ，原邊磁通勢(shì)同時(shí)也增加一個(gè)負(fù)載分量 與副邊磁通勢(shì)相平衡，使得原邊磁通勢(shì)由 變成 。這就是說，副邊的負(fù)載是通過磁通勢(shì) 而聯(lián)系原邊，只要 不變，就不會(huì)影響原邊。因此，我們完全可以把實(shí)際的副繞組假想成匝數(shù)為 、電流為

22、的假想副繞組，而保持磁通勢(shì)不變，即,上一頁,下一頁,返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,從以上原、副邊功率的傳遞關(guān)系，說明折合算法并不改變電源向變壓器的功率輸入，也不改變變壓器向負(fù)載的功率輸出。折合算法僅僅作為一個(gè)方法來使用。 采用折合算法分析計(jì)算一臺(tái)變壓器時(shí)，首先把副邊的匝數(shù) 折合成原邊匝數(shù)，把副邊的阻抗乘上 得到折合后的數(shù)值，然后進(jìn)行分析計(jì)算，得到的結(jié)果中，原邊的各量都是實(shí)際值，而副邊的各量卻都是折合后的值，如 、 等等，如果要找副邊各量的實(shí)際值，再根據(jù)換算公式，把折合后的值換算為實(shí)際值。,上一頁,下一頁,返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,4.3.5 等值電路 采用折合算法后，變壓器原邊量為實(shí)際

23、值、副邊量為折合值，基本方程式就成為,上一頁,下一頁,返回,4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,根據(jù)以上六個(gè)方程式，找出變壓器的等值電路如圖4-22所示。 4.3.6 相量圖 根據(jù)變壓器折合形式的基本方程式(523)及型等值電路或一字型簡化等值電路，可以畫出變壓器負(fù)載運(yùn)行的相量圖。 變壓器接感性負(fù)載，即負(fù)載阻抗由電阻和電感組成，即為落后的功率因數(shù)，此時(shí)的六個(gè)基本方程式及型等值電路畫出的相量圖見圖4-24。,上一頁,返回,4.4 標(biāo)么值,我們講電壓、電流和阻抗的數(shù)值時(shí)，都是指它們用伏(或干伏)、安(或千安)和歐為單位表示的數(shù)值，現(xiàn)在再介紹表示物理量大小的標(biāo)么值。這一節(jié)中我們只簡單地介紹一下標(biāo)么值的基本概念

24、，因?yàn)楸仨氂脴?biāo)么值才能簡單而又深刻地說明變壓器的短路阻抗等問題。 所謂標(biāo)么值，就是某一個(gè)物理量，它的實(shí)際數(shù)值與選定的一個(gè)同單位的固定數(shù)值進(jìn)行比較，它們的比值就是這個(gè)物理量的標(biāo)么值。我們把選定的同單位的固定數(shù)值叫基值。即,下一頁,返回,4.4 標(biāo)么值,采用標(biāo)么值有什么好處呢?先看電壓、電流采用標(biāo)么值的優(yōu)點(diǎn)： (1)采用標(biāo)么值表示電壓和電流時(shí)，便于直觀地表示變壓器的運(yùn)行情況。比如，給出兩臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)原邊的端電壓和電流分別為6kV、9A和35kV、20A。這些都是實(shí)際值，若不知道它們的額定值時(shí)，判斷不出什么問題。 (2)三相變壓器的電壓和電流，在或聯(lián)接時(shí)，其線值與相值不相等，相差 倍，如果用標(biāo)么值

25、表示時(shí)，線值與相值的基值同樣也差 倍，這樣線值的標(biāo)么值與相值的標(biāo)么值二者相等。也就是說，只要給出電壓和電流的標(biāo)么值而不必指出是線值還是相值。,上一頁,下一頁,返回,4.4 標(biāo)么值,(3)原邊電壓和電流的數(shù)值，與它們折合到副邊的折合值大小不同，副邊電壓和電流的數(shù)值，與它們折合到原邊的折合值大小也不同，相差k或1/k倍。 (4)負(fù)載時(shí)，原邊電流與副邊電流大小相差1/k倍，而原邊和副邊的電流基值也相差1/k倍，因此 ，其大小反映了負(fù)載的大小。我們稱 為負(fù)載系數(shù)。,上一頁,下一頁,返回,4.4 標(biāo)么值,對(duì)于電力變壓器，容量從幾十千伏安到幾十萬千伏安，電壓從幾百伏到幾十萬伏，相 差極其懸殊，它們的阻抗參

26、數(shù)若用歐姆來表示，也相差懸殊，采用標(biāo)么值表示時(shí)，所有的電力變壓器的各個(gè)阻抗都在一個(gè)較小的范圍內(nèi)。例如左右，見表5.2所示。 標(biāo)么值是一個(gè)相對(duì)值的概念，應(yīng)用它還有其他許多好處，比如說使公式簡化，使計(jì)算簡化等等，因此在各種電機(jī)包括變壓器中都采用標(biāo)么值。,上一頁,返回,4.5 變壓器參數(shù)的測(cè)定,要用變壓器的等值電路分析和計(jì)算變壓器穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行情況，就先要知道變壓器的參數(shù)。這些參數(shù)的大小直接影響著變壓器的運(yùn)行性能，而變壓器的參數(shù)是由變壓器使用的材料、結(jié)構(gòu)形狀及幾何尺寸決定的。要確定這些參數(shù)，一種方法是在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，根據(jù)材料及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算出來；另一種方法是對(duì)現(xiàn)有變壓器用試驗(yàn)方法測(cè)出其參數(shù)。本節(jié)僅介紹測(cè)

27、定變壓器參數(shù)的具體試驗(yàn)方法。,下一頁,返回,4.5 變壓器參數(shù)的測(cè)定,4.5.1 變壓器的空載試驗(yàn) 通過變壓器的空載試驗(yàn)，可以求出變壓器的變比k、鐵損耗PFe、勵(lì)磁阻抗Zm。 空載試驗(yàn)的線路圖如圖4-26所示。圖（a）是單相變壓器的試驗(yàn)線路圖；圖（b）是三相變壓器的試驗(yàn)線路圖。,上一頁,下一頁,返回,4.5 變壓器參數(shù)的測(cè)定,4.5.2 變壓器的短路試驗(yàn) 通過變壓器的短路試驗(yàn)，可以求出變壓器的銅損耗Pcu和短路阻抗Zk。短路試驗(yàn)線路圖如圖4-28所示。通常短路試驗(yàn)也可以在任何一邊進(jìn)行。但是從試驗(yàn)所需電源與測(cè)量儀表等方面考慮，一般都在高壓邊做，即將高壓繞組接上電源，而低壓繞組直接短路。,上一頁,

28、返回,4.6 變壓器的運(yùn)行特性,變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的性能，一般用其運(yùn)行特性來表征。變壓器的主要運(yùn)行特性有外特性和效率特性。 4.6.1 變壓器的外特性 由于變壓器原、副繞組有電阻和漏電抗，當(dāng)變壓器有負(fù)載后，負(fù)載電流流經(jīng)漏阻抗，在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生電壓降，因此變壓器副邊輸出電壓U2將隨著負(fù)載電流I2的變化而變化。 當(dāng)原繞組上外加電壓和副繞組的負(fù)載功率因數(shù)cos不變時(shí)，副邊端電壓U2隨負(fù)載電流I2變化的規(guī)律，稱為變壓器的外特性，即U2=f(I2)，如圖4-30所示。,下一頁,返回,4.6 變壓器的運(yùn)行特性,從圖中看出，在電阻性和電感性負(fù)載時(shí)，外特性曲線是下降的；而電容性負(fù)載時(shí)，可能是上翹的。而且當(dāng)負(fù)載性

29、質(zhì)不同，感性和容性程度不同時(shí)，從空載到滿載的電壓變化程度不同。這個(gè)變化程度可以用電壓變化率(或電壓調(diào)整率)來表示。電壓變化率規(guī)定為：在空載和某一功率因數(shù)下輸出負(fù)載電流時(shí)，兩種情況下副邊電壓的算術(shù)差與額定電壓的比值，即,上一頁,下一頁,返回,4.6 變壓器的運(yùn)行特性,電壓變化率是表征變壓器運(yùn)行性能的重要數(shù)據(jù)之一，它反映了供電電壓的穩(wěn)定性。而對(duì)于電力變壓器，特別是當(dāng)它的容量或電壓較高時(shí)，要通過試驗(yàn)測(cè)定其電壓變化率是相當(dāng)困難的，甚至是不可能做到的，因此都采用計(jì)算方法。下面就用圖4-31所示的簡化相量圖，找出計(jì)算公式(以感性負(fù)載為例)。,上一頁,下一頁,返回,4.6 變壓器的運(yùn)行特性,4.6.2 變壓

30、器的效率特性 變壓器是將具有某一電壓等級(jí)的電能轉(zhuǎn)換成具有另一種電壓等級(jí)電能的靜止設(shè)備。在能量轉(zhuǎn)換過程中，雖然沒有機(jī)械損耗，但將產(chǎn)生銅損耗和鐵損耗，因此使其輸出功率P2小于輸入功率P1，二者的比值稱為變壓器的效率。變壓器效率的高低反映了變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，所以是變壓器運(yùn)行的又一重要指標(biāo)。變壓器的效率可表示為,上一頁,返回,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別,變壓器能夠變電壓、變電流、變阻抗，前面已經(jīng)討論過了，現(xiàn)在來討論變壓器的另一個(gè)作用變相位。對(duì)于某些負(fù)載，如可控硅整流電路，為了保證觸發(fā)脈沖的同步，不僅要求知道變壓器的變比，也要知道變壓器原、副邊電壓相位的變化，也就是要知道變壓器繞組的聯(lián)結(jié)組別。此外，兩臺(tái)

31、以上的電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)其聯(lián)結(jié)組別必須相同。聯(lián)結(jié)組別在銘牌上標(biāo)注。,下一頁,返回,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別,4.7.1 單相變壓器繞組的標(biāo)志方式 圖4-33(a)中畫出了套在同一鐵心上的兩個(gè)繞組，它們的出線端分別為、及、。當(dāng)磁通瞬時(shí)值在圖示箭頭方向上增加時(shí)，根據(jù)楞次定律兩繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)實(shí)際方向是從指向，從指向，可見和為同極性端，和為同極性端，可以在和兩端打上“”做標(biāo)記。同極性端也叫同名端。圖4-33(b)中的兩個(gè)繞組，由于繞向不同，和為同極性端。,上一頁,下一頁,返回,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別,4.7.2 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別 1、三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié) 明確了三相變壓器中，一相高、低

32、壓繞組相電勢(shì)的相位關(guān)系，也即表示了其中的電壓關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，就可以決定高、低壓繞組線電勢(shì)的關(guān)系，也就是解決三相變壓器聯(lián)接組標(biāo)號(hào)問題。 為簡單起見，不畫三相變壓器的實(shí)際線路圖，而畫成變壓器線路的示意圖。在三相變壓器繞組聯(lián)接中，主要采用三角形和星形聯(lián)接。,上一頁,下一頁,返回,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別,星形聯(lián)接(形) 以高壓邊為例，將末端、聯(lián)在一起，把首端、引出，便是星形聯(lián)接，用表示。如果把、聯(lián)在一起為中點(diǎn)，把中點(diǎn)引出，表示為 “0”，這時(shí)是接法，為三相四線制。在圖4-35所示。,上一頁,下一頁,返回,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別,2三相變壓器的聯(lián)接組別 由于三相變壓器的高、低壓繞組有不同的聯(lián)接方式

33、，使得原、副邊線電勢(shì)具有不同的相位差。但是不論聯(lián)結(jié)方式如何配合，得到同一相原、副邊線電勢(shì)相位差總是的整數(shù)倍。而時(shí)鐘上相鄰兩個(gè)鐘點(diǎn)的夾角也是，因此三相變壓器的聯(lián)接組別也可以用時(shí)鐘表示法。將原邊線電勢(shì)看成長針，永遠(yuǎn)指向“0”點(diǎn)(或“12”點(diǎn))；副邊線電勢(shì)看成短針，指向哪個(gè)鐘點(diǎn)，就把這個(gè)鐘點(diǎn)作為聯(lián)接組別的標(biāo)號(hào)。例如Y，d5中的5表示聯(lián)接組的標(biāo)號(hào)，該三相變壓器的原繞組為星形接法，副繞組為三角形接法，副邊線電勢(shì)滯后于原邊線電勢(shì)。,上一頁,下一頁,返回,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別,下面以幾個(gè)實(shí)例說明聯(lián)接組標(biāo)號(hào)的標(biāo)定方法。確定聯(lián)接組別的步驟為： 1）按繞組接線方式(星形、三角形)畫出原、副邊接線圖； 2）在接

34、線圖上畫出相電勢(shì)和線電勢(shì)的假設(shè)正方向； 3）畫原、副邊電勢(shì)相量圖(注意，將與重合)； 4）根據(jù)原、副邊線電勢(shì)的相位關(guān)系，確定聯(lián)接組標(biāo)號(hào)。,上一頁,下一頁,返回,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別,3三相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接組 為了制造和使用上的方便，國家規(guī)定三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組為Y，yn0、YN，y0、Y，y0、Y，d11、YN，d11。其中Y，ynO用于副邊電壓為400230的配電變壓器中，供給動(dòng)力與照明混合負(fù)載。變壓器的容量可達(dá)1800 kVA，高壓邊的額定電壓不超過35 kV。YN，y0用于原邊需接地的場合。Y，y0只供三相動(dòng)力負(fù)載。Y，dll用在副邊電壓超過400的線路中，最大容量為31

35、500 kVA，高壓邊電壓在35 kV以下。YN，d11用在高壓邊需要接地且副邊電壓超過400的線路中。,上一頁,下一頁,返回,4.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別,4三相變壓器繞組聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題 在將三臺(tái)單相變壓器接成三相變壓器組時(shí)，要注意繞組的極性。把三相心式變壓器的原、副邊三相繞組接成星形或三角形時(shí)，其首端都應(yīng)為同極性端；原、副邊相序要一致。下面以Y，y和Y，d聯(lián)接組的副邊有一相繞組極性不致為例進(jìn)行分析。圖4-43所示是Y，y聯(lián)接組的三相變壓器，其中有一相的極性與其余兩相不一致。從圖4-43（b）所示的相量圖看出，副邊三相線電勢(shì)不對(duì)稱。,上一頁,返回,4.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,變壓器的并聯(lián)運(yùn)行，

36、就是將兩臺(tái)以上變壓器的原、副邊同標(biāo)號(hào)的出線端聯(lián)在一起，直接或經(jīng)過一段線路接到母線上的運(yùn)行方式。圖4-45為其示意圖。電力系統(tǒng)廣泛采用兩臺(tái)以上變壓器并聯(lián)運(yùn)行的供電方式，這是因?yàn)檫@種供電方式具有很多優(yōu)點(diǎn)。,下一頁,返回,4.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,其一，可提高變壓器的利用效率，改善供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。變電所的負(fù)載通常是在發(fā)展生產(chǎn)過程中，逐漸增加的，可根據(jù)負(fù)載需要，陸續(xù)增加并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，而且還可以根據(jù)季節(jié)和生產(chǎn)的需求不同，在負(fù)載小時(shí)，將一部分并聯(lián)運(yùn)行中的變壓器退出運(yùn)行。這樣可使運(yùn)行中的變壓器盡量提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并可改善系統(tǒng)的功率因數(shù)。 其二，檢修方便。當(dāng)某臺(tái)變壓器需要檢修時(shí)，可使之退出運(yùn)行

37、，其他變壓器繼續(xù)運(yùn)行，保證正常供電。 其三，變壓器的備用容景小。因?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行的變壓器容量比總?cè)萘啃?，所以備用容量小?下一頁,上一頁,返回,4.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,以上優(yōu)點(diǎn)表明，變壓器并聯(lián)運(yùn)行方式在技術(shù)上是經(jīng)濟(jì)合理的。但是并聯(lián)變壓器的臺(tái)數(shù)不宜過多，否則將增加設(shè)備投資和安裝面積。而且并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下條件： 1)變比相等，即原、副邊的額定電壓相同； 2)聯(lián)接組別相同； 3)短路阻抗標(biāo)么值相Zk等。 這樣才能保證在空載時(shí)，各臺(tái)變壓器之間沒有環(huán)流；負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)變壓器繞組中的負(fù)載電流與它們的容量成正比地分配，而不出現(xiàn)某臺(tái)變壓器過載或欠載的情況。,下一頁,上一頁,返回,4.8 變壓器的并

38、聯(lián)運(yùn)行,4.8.1 變比不相等時(shí)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 以兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行為例進(jìn)行分析。這兩臺(tái)變壓器聯(lián)接組別相同，短路阻抗相等，只是變比不相等。忽略勵(lì)磁電流，其接線和各物理量標(biāo)注如圖4-46所示。變壓器的副邊經(jīng)開關(guān)1Q與變壓器的同名端相聯(lián)，兩臺(tái)變壓器的副邊經(jīng)開關(guān)2Q接負(fù)載。,下一頁,上一頁,返回,4.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,4.8.2 聯(lián)接組別不相同時(shí)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 是 和 兩個(gè)電壓的向量差，為減小環(huán)流值，不但要求 和 在數(shù)值上接近相等，同時(shí)還要求二者同相位，否則也會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，以圖4-47為例說明之。,下一頁,上一頁,返回,4.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,4.8.3 短路阻抗標(biāo)么值不相等時(shí)變壓器的并聯(lián)運(yùn)

39、行 用如圖4-48所示、三臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的等值電路，分析短路阻抗標(biāo)么值不相等時(shí)存在的問題。 圖中、兩點(diǎn)間的電壓等于每臺(tái)變壓器的負(fù)載電流與其漏阻抗的乘積，即,上一頁,則有,返回,4.9 儀用變壓器,要做一個(gè)直接測(cè)量大電流、高電壓的儀表是很困難的，操作起來也是十分危險(xiǎn)的。利用變壓器能改變電壓和電流的功能，制造出特殊的變壓器儀用變壓器(或稱互感器)。把高電壓變成低電壓，就是電壓互感器；把大電流變成小電流，就是電流互感器。利用互感器使測(cè)量儀表與高電壓、大電流隔離，從而保證儀表和人身的安全，又可大大減少測(cè)量中能量的損耗，擴(kuò)大儀表量限，便于儀表的標(biāo)準(zhǔn)化。因此，儀用變壓器被廣泛應(yīng)用于交流電壓、電流、功率的

40、測(cè)量中，以及各種繼電保護(hù)和控制電路中。,下一頁,返回,4.9 儀用變壓器,4.9.1 電流互感器 1工作原理 電流互感器結(jié)構(gòu)上與普通雙繞組變壓器相似，也有鐵心和一次側(cè)、二次側(cè)繞組，但它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，只有一匝到幾匝，導(dǎo)線都很粗，串聯(lián)在被測(cè)的電路中，流過被測(cè)電流，被測(cè)電流的大小由用戶負(fù)載決定，如圖4-49所示。,下一頁,上一頁,返回,4.9 儀用變壓器,2電流互感器的使用 電流互感器的選用，可根據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確度、電壓、電流要求選擇。二次側(cè)的額定電流為5 A(或1 A)，故所接的電流表量程為5 A(或1 A)；一次側(cè)的額定電流在525 000 A之間，根據(jù)需要選擇，電流互感器的額定功率有5 VA

41、，10 VA，15 VA，20 VA等；準(zhǔn)確度等級(jí)有0.2，0.5，1.0，3和10五級(jí)，例如05級(jí)表示在額定電流時(shí)，誤差最大不超過0.5，等級(jí)數(shù)字越大，誤差越大；電壓等級(jí)可分為0.5 kV，10 kV，15 kV，35 kV等，低電壓測(cè)量均用0.5 kV。 電流互感器的結(jié)構(gòu)形式有干式、澆注絕緣式、油浸式等多種，如圖4-50所示。,下一頁,上一頁,返回,4.9 儀用變壓器,電流互感器使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)： (1)運(yùn)行中二次側(cè)不得開路，否則會(huì)產(chǎn)生高壓，危及儀表和人身安全，因此二次側(cè)不能接熔斷器；運(yùn)行中如要拆下電流表，必須先將二次側(cè)短路才行。 (2)電流互感器的鐵心和二次側(cè)繞組一端要可靠接地，以免在

42、絕緣破壞時(shí)帶電而危及儀表和人身安全。 (3)電流互感器的一次側(cè)、二次側(cè)繞組有“+”“一”或“*”的同名端標(biāo)記，二次側(cè)接功率表或電能表的電流線圈時(shí)，極性不能接錯(cuò)。,下一頁,上一頁,返回,4.9 儀用變壓器,(4)電流互感器二次側(cè)負(fù)載阻抗大小會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確度，負(fù)載阻抗的值應(yīng)小于互感器要求的阻抗值，使互感器盡量工作在“短路狀態(tài)”。并且所用互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)比所接的儀表準(zhǔn)確度高兩級(jí)，以保證測(cè)量準(zhǔn)確度。例如，一般板式儀表為1.5級(jí)，可配用0.5級(jí)電流互感器。,下一頁,上一頁,返回,4.9 儀用變壓器,.9. 電壓互感器 1工作原理 電壓互感器的原理和普通降壓變壓器是完全一樣的，不同的是它的變壓比更準(zhǔn)

43、確；電壓互感器的一次側(cè)接有高電壓，而二次側(cè)接有電壓表或其他儀表(如功率表、電能表等)的電壓線圈，如圖4-51所示。因?yàn)檫@些負(fù)載的阻抗都很大，電壓互感器近似運(yùn)行在二次側(cè)開路的空載狀態(tài)，則有：,下一頁,上一頁,返回,4.9 儀用變壓器,2電壓互感器的使用 一般電壓互感器二次側(cè)額定電壓都規(guī)定為100 V，一次側(cè)額定電壓為電力系統(tǒng)規(guī)定的電壓等級(jí)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是二次側(cè)所接的儀表電壓線圈額定值都為100 V，可統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。和電流互感器一樣，電壓互感器二次側(cè)所接的儀表刻度實(shí)際上已經(jīng)被放大了倍，可以直接讀出一次側(cè)的被測(cè)數(shù)值。,下一頁,上一頁,返回,4.9 儀用變壓器,選擇電壓互感器時(shí)，一要注意額定電壓要符合所

44、測(cè)電壓值；二要注意二次側(cè)負(fù)載電流總和不得超過二次側(cè)額定電流，使它盡量接近“空載運(yùn)行”狀態(tài)。 使用中的注意事項(xiàng)： (1)電壓互感器運(yùn)行中，二次側(cè)不能短路，否則會(huì)燒壞繞組。為此，二次側(cè)要裝熔斷器保護(hù)。 (2)鐵心和二次側(cè)繞組的一端要可靠接地，以防絕緣破壞時(shí)，鐵心和繞組帶高壓電。 (3)二次側(cè)繞組接功率表或電能表的電壓線圈時(shí)，極性不能接錯(cuò)。三相電壓互感器和三相變壓器一樣，要注意連接法，接錯(cuò)會(huì)造成嚴(yán)重后果。,下一頁,上一頁,返回,4.9 儀用變壓器,(4)電壓互感器的準(zhǔn)確度與二次側(cè)的負(fù)載大小有關(guān)，負(fù)載越大，即接的儀表越多，二次側(cè)電流就越大，誤差也就越大。例如，JDG0.5型電壓互感器的最大容量為200

45、 VA，當(dāng)負(fù)載為25 VA時(shí)，準(zhǔn)確度為0.5級(jí)；負(fù)載40 VA時(shí)為1級(jí)；負(fù)載100 VA時(shí)，為3級(jí)。與電流互感器一樣，為了保證所接儀表的測(cè)量準(zhǔn)確度，電壓互感器要比所接儀表準(zhǔn)確度高兩級(jí)。,上一頁,返回,4.10 自耦變壓器,前面講的變壓器的一次側(cè)、二次側(cè)都是分開繞制，雖然都裝在一個(gè)鐵心上，但相互是絕緣的，只有磁路上的耦合，卻沒有電路上的直接聯(lián)系，能量是靠電磁感應(yīng)傳過去的，所以稱為雙繞組變壓器。自耦變壓器的結(jié)構(gòu)卻有很大不同，即一次側(cè)、二次側(cè)共用一個(gè)繞組，原理如圖4-53所示。 一次側(cè)、二次側(cè)繞組不但有磁的聯(lián)系，還有電的聯(lián)系，由圖4-53可見：,下一頁,返回,4.10 自耦變壓器,因此 實(shí)驗(yàn)室里常常

46、用到自耦調(diào)壓器，把自耦變壓器的二次側(cè)輸出改成活動(dòng)觸頭，可以接觸繞組中任意位置，而使輸出電壓任意改變，如圖4-54所示。 自耦調(diào)壓器還可以接成三相，一般接成星形，如圖4-55所示。二次側(cè)可以有幾個(gè)抽頭，以供使用時(shí)選擇不同的輸出電壓。,下一頁,上一頁,返回,4.10 自耦變壓器,自耦變壓器也存在著不容忽視的缺點(diǎn)： (1)因它一次側(cè)、二次側(cè)繞組是相通的，高壓側(cè)(電源)的電氣故障會(huì)波及低壓側(cè)，如高壓繞組絕緣破壞，高電壓可直接進(jìn)入低壓側(cè)，這是很不安全的，所以低壓側(cè)應(yīng)有防止過電壓的保護(hù)措施。 (2)如果在自耦變壓器的輸入端把相線和零線接反，雖然二次側(cè)輸出電壓大小不變，仍可正常工作，但這時(shí)輸出“零線”已經(jīng)為

47、“高電位”，是非常危險(xiǎn)的，如圖4-56所示。為此，規(guī)定自耦變壓器不準(zhǔn)作為安全隔離變壓器用，而且使用時(shí)要求自耦變壓器接線正確，外殼必須接地。接自耦變壓器電源前，一定要把手柄轉(zhuǎn)到零位。,上一頁,返回,4.11 電焊變壓器,交流弧焊機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制造容易和維護(hù)方便而得到廣泛應(yīng)用。電焊變壓器是交流弧焊機(jī)的主要組成部分，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)特殊性能的降壓變壓器。為了保證焊接質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，電焊變壓器應(yīng)滿足以下條件： (1)二次側(cè)空載電壓應(yīng)為60-75 V，以保證容易起弧。同時(shí)為了安全，空載電壓最高不超過85 V。 (2)具有陡降的外特性，即當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，二次側(cè)輸出電壓應(yīng)急劇下降，如圖4-

48、57所示。通常額定運(yùn)行時(shí)的輸出電壓U2N為30 V左右(即電弧上電壓)。,下一頁,上一頁,返回,4.11 電焊變壓器,(3)短路電流IK不能太大，以免損壞電焊機(jī)，同時(shí)也要求變壓器有足夠的電動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。焊條開始接觸工件短路時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)短路電流，引起電弧，然后焊條再拉起產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)長度的電弧間隙。所以，變壓器要能經(jīng)常承受這種短路電流的沖擊。 (4)為了適應(yīng)不同的加工材料、工件大小和焊條，焊接電流應(yīng)能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。為了滿足以上要求，根據(jù)前面分析，影響變壓器外特性的主要因素是一次側(cè)、二次側(cè)繞組的漏阻抗Zs1和Zs2以及負(fù)載功率因數(shù)cos。由于焊接加工是屬于電加熱性質(zhì)，故負(fù)載功率因數(shù)基本上都

49、一樣，cos=1，所以不必考慮。而改變漏抗可以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電流的目的，根據(jù)形成漏抗和調(diào)節(jié)方法的不同，下面介紹幾種不同的電焊變壓器。,下一頁,上一頁,返回,4.11 電焊變壓器,4.11.1 帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器 帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器有外加電抗器式和共軛式兩種結(jié)構(gòu)形式。 1外加電抗器式 外加電抗器式電焊變壓器是在一臺(tái)降壓變壓器的二次側(cè)輸出端再串接一臺(tái)可調(diào)電抗器組合而成，如圖4-58所示。 2共軛式 共軛式電焊變壓器是將變壓器鐵心和電抗器鐵心制成一體成為共軛式結(jié)構(gòu)(即有部分磁軛是共用的)，如圖4-60所示。,下一頁,上一頁,返回,4.11 電焊變壓器,4.11.2 磁分路動(dòng)鐵式電焊變壓器

50、磁分路動(dòng)鐵式電焊變壓器是在鐵心的兩柱中間又裝了一個(gè)活動(dòng)的鐵心柱，稱為動(dòng)鐵心，如圖4-62a所示。一次側(cè)繞組繞在左邊一鐵心柱上，而二次側(cè)繞組分兩部分，一部分在左邊與一次側(cè)同在一個(gè)鐵心柱上；另一部分在右邊一個(gè)鐵心柱上。當(dāng)改變二次側(cè)繞組的接法時(shí)就達(dá)到改變?cè)褦?shù)和改變漏抗的目的，從而達(dá)到改變起始空載電壓和改變電壓下降陡度的作用，以上是粗調(diào)作用，如圖4-62b所示。粗調(diào)有和兩擋。,下一頁,上一頁,返回,4.11 電焊變壓器,4.11.3 動(dòng)圈式電焊變壓器 前面兩種變壓器的一次側(cè)、二次側(cè)繞組是固定不動(dòng)的，只是改變動(dòng)鐵心位置，即改變氣隙大小來改變漏磁通的大小，從而改變了漏抗大小，達(dá)到改變曲線的下降陡度、調(diào)節(jié)電

51、流的目的。 動(dòng)圈式電焊變壓器的鐵心是殼式結(jié)構(gòu)，鐵心氣隙是固定不可調(diào)的，如圖4-63所示。,上一頁,返回,小結(jié),本章主要研究變壓器的工作原理、運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)測(cè)定方法、運(yùn)行特性；三相變壓器的聯(lián)接組別。并簡要介紹了三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行、儀用互感器、自耦變壓器及電焊變壓器。 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的電磁元件。變壓器由鐵心和繞組兩部分組成，可以用來變換電壓、電流、阻抗、相位等。 變壓器有電路問題，也有磁路問題。它通過磁場的耦合關(guān)系將其原、副繞組電路之間聯(lián)系起來。因此，在變壓器中存在著電勢(shì)平衡和磁勢(shì)平衡兩種基本電磁關(guān)系。變壓器的工作原理就是以這兩種基本關(guān)系為基礎(chǔ)來進(jìn)行分析的。,下一頁,返回,小結(jié),三相變壓器的正常運(yùn)行，均指的是三相對(duì)稱運(yùn)行，所以單相變壓器的電路理論對(duì)其一相均適用。變壓器必須符合并聯(lián)運(yùn)行條件方可并聯(lián)運(yùn)行，否則并聯(lián)運(yùn)行中的變壓器就要損壞。 自耦變壓器和交流互感器的基本工作原理與雙繞組變壓器相同。自耦變壓器除電磁感應(yīng)傳遞能量外，還有從原邊直接傳導(dǎo)的方式，因此在相同容量下，比雙繞組變壓器節(jié)省材料，效率也高。交流互感器實(shí)質(zhì)上是變比很大的雙繞組變壓器，是對(duì)高壓或大電流進(jìn)行測(cè)量的一次元件。為了保證人身及儀表的安全，電流互感器副邊嚴(yán)禁開路，電壓互感器的副