第三章第8节其他变压器

3.8 其他用途变压器 3.8.1 自耦变压器自耦变压器结构特点：单绕组，副绕组是原绕组的一部分。原、副边之间，既有磁的耦合，又有电的联系。用途：调压器、电动机降压起动。1电压关系电压关系 与单相变压器同理，有 可见，在外加电压一定时，改变副绕组的匝数，便可改变变比，达到调节副边电压的目的。212121UUNNEEa图3.23 自耦变压器结构、原理图 自耦变压器 2电流关系电流关系由磁动势平衡方程式，有 将 代入上式，并忽略励磁磁动势 的影响得 可见，副边电流与原边电流反相位，即当原边电流的实际方向与图3.23中的参考方向相同时，副边电流的实际方向应与其参考方向相反。根据基尔霍夫电流定律，有 由于变比小于1，所以I2 I1，则I的实际方向应与参考方向相反。根据I1、I2、I的实际方向，有I2I1+I 由此可知输出电流I2是大于公共绕组中的电流I的。102211)(NININNI21III10NI0102211NININI11212IINNIa11121)1(IIIIIIaa自耦变压器 3功率关系功率关系 自耦变压器的视在功率S为SU2I2U2(I1+I)=U2I1+U2I 上式说明，供给负载的视在功率为U2I2，它由两部分组成：一部分来自原边吸收电源的功率U2I1，通过电路直接向负载传送，称传递功率；另一部分功率是通过电磁感应产生并向负载传送的U2I，称电磁功率。这一功率关系是自耦变压器所特有的，所以相同容量的自耦变压器比双绕组变压器消耗材料更少、更轻、更经济。(a)外形；(b)示意图；(c)图形符号u1u2u1u2(b)(c)(a)绕组接触臂手柄自耦变压器的应用自耦调压器 自耦调压器的使用注意事项：（1）接通电源前，应先将滑动触头旋至零位，接通电源后再逐渐转动手柄，将输出电压调到所需电压值。使用完毕后，应将滑动触头再旋回零位。（2）在使用时，原、副绕组不能对调。如果把电源接到副绕组，可能会烧坏调压器或使电源短路。（3）不要将电源的相线接在原副边的公共端上。3.8.2 仪用变压器 用途：测量高电压、大电流时用，也称为仪用互感器。有电流互感器和电压互感器。仪用变压器用于电力系统中，作为测量、控制、指示、继电保护等电路的信号源。可以使仪表、继电器等与高电压、大电流的被测电路绝缘，可以使仪表、继电器等的规格比直接测量高电压、大电流电路时所用的仪表、继电器规格小得多且规格统一。1电流互感器电流互感器 结构、运行特点：原绕组匝数N1很少，与被测电路串联，输入的是电流I1信号，I1的大小是由负载大小决定的。副绕组的匝数N2很多，副绕组与阻抗很小的仪表线圈或继电器线圈串联。原绕组的额定电流可以在10A25000A的范围内选择，副绕组的额定电流一般为5A。图3.24 电流互感 器结构原理图 电流互感器(a)外形；(b)结构原理图I1N1N2I2(a)(b)L1L2AK1K2W电流互感器电流互感器电流互感器运行时，其磁动势平衡关系为 由于 及N1均很小，忽略I0N1，有 式中 变流比由于N1N2，ki1，即可减小电流。改变N1可将不同等级的原边电流减小。由于 ，存在测量误差。误差分成0.2,0.5,1.0,3.0和10.0五个精度等级。实际误差与其二次负载容量有关。102211NININI0I02211NINI11212121INNINNI11Iki121IkIi12NNki010NI电流互感器电流互感器 使用注意事项：（1）副绕组不许开路。副绕组开路时，原绕组中的大电流全部用于励磁。（2）二次绕组及铁心必须接地。（3）二次负载的阻抗值不能过大。避免测量精度下降。01II 钳形电流表载流导线固定铁心副绕组电流表表头压块可动铁心iA2电压互感器 原绕组与被测电路并联，副绕组接阻抗很大的仪表线圈，电压互感器运行时相当于普通单相变压器的空载运行。电压互感器副绕组的额定电压一般为100V，原绕组的额定电压为电网额定电压，如6kV、10kV等。212121NNEEUU 电压互感器结构原理图 电压互感器外形图及结构原理图 (a)VU1N1N2U2(b)W(a)VU1N1N2U2(b)W电压互感器 由于存在空载电流和漏阻抗压降，电压互感器存在测量误差。对应误差的大小，电压互感器分成0.2,0.5,1.0,3.0四个精度等级。电压互感器的精度等级与其二次负载容量有关，只有电压互感器的实际二次负载容量小于精度等级对应的额定二次负载容量时，实际的测量精度才会达到标明的等级。电压互感器使用注意事项：（1）副绕组不许短路，以防止过大的短路电流损坏电压互感器。（2）二次绕组及铁心必须牢固接地，以保证安全。（3）二次负载的阻抗值不能过小。在被测电压一定时，二次电压也一定，如果二次负载的阻抗值过小，则负载上的电流过大，则二次负载的容量过大，使电压互感器的测量精度下降。3.8.3 电焊变压器电焊变压器电焊变压器应该具有以下特点：（1）具有60V75V的空载起弧电压；（2）具有陡降的外特性；（3）工作电流稳定且可调；（4）短路电流被限制在两倍额定电流以内。为此，电焊变压器比普通变压器具有更大的电抗值，且可调节。电焊变压器的原、副绕组通常分绕在不同的两个铁心柱上，以便获得较大的电抗值。通常采用磁分路法和串联可变电抗法来调节电抗值。U2Ie2I2O电焊变压器电焊变压器 1磁分路法磁分路法有两个副绕组，改变两绕组的连接及中间抽头，可以调节副绕组中感应电动势的大小，以得到不同的空载起弧电压。还有一个可以移动的铁心柱，它可以使铁心中的磁通路径分岔，称为磁分路。平滑地移动这个铁心柱，可以连续地改变磁分路中气隙的大小，从而连续地改变电焊变压器的电抗值，以实现焊接电流的细调。图3.26 磁分路法调节电抗值的电焊变压器结构原理图 电焊变压器电焊变压器2、在普通变压器的副绕组回路中串入一个电抗值较大的可调电抗器，使其外特性具有陡降的特点，通过电抗器的气隙大小来调节电抗值，以实现焊接电流的调节。