文档介绍：第6章其他用途的变压器
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自耦变压器
仪用互感器
电焊机变压器
本章小结
习题与思考题
本章内容
自耦变压器
自耦变压器也有单相和多相之分,但与普通双绕组变压器的区别在于:只有一个绕组,副边绕组是原边绕组的一部分,因此,原边、副边绕组之间不但有磁的耦合,还有电的联系。下面就以单相自耦变压器为例来对其进行分析。
一、工作原理
。
副边绕组N2为原边绕组N1的一部分,并且与铁心中的磁通同时交链。与普通变压器一样,根据电磁感应定律可知,绕组的感应电动势与匝数成正比,所以原边、副边绕组的感应电动势分别为
单相自耦变压器工作原理图
变压器的电压比为。在忽略漏阻抗压降时,
有。自耦变压器与普通变压器有着相同的磁动势平衡方程
式,即
如果忽略影响不大的励磁电流,上式可以变成
自耦变压器
()
()
即
式()说明与反相,并且I2>I1。
()
由于原边、副边绕组为同一绕组,存在电的联系,在副边绕组的抽头处可以看成是电路的一个节点。因此根据基尔霍夫第二定律(KVL)可得
()
自耦变压器
。从图中可以看出,公共绕组部分的电流与原边、副边电流的大小关系为
即
()
式()的两边同乘以U2,就可得到自耦变压器的输出功率为
()
普通变压器是以磁场为媒介,通过电磁感应作用来进行能量传输的。自耦变压器的原边、副边绕组既然有了电的联系,它的能量传输方式也必然有着与普通变压器的不同之处。从式()可以看出,自耦变压器的输出功率有两部分组成,一部分为U2 I1,由于I1是原边电流,在它流经只属于原边部分的绕组之后,直接流到副边,传输到负载中去,故U2 I1称为传导功率;另一部分为U2 I12,显然要受到负载电流和原边电流的影响,这三者要满足式()所示的关系,所以I12可以看成是由于电磁感应作用而产生的电流,这一部分功率也相应地称为电磁功率。
另外,自耦变压器也通常设计的原边、副边容量相等,即
()
自耦变压器
二、优缺点
(1) 通过以上的分析可以看出,在自耦变压器的从原边传递到副边的能量中,一部分是由于电磁感应作用,一部分是由于直接传导作用。而对普通变压器而言,输出功率只有电磁功率。所以,在同样容量的前提下,自耦变压器所用材料要比普通变压器少、体积小、重量轻,效率也要高一些。从而可以降低成本,提高经济效益。但当电压比k较大时,经济效益就不明显,一般自耦变压器电压比k设计为k=~2。
(2) 由于副边绕组为原边绕组的一部分,两绕组之间存在着电的联系,低压侧容易受到高压侧过电压的影响。所以绝缘和过电压保护要加强;
(3) 由于只有一个绕组,漏电抗较普通变压器要小,因此,短路阻抗小,短路电流就大,要加强短路保护。
仪用互感器
仪用互感器是配电系统中供测量和保护用的设备,分为电流互感器和电压互感器两类。它们的工作原理和变压器相似,是把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。
一、电压互感器
电压互感器又称仪表变压器,也称PT或TV,工作原理、结构和接线方式都与普通变压器相同。。 电压互感器原边绕组并接于被测量线路。副边接有电压表,相当于一个副边开路的变压器。 电压互感器按其绝缘结构形式,可分为干式、浇注式、充气式、油浸式等几种;根据相数可分为单相和三相;根据绕组数可分为双绕组和三绕组。
电压互感器接线图
仪用互感器
电压互感器的特点是:
(1) 与普通变压器相比,容量较小,类似一台小容量变压器;
(2) 副边负荷比较恒定,所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大,因此,在正常运行时,电压互感器接近于空载状态。
电压互感器的原、副边绕组额定电压之比,称为电压互感器的额定电压比。即k=U1N/U2N,其中原边绕组额定电压U1N是电网的额定电压,且已标准化,如10、35、110、220kV等,副边电压U2N,则统一定为
100(或)V,所以 k也就相应地实现了标准化。
为安全起见,副边绕组必须有一点可靠接地,并且副边绕组绝对不能短路。
仪用互感器
二、电流互感器
电流互感器也是按电磁感应原理制成的,也称CT或TA。其原边绕组串接于被测线路中,副边绕组与测量仪表或继电器的电流线圈串连,副边绕组的电流按一定的变比反应原边电路的电流。。与电压互感器的情况相似,电流互感器的副边绕组也必须有一点接地。由于作为电流互感器负载的电流表或继