變壓器的使用

1、第第1章變壓器的使用章變壓器的使用 1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 1.2 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 1.3 三相變壓器三相變壓器 1.4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器 項(xiàng)目項(xiàng)目1 電力變壓器的運(yùn)行維護(hù)電力變壓器的運(yùn)行維護(hù) 小結(jié)小結(jié)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 1.1.1變壓器的基本工作原理變壓器的基本工作原理變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，圖圖1.1為其工作原理示意圖。變?yōu)槠涔ぷ髟硎疽鈭D。變壓器的主要部件是壓器的主要部件是 一個(gè)鐵芯和套在鐵

2、芯上的兩個(gè)繞組。這兩個(gè)一個(gè)鐵芯和套在鐵芯上的兩個(gè)繞組。這兩個(gè) 繞組繞組具有不同的匝數(shù)且互相絕緣，兩繞組間只具有不同的匝數(shù)且互相絕緣，兩繞組間只 有磁的耦合而沒(méi)有電的聯(lián)有磁的耦合而沒(méi)有電的聯(lián)系。其中，接于電源系。其中，接于電源 側(cè)的繞組稱為原繞組或一次繞組側(cè)的繞組稱為原繞組或一次繞組;用于接負(fù)載用于接負(fù)載 的的繞組稱為副繞組或二次繞組。繞組稱為副繞組或二次繞組。若將繞組若將繞組1接到交流電源上，繞組中便有接到交流電源上，繞組中便有 交流電流交流電流i1流過(guò)，在鐵芯中流過(guò)，在鐵芯中產(chǎn)生與外加電壓產(chǎn)生與外加電壓u1相同頻率的且與原、副繞組同時(shí)交鏈的交變磁通相同頻率的且與原、副繞組同時(shí)交鏈的交變磁通，

3、根據(jù)電磁感應(yīng)原理，分別在兩個(gè)繞組中感根據(jù)電磁感應(yīng)原理，分別在兩個(gè)繞組中感 應(yīng)出同頻率的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)出同頻率的電動(dòng)勢(shì)e1和和e2。下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)式中，式中，N1為原繞組匝數(shù)；為原繞組匝數(shù)；N2為副繞組匝數(shù)。為副繞組匝數(shù)。若把負(fù)載接于繞組若把負(fù)載接于繞組2，在電動(dòng)勢(shì)的作用下，就能向負(fù)載輸出電能，即，在電動(dòng)勢(shì)的作用下，就能向負(fù)載輸出電能，即電流電流i2將流過(guò)負(fù)載，將流過(guò)負(fù)載， 實(shí)現(xiàn)電能的傳遞。實(shí)現(xiàn)電能的傳遞。由式由式(1.1)和和(1.2)可知，原、副繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小正比于各自可知，原、副繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小正比于各自繞組的匝數(shù)，而繞組的感應(yīng)電

4、動(dòng)勢(shì)又近似于各自的電壓，因此，只要繞組的匝數(shù)，而繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又近似于各自的電壓，因此，只要改變繞組的匝數(shù)比，就能達(dá)到改變電壓的目的，這改變繞組的匝數(shù)比，就能達(dá)到改變電壓的目的，這 就是變壓器的變就是變壓器的變壓原理。即壓原理。即 1.1.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的主要部件有鐵芯、繞組、油箱、冷卻裝置、絕緣套管和變壓器的主要部件有鐵芯、繞組、油箱、冷卻裝置、絕緣套管和上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)保護(hù)裝置等。保護(hù)裝置等。圖圖1.2為油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。為油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。鐵芯和繞組是變壓器通過(guò)電磁感應(yīng)進(jìn)行能

5、量傳遞的部件，稱為變壓器鐵芯和繞組是變壓器通過(guò)電磁感應(yīng)進(jìn)行能量傳遞的部件，稱為變壓器的器身。油箱用于的器身。油箱用于 裝油，同時(shí)起機(jī)械支撐、散熱和保護(hù)器身的作用裝油，同時(shí)起機(jī)械支撐、散熱和保護(hù)器身的作用;變壓器油起絕緣作用，同時(shí)也起冷卻作用變壓器油起絕緣作用，同時(shí)也起冷卻作用;套套 管的作用是使變壓器引管的作用是使變壓器引線與油箱絕緣線與油箱絕緣;保護(hù)裝置則起保護(hù)變壓器的作用。保護(hù)裝置則起保護(hù)變壓器的作用。(1)鐵芯鐵芯鐵芯是變壓器的主磁路，又是它的機(jī)械骨架鐵芯是變壓器的主磁路，又是它的機(jī)械骨架鐵芯由鐵芯柱和鐵軛兩鐵芯由鐵芯柱和鐵軛兩部分組成，鐵芯柱上部分組成，鐵芯柱上 套裝繞組，鐵軛的作用則

6、是使整個(gè)磁路閉合套裝繞組，鐵軛的作用則是使整個(gè)磁路閉合疊疊片式鐵芯，按其結(jié)構(gòu)形式又分為芯式和殼式兩片式鐵芯，按其結(jié)構(gòu)形式又分為芯式和殼式兩 種。芯式變壓器結(jié)構(gòu)種。芯式變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，繞組的裝配及絕緣也較容易，國(guó)產(chǎn)電力變壓器鐵芯主要采用芯簡(jiǎn)單，繞組的裝配及絕緣也較容易，國(guó)產(chǎn)電力變壓器鐵芯主要采用芯式式 結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)(2)繞組繞組變壓器繞組有同芯式和交疊式兩種型式。我國(guó)生產(chǎn)的電力變壓器，基變壓器繞組有同芯式和交疊式兩種型式。我國(guó)生產(chǎn)的電力變壓器，基本上只有一種結(jié)構(gòu)本上只有一種結(jié)構(gòu) 型式，即芯式變壓器，所以繞組都采用同芯式

7、結(jié)型式，即芯式變壓器，所以繞組都采用同芯式結(jié)構(gòu)，如構(gòu)，如圖圖1.3所示。所示。所謂同芯繞組，就是在鐵芯柱的任一橫斷面上，繞組都是以同一圓筒所謂同芯繞組，就是在鐵芯柱的任一橫斷面上，繞組都是以同一圓筒形線套在鐵芯柱的外形線套在鐵芯柱的外 面。一般情況下總是將低壓繞組放在里面靠近面。一般情況下總是將低壓繞組放在里面靠近鐵芯處，將高壓繞組放在外面。高壓繞組與低鐵芯處，將高壓繞組放在外面。高壓繞組與低 壓繞組之間，以及低壓繞組之間，以及低壓繞組與鐵芯柱之間都必須留有一定的絕緣間隙和散熱通道（油道），壓繞組與鐵芯柱之間都必須留有一定的絕緣間隙和散熱通道（油道），并并 用絕緣紙板筒隔開(kāi)。絕緣距離的大小，取

8、決于繞組的電壓等級(jí)和用絕緣紙板筒隔開(kāi)。絕緣距離的大小，取決于繞組的電壓等級(jí)和散熱通道所需要的間隙。當(dāng)散熱通道所需要的間隙。當(dāng) 低壓繞組放在里面靠近鐵芯柱時(shí)，因它低壓繞組放在里面靠近鐵芯柱時(shí)，因它和鐵芯柱之間所需的絕緣距離比較小，所以繞組的尺寸和鐵芯柱之間所需的絕緣距離比較小，所以繞組的尺寸 就可以減小，就可以減小，整個(gè)變壓器的外形尺寸同時(shí)也減小了。整個(gè)變壓器的外形尺寸同時(shí)也減小了。上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)(3)油箱和冷卻裝置油箱和冷卻裝置油浸式變壓器的器身浸在充滿變壓器油的油箱里。變壓器油既是絕緣油浸式變壓器的器身浸在充滿變壓器油的油箱里。

9、變壓器油既是絕緣介質(zhì)，又是冷卻介介質(zhì)，又是冷卻介 質(zhì)，它通過(guò)受熱后的對(duì)流，將鐵芯和繞組的熱量質(zhì)，它通過(guò)受熱后的對(duì)流，將鐵芯和繞組的熱量帶到箱壁及冷卻裝置，再散發(fā)到周圍空氣中。帶到箱壁及冷卻裝置，再散發(fā)到周圍空氣中。(4)絕緣套管絕緣套管變壓器套管是將線圈的高、低壓引線引到箱夕卜的絕緣裝置，它將引變壓器套管是將線圈的高、低壓引線引到箱夕卜的絕緣裝置，它將引線對(duì)地線對(duì)地(外殼外殼)絕緣，又絕緣，又 起固定引線的作用。套管大多數(shù)裝于箱蓋上，起固定引線的作用。套管大多數(shù)裝于箱蓋上，中間穿有導(dǎo)電桿，套管下端伸進(jìn)油箱與繞組引線中間穿有導(dǎo)電桿，套管下端伸進(jìn)油箱與繞組引線 相連，套管的上部相連，套管的上部露出

10、箱外，與外電路連接。露出箱外，與外電路連接。(5)保護(hù)裝置保護(hù)裝置儲(chǔ)油柜儲(chǔ)油柜(又稱油枕又稱油枕)上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)儲(chǔ)油柜是一種油保護(hù)裝置，裝在變壓器油箱蓋上，用彎曲聯(lián)管與油箱儲(chǔ)油柜是一種油保護(hù)裝置，裝在變壓器油箱蓋上，用彎曲聯(lián)管與油箱聯(lián)通。儲(chǔ)油柜的作用聯(lián)通。儲(chǔ)油柜的作用 是保證變壓器油箱內(nèi)充滿油，減少油和空氣的是保證變壓器油箱內(nèi)充滿油，減少油和空氣的接觸面積，從而降低變壓器油受潮和老化的速度。接觸面積，從而降低變壓器油受潮和老化的速度。吸濕器（又稱呼吸器）吸濕器（又稱呼吸器）通過(guò)它，大氣與油枕內(nèi)連通。當(dāng)變壓器油因熱脹冷縮而使油面高度

11、發(fā)通過(guò)它，大氣與油枕內(nèi)連通。當(dāng)變壓器油因熱脹冷縮而使油面高度發(fā)生變化時(shí)，氣體將通生變化時(shí)，氣體將通 過(guò)吸濕器進(jìn)出。吸濕器內(nèi)裝有硅膠或活性氧化過(guò)吸濕器進(jìn)出。吸濕器內(nèi)裝有硅膠或活性氧化鋁，用以吸收進(jìn)入油枕中空氣的水分。鋁，用以吸收進(jìn)入油枕中空氣的水分。安全氣道（又稱防爆筒）安全氣道（又稱防爆筒）安全氣道裝于油箱頂部，是一個(gè)長(zhǎng)鋼圓筒，上端口裝有一定厚度的玻安全氣道裝于油箱頂部，是一個(gè)長(zhǎng)鋼圓筒，上端口裝有一定厚度的玻璃板或酚醛紙板，下璃板或酚醛紙板，下 端口與油箱連通。它的作用是當(dāng)變壓器內(nèi)部因端口與油箱連通。它的作用是當(dāng)變壓器內(nèi)部因發(fā)生故障引起壓力驟增時(shí)，讓油氣流沖破玻璃發(fā)生故障引起壓力驟增時(shí)，讓油氣

12、流沖破玻璃 板或酚醛紙板釋放板或酚醛紙板釋放上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)出，以免造成箱壁爆裂。出，以免造成箱壁爆裂。凈油器（又稱熱虹吸凈油器）凈油器（又稱熱虹吸凈油器）凈油器是利用油的自然循環(huán)，使油通過(guò)吸附劑進(jìn)行過(guò)濾，以改善運(yùn)行凈油器是利用油的自然循環(huán)，使油通過(guò)吸附劑進(jìn)行過(guò)濾，以改善運(yùn)行中變壓器油的性能。中變壓器油的性能。氣體繼電器（又稱瓦斯繼電器）氣體繼電器（又稱瓦斯繼電器）氣體繼電器裝在油枕和油箱的連通管中間，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障氣體繼電器裝在油枕和油箱的連通管中間，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障(如如:絕緣擊穿、匝間絕緣擊穿、匝間 短路、鐵芯事故等

13、短路、鐵芯事故等)產(chǎn)生氣體時(shí)，或油箱漏油使產(chǎn)生氣體時(shí)，或油箱漏油使油面降低時(shí)，氣體繼電器動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)以便運(yùn)油面降低時(shí)，氣體繼電器動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)以便運(yùn) 行人員及時(shí)處理行人員及時(shí)處理;若若事故嚴(yán)重，可使斷路器自動(dòng)跳閘，對(duì)變壓器起保護(hù)作用。事故嚴(yán)重，可使斷路器自動(dòng)跳閘，對(duì)變壓器起保護(hù)作用。(6)分接開(kāi)關(guān)分接開(kāi)關(guān)變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次端電壓隨負(fù)載大小及功率因數(shù)的變化而變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次端電壓隨負(fù)載大小及功率因數(shù)的變化而上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變化，如果電壓變化過(guò)變化，如果電壓變化過(guò) 大，將對(duì)用戶產(chǎn)生不利影響。為了保證二次大，將對(duì)用戶產(chǎn)生不利影

14、響。為了保證二次端電壓的變化在允許范圍內(nèi)，通常在變壓器高壓側(cè)端電壓的變化在允許范圍內(nèi)，通常在變壓器高壓側(cè) 設(shè)置抽頭，并裝設(shè)置抽頭，并裝設(shè)分接開(kāi)關(guān)，用以調(diào)節(jié)高壓繞組的工作匝數(shù)，從而調(diào)節(jié)二次端電壓。設(shè)分接開(kāi)關(guān)，用以調(diào)節(jié)高壓繞組的工作匝數(shù)，從而調(diào)節(jié)二次端電壓。分接頭之分接頭之 所以設(shè)置在高壓側(cè)，是因?yàn)楦邏豪@組套在最夕卜面，便于所以設(shè)置在高壓側(cè)，是因?yàn)楦邏豪@組套在最夕卜面，便于引出分接頭引出分接頭;再者，高壓側(cè)電流相對(duì)也較再者，高壓側(cè)電流相對(duì)也較 小，分接頭的引線及分接開(kāi)小，分接頭的引線及分接開(kāi)關(guān)載流部分的導(dǎo)體截面積也小，開(kāi)關(guān)觸關(guān)載流部分的導(dǎo)體截面積也小，開(kāi)關(guān)觸,點(diǎn)也易制造。點(diǎn)也易制造。中小型電力變壓

15、器一般有三個(gè)分接頭，記作中小型電力變壓器一般有三個(gè)分接頭，記作UN5%。大型電力變。大型電力變壓器則采用五個(gè)或更壓器則采用五個(gè)或更 多的分接頭，例如，多的分接頭，例如，UN2x2.5%或或8x1.5%等。等。分接開(kāi)關(guān)有兩種形式分接開(kāi)關(guān)有兩種形式:一種是只能在斷電的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無(wú)一種是只能在斷電的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無(wú)載分接開(kāi)關(guān)載分接開(kāi)關(guān);另一種另一種 是可以在帶負(fù)載的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分是可以在帶負(fù)載的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開(kāi)關(guān)。接開(kāi)關(guān)。上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 1.1.3變壓器的銘牌變壓器的銘牌每臺(tái)變壓器上都裝有銘牌，

16、在銘牌上標(biāo)明了變壓器工作時(shí)規(guī)定的使用每臺(tái)變壓器上都裝有銘牌，在銘牌上標(biāo)明了變壓器工作時(shí)規(guī)定的使用條件，我國(guó)頒布的電條件，我國(guó)頒布的電 力變壓器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)力變壓器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1094.1 -1996規(guī)定，規(guī)定，變壓器的銘牌必須標(biāo)注的項(xiàng)目有變壓器的種類、標(biāo)變壓器的銘牌必須標(biāo)注的項(xiàng)目有變壓器的種類、標(biāo) 準(zhǔn)代號(hào)、制造廠準(zhǔn)代號(hào)、制造廠名、出廠序號(hào)、制造年月、相數(shù)、額定容量、額定頻率、各繞組額定名、出廠序號(hào)、制造年月、相數(shù)、額定容量、額定頻率、各繞組額定電壓和分接范電壓和分接范 圍、各繞組額定電流、聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)、以百分?jǐn)?shù)表示的圍、各繞組額定電流、聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)、以百分?jǐn)?shù)表示的短路阻抗實(shí)測(cè)值、冷卻方式、總重和絕緣

17、油短路阻抗實(shí)測(cè)值、冷卻方式、總重和絕緣油 重等項(xiàng)目，變壓器銘牌重等項(xiàng)目，變壓器銘牌如如圖圖1.4所示。所示。(1)變壓器型號(hào)變壓器型號(hào)變壓器的型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方變壓器的型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容。式等內(nèi)容。上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)(2)額定容量額定容量SN(=kVA)指在銘牌規(guī)定額定使用條件下所能輸出的視在功率，對(duì)三相變壓器而指在銘牌規(guī)定額定使用條件下所能輸出的視在功率，對(duì)三相變壓器而言，額定容量指三相容量之和。言，額定容量指三相容量之和。(3)額定電壓額定電壓UN(kV或

18、或V)指變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓。一次額定電壓指變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓。一次額定電壓UN，是，是指規(guī)定加到一次側(cè)的電壓指規(guī)定加到一次側(cè)的電壓;二次額定電壓二次額定電壓U2N是指變壓器一次側(cè)加額是指變壓器一次側(cè)加額定電壓時(shí)，二次側(cè)空載時(shí)的端電壓，在三相定電壓時(shí)，二次側(cè)空載時(shí)的端電壓，在三相 變壓器中，額定電壓指變壓器中，額定電壓指的是線電壓。的是線電壓。(4)額定電流額定電流IN(A)指變壓器在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流。同樣，三相變壓器的指變壓器在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流。同樣，三相變壓器的額定電流也指的是線額定電流也指的是線 電流。電流。上一頁(yè) 下一頁(yè)返回

19、1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)額定容量、電壓、電流之間的關(guān)系是：額定容量、電壓、電流之間的關(guān)系是：(5)額定頻率額定頻率fN(Hz)我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工頻為我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz。(6)冷卻方式冷卻方式變壓器的冷卻方式是由冷卻介質(zhì)和循環(huán)方式?jīng)Q定的，因此油浸變壓器變壓器的冷卻方式是由冷卻介質(zhì)和循環(huán)方式?jīng)Q定的，因此油浸變壓器的冷卻方式是由四的冷卻方式是由四 個(gè)字母代號(hào)表示的，見(jiàn)個(gè)字母代號(hào)表示的，見(jiàn)表表1.1。干式變壓器冷卻方。干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻式分為自然空氣冷卻(AN)和強(qiáng)迫空氣冷卻和強(qiáng)迫空氣冷卻 (AF)。自然空冷時(shí)，變。自然空冷時(shí)，變壓器可在額定容量

20、下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，變壓器輸出容量可壓器可在額定容量下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，變壓器輸出容量可上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)提高提高50%，適用于斷續(xù)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，或應(yīng)急事故過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。，適用于斷續(xù)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，或應(yīng)急事故過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。上一頁(yè)返回1.2 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性主要有外特性與效率特性，而表征變壓器運(yùn)行性能變壓器的運(yùn)行特性主要有外特性與效率特性，而表征變壓器運(yùn)行性能的主要指標(biāo)則是電的主要指標(biāo)則是電 壓變化率和效率。壓變化率和效率。 1.2.1變壓器的外特性變壓器的外特性當(dāng)電源電壓禾當(dāng)電源電壓禾P負(fù)載的功率

21、因數(shù)等于常數(shù)時(shí)，負(fù)載的功率因數(shù)等于常數(shù)時(shí)，二次端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律曲線稱為變二次端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律曲線稱為變 壓器的外特性。壓器的外特性。在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，由于變壓器內(nèi)部存在電阻和在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，由于變壓器內(nèi)部存在電阻和 漏抗，故當(dāng)負(fù)載電流流漏抗，故當(dāng)負(fù)載電流流過(guò)時(shí)，變壓器內(nèi)部將產(chǎn)生過(guò)時(shí)，變壓器內(nèi)部將產(chǎn)生 阻抗壓降，使二次端電壓隨負(fù)載電流的變阻抗壓降，使二次端電壓隨負(fù)載電流的變化而變化而變 化?；?。圖圖1.5表示不同負(fù)載性質(zhì)時(shí)，變壓器的外特表示不同負(fù)載性質(zhì)時(shí)，變壓器的外特 性曲線。由性曲線。由圖可知，變壓器二次電壓的大小不僅圖可知，變壓器二次電壓的大小不僅 與負(fù)載電流的大小有關(guān)，而且與

22、負(fù)載電流的大小有關(guān)，而且還與負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān)。圖中還與負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān)。圖中 分別為二次繞組電壓、分別為二次繞組電壓、電流的標(biāo)幺值。電流的標(biāo)幺值。下一頁(yè)返回1.2 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性1.2.2電壓變化率電壓變化率為了表征為了表征U2隨負(fù)載電流隨負(fù)載電流I2變化而變化的程度，引進(jìn)電壓變化率的概變化而變化的程度，引進(jìn)電壓變化率的概念。所謂電壓變化念。所謂電壓變化 率是指變壓器原邊施以交流率是指變壓器原邊施以交流50 Hz的額定電壓，的額定電壓，副邊空載電壓副邊空載電壓U20與帶負(fù)載后在某一功率因數(shù)下副邊電壓與帶負(fù)載后在某一功率因數(shù)下副邊電壓U2之差與副之差與副邊額定電壓邊額定電壓

23、U2N的比值，電壓變化率的大小反映了供電電壓的穩(wěn)定的比值，電壓變化率的大小反映了供電電壓的穩(wěn)定 性，性，用用U表示，即表示，即 1.2.3變壓器的損耗變壓器的損耗變壓器在能量傳遞過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生損耗，但變壓器沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，因此變壓器在能量傳遞過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生損耗，但變壓器沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，因此上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.2 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性沒(méi)有機(jī)械損耗。變壓沒(méi)有機(jī)械損耗。變壓 器的損耗主要包括鐵損耗和原、副繞組的銅損器的損耗主要包括鐵損耗和原、副繞組的銅損耗兩部分。由于無(wú)機(jī)械損耗，故其效率比旋轉(zhuǎn)電耗兩部分。由于無(wú)機(jī)械損耗，故其效率比旋轉(zhuǎn)電 機(jī)高，一般中、小機(jī)高，一般中、小型電力變壓器效率在型電力

24、變壓器效率在95%以上，大型電力變壓器效率可達(dá)以上，大型電力變壓器效率可達(dá)99%以以上。上。(1)鐵損耗鐵損耗變壓器的鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗兩部分?；捐F損耗為變壓器的鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗兩部分?；捐F損耗為鐵芯中磁滯和渦流鐵芯中磁滯和渦流 損耗，它取決于鐵芯中磁通密度大小、磁通交變損耗，它取決于鐵芯中磁通密度大小、磁通交變的頻率和硅鋼片的質(zhì)量。鐵損耗中的附加鐵損的頻率和硅鋼片的質(zhì)量。鐵損耗中的附加鐵損 耗，包括由鐵芯疊片耗，包括由鐵芯疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等，一般為基

25、本鐵損耗的耗等，一般為基本鐵損耗的15%20%。變壓器的鐵損耗與一次側(cè)外加電源電壓的大小有關(guān)，而與負(fù)載大小無(wú)變壓器的鐵損耗與一次側(cè)外加電源電壓的大小有關(guān)，而與負(fù)載大小無(wú)關(guān)。當(dāng)電源電壓一關(guān)。當(dāng)電源電壓一 定時(shí)，其鐵損耗就基本不變了，故鐵損耗又被定時(shí)，其鐵損耗就基本不變了，故鐵損耗又被上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.2 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性稱為稱為“不變損耗不變損耗”。(2)銅損耗銅損耗變壓器的銅損耗也分為基本銅損耗和附加銅損耗兩部分。基本銅損耗變壓器的銅損耗也分為基本銅損耗和附加銅損耗兩部分?；俱~損耗是電流在原、副邊是電流在原、副邊 繞組直流電阻上的損耗，而附加銅損耗包括因集繞組直流電阻上的

26、損耗，而附加銅損耗包括因集膚效應(yīng)引起導(dǎo)線等效截面積變小而增加的損膚效應(yīng)引起導(dǎo)線等效截面積變小而增加的損 耗以及漏磁場(chǎng)在結(jié)構(gòu)部耗以及漏磁場(chǎng)在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。附加銅損耗大約為基本銅損耗的件中引起的渦流損耗等。附加銅損耗大約為基本銅損耗的0.5% 20%。變壓器銅損耗的大小與負(fù)載電流的平方成正比，所以把銅損。變壓器銅損耗的大小與負(fù)載電流的平方成正比，所以把銅損耗稱為耗稱為“可變損耗可變損耗”。 1.2.4變壓器的效率和效率特性變壓器的效率和效率特性變壓器效率的大小反映了變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓變壓器效率的大小反映了變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓器運(yùn)行性能的重要器運(yùn)行

27、性能的重要 指標(biāo)之一。變壓器效率是指變壓器的輸出功率指標(biāo)之一。變壓器效率是指變壓器的輸出功率,與與上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.2 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性輸入功率輸入功率,之比，用百分?jǐn)?shù)表示，即之比，用百分?jǐn)?shù)表示，即變壓器的效率可用直接負(fù)載法通過(guò)測(cè)量輸出功率變壓器的效率可用直接負(fù)載法通過(guò)測(cè)量輸出功率P2和輸入功率和輸入功率P1，再通過(guò)式再通過(guò)式(1.7)來(lái)確來(lái)確 定。但工程上常用間接法來(lái)計(jì)算變壓器的效率，定。但工程上常用間接法來(lái)計(jì)算變壓器的效率，即通過(guò)空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，求出變壓器的鐵即通過(guò)空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，求出變壓器的鐵 損耗損耗PFe和銅損耗和銅損耗PCu，然后按下式計(jì)算效率然后按下式

28、計(jì)算效率在功率因數(shù)一定時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載系數(shù)之間的關(guān)系在功率因數(shù)一定時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載系數(shù)之間的關(guān)系=f()稱稱為變壓器的效率特性曲線，如為變壓器的效率特性曲線，如圖圖1.6所示。其中，負(fù)載系數(shù)所示。其中，負(fù)載系數(shù) ，I2為變壓器運(yùn)行時(shí)的實(shí)際電流，為變壓器運(yùn)行時(shí)的實(shí)際電流，I2N為變壓器的額定電流。為變壓器的額定電流。從圖從圖1.6可以看出，空載時(shí)，可以看出，空載時(shí)， =0，P2=0，=0;負(fù)載增大時(shí)，負(fù)載增大時(shí)，上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.2 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性效率增加很快效率增加很快;當(dāng)負(fù)載達(dá)到某當(dāng)負(fù)載達(dá)到某 一數(shù)值時(shí)，效率最大，然后又開(kāi)始降低。一數(shù)值時(shí)，效率最大，然后又開(kāi)

29、始降低。這是因?yàn)殡S負(fù)載這是因?yàn)殡S負(fù)載P2的增大，銅損耗的增大，銅損耗PCu按按的平方成正比增大的平方成正比增大,超過(guò)某超過(guò)某一負(fù)載之后一負(fù)載之后,效率隨效率隨的增大反而變小了。的增大反而變小了。上一頁(yè)返回1.3 三相變壓器三相變壓器三相變壓器可以用三個(gè)單相變壓器組成，這種三相變壓器稱為三相變?nèi)嘧儔浩骺梢杂萌齻€(gè)單相變壓器組成，這種三相變壓器稱為三相變壓器組，還有一種由壓器組，還有一種由 鐵軛把三個(gè)鐵芯柱連在一起的三相變壓器，稱鐵軛把三個(gè)鐵芯柱連在一起的三相變壓器，稱為三相芯式變壓器。為三相芯式變壓器。從運(yùn)行原理來(lái)看，三相變壓器在對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，各相電壓、電流從運(yùn)行原理來(lái)看，三相變壓器在對(duì)稱負(fù)

30、載下運(yùn)行時(shí)，各相電壓、電流大小相等，相位上彼此大小相等，相位上彼此 相差相差120，就其一相來(lái)說(shuō)，和單相變壓器，就其一相來(lái)說(shuō)，和單相變壓器沒(méi)有什么區(qū)別。因此單相變壓器的基本方程式及運(yùn)沒(méi)有什么區(qū)別。因此單相變壓器的基本方程式及運(yùn) 行特性的分析方行特性的分析方法與結(jié)論等完全適用于三相變壓器。法與結(jié)論等完全適用于三相變壓器。 1.3.1三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng)按其鐵芯結(jié)構(gòu)可分為組式磁路和芯式磁路。三相變壓器的磁路系統(tǒng)按其鐵芯結(jié)構(gòu)可分為組式磁路和芯式磁路。(1)組式變壓器組式變壓器三相組式變壓器是由三臺(tái)單相變壓器組成的，相應(yīng)的磁路稱為組式三相組式變壓器是由三臺(tái)單相變

31、壓器組成的，相應(yīng)的磁路稱為組式下一頁(yè)返回1.3 三相變壓器三相變壓器磁路。由于每相的主磁路。由于每相的主 磁通磁通!各沿自己的磁路閉合，彼此不相關(guān)聯(lián)。當(dāng)各沿自己的磁路閉合，彼此不相關(guān)聯(lián)。當(dāng)一次側(cè)外施三相對(duì)稱電壓時(shí)，各相的主磁通一次側(cè)外施三相對(duì)稱電壓時(shí)，各相的主磁通 必然對(duì)稱，由于磁路三必然對(duì)稱，由于磁路三相對(duì)稱，顯然其三相空載電流也是對(duì)稱的。三相組式變壓器的磁路系相對(duì)稱，顯然其三相空載電流也是對(duì)稱的。三相組式變壓器的磁路系統(tǒng)如統(tǒng)如圖圖1.7所示。所示。(2)芯式變壓器芯式變壓器三相芯式變壓器每相有一個(gè)鐵芯柱，三個(gè)鐵芯柱用鐵軛連接起來(lái)，構(gòu)三相芯式變壓器每相有一個(gè)鐵芯柱，三個(gè)鐵芯柱用鐵軛連接起來(lái)，

32、構(gòu)成三相鐵芯，如成三相鐵芯，如圖圖1.8 所示。這種磁路的特點(diǎn)是三相磁路彼此相關(guān)，所示。這種磁路的特點(diǎn)是三相磁路彼此相關(guān)，從圖上可以看出，任何一相的主磁通都要通過(guò)其他兩相的磁路作為自從圖上可以看出，任何一相的主磁通都要通過(guò)其他兩相的磁路作為自己的閉合磁路。己的閉合磁路。三相芯式變壓器可以看成是由三相組式變壓器演變而來(lái)的，即可以三相芯式變壓器可以看成是由三相組式變壓器演變而來(lái)的，即可以#巴三臺(tái)單相變壓器的巴三臺(tái)單相變壓器的 鐵芯合并成圖鐵芯合并成圖1.8(a)的形式。的形式。上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.3 三相變壓器三相變壓器在外施對(duì)稱三相電壓時(shí)，三相主磁通是對(duì)稱的，中間鐵芯柱的磁在外施對(duì)稱三相電壓時(shí)

33、，三相主磁通是對(duì)稱的，中間鐵芯柱的磁通通 ，即中，即中 間鐵芯柱無(wú)磁通通過(guò)，因此可將中間鐵芯柱間鐵芯柱無(wú)磁通通過(guò)，因此可將中間鐵芯柱省去，如圖省去，如圖1.8(b)所示。所示。為制造方便和降低成本，把為制造方便和降低成本，把B相鐵軛縮短，并把三個(gè)鐵芯柱置于同一相鐵軛縮短，并把三個(gè)鐵芯柱置于同一平面，便得到三相芯平面，便得到三相芯 式變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)，如圖式變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)，如圖1.8(c)所示。所示。三相芯式變壓器的磁路系統(tǒng)如圖三相芯式變壓器的磁路系統(tǒng)如圖1.8(d)所示。所示。與三相組式變壓器相比，三相芯式變壓器省材料，效率高，占地少，與三相組式變壓器相比，三相芯式變壓器省材料，效率高，占地少，

34、成本低，運(yùn)行維護(hù)方便，成本低，運(yùn)行維護(hù)方便， 故應(yīng)用廣泛。故應(yīng)用廣泛。 1.3.2三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別(1)三相繞組的標(biāo)志三相繞組的標(biāo)志為了在使用變壓器時(shí)能正確聯(lián)結(jié)而不致發(fā)生錯(cuò)誤，變壓器繞組的每個(gè)為了在使用變壓器時(shí)能正確聯(lián)結(jié)而不致發(fā)生錯(cuò)誤，變壓器繞組的每個(gè)上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.3 三相變壓器三相變壓器出線端都給予一個(gè)出線端都給予一個(gè) 標(biāo)志，電力變壓器繞組首、末端的標(biāo)記如標(biāo)志，電力變壓器繞組首、末端的標(biāo)記如表表1.2所所示。示。(2)三相繞組的聯(lián)結(jié)方法三相繞組的聯(lián)結(jié)方法在三相變壓器中，不論一次繞組還是二次繞組，我國(guó)主要采用星形和在三相變壓器中，不論一次繞組還是二次繞組，我國(guó)主

35、要采用星形和三角形兩種聯(lián)結(jié)方法。三角形兩種聯(lián)結(jié)方法。 把三相繞組的三個(gè)末端把三相繞組的三個(gè)末端X、Y、Z(或或x、y、z)聯(lián)結(jié)在一起，而把它們的首端聯(lián)結(jié)在一起，而把它們的首端A、B、C (或或a、b、 c)引出便是星形引出便是星形聯(lián)結(jié)，用字母聯(lián)結(jié)，用字母Y或或y表示，如表示，如圖圖1.9(a)所示。所示。把一相繞組的末端和另一把一相繞組的末端和另一-相繞組的首端連在一起，順次連接成一閉相繞組的首端連在一起，順次連接成一閉合回路，然后從首端合回路，然后從首端 A、B、C(或或a、b、c)引出便是三角形聯(lián)結(jié)，引出便是三角形聯(lián)結(jié)，用字母用字母D或或d表示，如圖表示，如圖1.9(b)所示。所示。上一頁(yè)

36、 下一頁(yè)返回1.3 三相變壓器三相變壓器(3)兩種聯(lián)結(jié)組別的特征兩種聯(lián)結(jié)組別的特征 Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)繞組電流等于線電流，繞組電壓等于線電壓的繞組電流等于線電流，繞組電壓等于線電壓的1/ ，且可以做成分，且可以做成分級(jí)絕緣級(jí)絕緣;另外，中性點(diǎn)另外，中性點(diǎn) 引出接地，也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)四線制供電。這種引出接地，也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)四線制供電。這種聯(lián)結(jié)的主要缺點(diǎn)是沒(méi)有三次諧波電流的循環(huán)聯(lián)結(jié)的主要缺點(diǎn)是沒(méi)有三次諧波電流的循環(huán) 回路?；芈?。D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)D聯(lián)結(jié)的特征與聯(lián)結(jié)的特征與Y聯(lián)結(jié)的特征正好相反。聯(lián)結(jié)的特征正好相反。我國(guó)新頒布的國(guó)家規(guī)范我國(guó)新頒布的國(guó)家規(guī)范民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范工業(yè)與民用供配工業(yè)與民用

37、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 10 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范等推薦采用等推薦采用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器用作配電變壓器，現(xiàn)在國(guó)際上聯(lián)結(jié)變壓器用作配電變壓器，現(xiàn)在國(guó)際上 大多數(shù)國(guó)家的配電大多數(shù)國(guó)家的配電變壓器均采用變壓器均采用Dyn11聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。上一頁(yè)返回1.4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行是指幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別連接到一、二變壓器的并聯(lián)運(yùn)行是指幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別連接到一、二次側(cè)的公共母線上，次側(cè)的公共母線上， 共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式，并聯(lián)運(yùn)行有如下共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式，并聯(lián)運(yùn)行有如下優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：提高供電的可靠性，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，如果

38、某臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)，另提高供電的可靠性，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，如果某臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)，另幾臺(tái)可繼續(xù)供電；幾臺(tái)可繼續(xù)供電； 可根據(jù)負(fù)載變化的情況，隨時(shí)調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行可根據(jù)負(fù)載變化的情況，隨時(shí)調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高變壓器的運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高變壓器的運(yùn)行 效率；效率；可以減少變壓器的備用容量；可以減少變壓器的備用容量；對(duì)負(fù)荷逐漸增加的變電所，可減少安裝時(shí)的一次投資。對(duì)負(fù)荷逐漸增加的變電所，可減少安裝時(shí)的一次投資。當(dāng)然，并聯(lián)的臺(tái)數(shù)過(guò)多也是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)橐慌_(tái)大容量變壓器的造價(jià)當(dāng)然，并聯(lián)的臺(tái)數(shù)過(guò)多也是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)橐慌_(tái)大容量變壓器的造價(jià)要比總?cè)萘肯嗤膸滓瓤側(cè)萘肯嗤膸?臺(tái)小變壓器的

39、造價(jià)低，占地面積也小。臺(tái)小變壓器的造價(jià)低，占地面積也小。下一頁(yè)返回1.4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 1.4.1并聯(lián)運(yùn)行的理想狀態(tài)并聯(lián)運(yùn)行的理想狀態(tài)空載時(shí)并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器繞組之間應(yīng)無(wú)環(huán)流，以免增加繞組銅損耗；空載時(shí)并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器繞組之間應(yīng)無(wú)環(huán)流，以免增加繞組銅損耗；帶負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等，即各變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流帶負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等，即各變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流按各自容量大小按各自容量大小 成正比例分配，即所謂成正比例分配，即所謂“各盡所能各盡所能”，以使并聯(lián)運(yùn)，以使并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器容量得到充分利用；行的各臺(tái)變壓器容量得到充分利用；帶負(fù)載后，各變壓器所分擔(dān)

40、的電流應(yīng)與總的負(fù)載電流同相位，這樣在帶負(fù)載后，各變壓器所分擔(dān)的電流應(yīng)與總的負(fù)載電流同相位，這樣在總的負(fù)載電流一總的負(fù)載電流一 定時(shí)，各變壓器所分擔(dān)的電流最小。定時(shí)，各變壓器所分擔(dān)的電流最小。 1.4.2變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件若要達(dá)到上述理想并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器需滿足如下若要達(dá)到上述理想并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器需滿足如下上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件：條件：各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓應(yīng)分別相等，即變比相同；各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓應(yīng)分別相等，即變比相同；各變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同；各變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同；各變壓器的短路阻

41、抗（或短路電壓）的標(biāo)幺值各變壓器的短路阻抗（或短路電壓）的標(biāo)幺值ZS*(或或US*)要相等，要相等，且短路阻抗角也相等。且短路阻抗角也相等。如滿足了前兩個(gè)條件則可保證空載時(shí)變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流。滿足第如滿足了前兩個(gè)條件則可保證空載時(shí)變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流。滿足第三個(gè)條件時(shí)各臺(tái)變?nèi)齻€(gè)條件時(shí)各臺(tái)變 壓器能合理分擔(dān)負(fù)載。在實(shí)際并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，同時(shí)壓器能合理分擔(dān)負(fù)載。在實(shí)際并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，同時(shí)滿足以上三個(gè)條件不容易也不現(xiàn)實(shí)，所以除第滿足以上三個(gè)條件不容易也不現(xiàn)實(shí)，所以除第 二條必須嚴(yán)格保證外，二條必須嚴(yán)格保證外，其余兩條允許稍有差異。其余兩條允許稍有差異。上一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器在電力

42、系統(tǒng)中，除大量采用雙繞組變壓器外，還常用到多種特殊用途在電力系統(tǒng)中，除大量采用雙繞組變壓器外，還常用到多種特殊用途的變壓器，這些變壓的變壓器，這些變壓 器的種類繁多，本節(jié)僅介紹較常用的自耦變壓器的種類繁多，本節(jié)僅介紹較常用的自耦變壓器、儀用互感器和電焊變壓器的工作原理及特點(diǎn)。器、儀用互感器和電焊變壓器的工作原理及特點(diǎn)。 1.5.1自耦變壓器自耦變壓器(1)用途與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用途與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)普通雙繞組變壓器的一、二次繞組是相互絕緣的，它們之間只普通雙繞組變壓器的一、二次繞組是相互絕緣的，它們之間只 有磁有磁的耦合，沒(méi)有電的直接聯(lián)系。如果將雙繞組變壓器的一、二次的耦合，沒(méi)有電的直接聯(lián)系。如果將雙繞組變壓

43、器的一、二次 繞組繞組串聯(lián)起來(lái)作為新的一次側(cè)，而二次繞組仍作二次側(cè)與負(fù)載阻抗串聯(lián)起來(lái)作為新的一次側(cè)，而二次繞組仍作二次側(cè)與負(fù)載阻抗 相連相連接，便得到一臺(tái)降壓自耦變壓器，如接，便得到一臺(tái)降壓自耦變壓器，如圖圖1.10所示。顯然，自耦所示。顯然，自耦 變壓變壓器一、二次繞組之間不但有磁的聯(lián)系，而且還有電的聯(lián)系。器一、二次繞組之間不但有磁的聯(lián)系，而且還有電的聯(lián)系。自耦變壓器能節(jié)省大量材料，降低成本，減小變壓器的體積、重自耦變壓器能節(jié)省大量材料，降低成本，減小變壓器的體積、重下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器量，且有利于大型變壓器的運(yùn)輸和安裝。目前，在高電壓、大容量的量，且有利于大型

44、變壓器的運(yùn)輸和安裝。目前，在高電壓、大容量的 輸電系統(tǒng)中，自耦變壓器主要用來(lái)連接兩個(gè)電壓等級(jí)相近的電力網(wǎng)，輸電系統(tǒng)中，自耦變壓器主要用來(lái)連接兩個(gè)電壓等級(jí)相近的電力網(wǎng)，作聯(lián)絡(luò)變壓器之用。在實(shí)作聯(lián)絡(luò)變壓器之用。在實(shí) 驗(yàn)室中還常采用二次側(cè)有滑動(dòng)接觸的自耦驗(yàn)室中還常采用二次側(cè)有滑動(dòng)接觸的自耦變壓器作調(diào)壓器，此外，自耦變壓器還可用作異步電變壓器作調(diào)壓器，此外，自耦變壓器還可用作異步電 動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)補(bǔ)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)補(bǔ)償器。償器。(2)電壓關(guān)系電壓關(guān)系自耦變壓器也是利用電磁感應(yīng)原理工作的。當(dāng)一次繞組兩端加交變電自耦變壓器也是利用電磁感應(yīng)原理工作的。當(dāng)一次繞組兩端加交變電壓壓 時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，并分別在一、二

45、次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，并分別在一、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，若忽略漏阻抗壓降，則有動(dòng)勢(shì)，若忽略漏阻抗壓降，則有上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器自耦變壓器的變化比為自耦變壓器的變化比為(3)電流關(guān)系電流關(guān)系負(fù)載運(yùn)行時(shí)，外加電壓為額定電壓，主磁通近似為常數(shù)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，外加電壓為額定電壓，主磁通近似為常數(shù)!總的勵(lì)磁磁總的勵(lì)磁磁通勢(shì)仍等于空載磁通勢(shì)。根據(jù)磁通勢(shì)平衡關(guān)系可知通勢(shì)仍等于空載磁通勢(shì)。根據(jù)磁通勢(shì)平衡關(guān)系可知上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器可見(jiàn)，一、二次繞組電流的大小與匝數(shù)成反比，在相位上互差可見(jiàn)，一、二次繞組電流的大小與匝

46、數(shù)成反比，在相位上互差180。因此，流經(jīng)公共繞組因此，流經(jīng)公共繞組 中的電流中的電流式式(1.14)說(shuō)明，自耦變壓器的輸出電流為公共繞組中電流與一次繞說(shuō)明，自耦變壓器的輸出電流為公共繞組中電流與一次繞組電流之和，由此可組電流之和，由此可 知，流經(jīng)公共繞組中的電流總是小于輸出電流知，流經(jīng)公共繞組中的電流總是小于輸出電流的。的。(4)自耦變壓器的特點(diǎn)自耦變壓器的特點(diǎn)由于自耦變壓器的設(shè)計(jì)容量小于額定容量，故在同樣的額定容量下，由于自耦變壓器的設(shè)計(jì)容量小于額定容量，故在同樣的額定容量下，自耦變壓器的尺自耦變壓器的尺 寸小，有效材料寸小，有效材料(硅鋼片和銅線）和結(jié)構(gòu)材料硅鋼片和銅線）和結(jié)構(gòu)材料(鋼材）

47、鋼材）都較節(jié)省，從而降低了成本；都較節(jié)省，從而降低了成本；上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器有效材料的減少使得銅損耗和鐵損耗也相應(yīng)減少，故自耦變壓器的效有效材料的減少使得銅損耗和鐵損耗也相應(yīng)減少，故自耦變壓器的效率較高；率較高；由于自耦變壓器的尺寸小，重量減輕，故便于運(yùn)輸和安裝，占地面積由于自耦變壓器的尺寸小，重量減輕，故便于運(yùn)輸和安裝，占地面積也小。也小。和相應(yīng)的普通雙繞組變壓器相比，自耦變壓器的短路阻抗標(biāo)么值較小，和相應(yīng)的普通雙繞組變壓器相比，自耦變壓器的短路阻抗標(biāo)么值較小，因此短路電流因此短路電流 較大；較大；由于一、二次繞組間有電的直接聯(lián)系，運(yùn)行時(shí)一、二次側(cè)都需

48、裝設(shè)避由于一、二次繞組間有電的直接聯(lián)系，運(yùn)行時(shí)一、二次側(cè)都需裝設(shè)避雷器，以防高壓側(cè)雷器，以防高壓側(cè) 產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)，引起低壓繞組絕緣的損壞；產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)，引起低壓繞組絕緣的損壞；為防止高壓側(cè)發(fā)生單相接地時(shí)引起低壓側(cè)非接地相對(duì)地電壓升得較高，為防止高壓側(cè)發(fā)生單相接地時(shí)引起低壓側(cè)非接地相對(duì)地電壓升得較高，造成對(duì)地絕緣造成對(duì)地絕緣 擊穿，自耦變壓器中性點(diǎn)必須可靠接地。擊穿，自耦變壓器中性點(diǎn)必須可靠接地。上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器 1.5.2儀用互感器儀用互感器儀用互感器是一種測(cè)量用的設(shè)備，分為電流互感器和電壓互感器兩種，儀用互感器是一種測(cè)量用的設(shè)備，分為電流互感器和電壓

49、互感器兩種，它們的工作原理與它們的工作原理與 相。相。使用互感器有三個(gè)目的使用互感器有三個(gè)目的:一是為了工作人員的安全，使測(cè)量回路與高一是為了工作人員的安全，使測(cè)量回路與高壓電網(wǎng)隔離壓電網(wǎng)隔離;二是可二是可 以使用小量程的電流表、電壓表分別測(cè)量大電流以使用小量程的電流表、電壓表分別測(cè)量大電流和高電壓和高電壓;三是統(tǒng)一了電流表、電壓表的量程，三是統(tǒng)一了電流表、電壓表的量程， 減少備用儀表的規(guī)格減少備用儀表的規(guī)格型號(hào)?；ジ衅鞯囊?guī)格各種各樣，但電流互感器副邊額定電流都是型號(hào)?；ジ衅鞯囊?guī)格各種各樣，但電流互感器副邊額定電流都是5 A或或 1 A，電壓互感器副邊額定電壓都是，電壓互感器副邊額定電壓都是1

50、00 V。互感器除了用于測(cè)量電流和電壓外，還用于各種繼電保護(hù)裝置的測(cè)量互感器除了用于測(cè)量電流和電壓外，還用于各種繼電保護(hù)裝置的測(cè)量系統(tǒng)，因此它的應(yīng)用極為廣泛。系統(tǒng)，因此它的應(yīng)用極為廣泛。(1)電流互感器電流互感器 電流互感器的連接電流互感器的連接上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器圖圖1.11是電流互感器的原理圖，電流互感器的是電流互感器的原理圖，電流互感器的 一次繞組匝數(shù)少，二一次繞組匝數(shù)少，二次繞組匝數(shù)多。它的一次側(cè)串次繞組匝數(shù)多。它的一次側(cè)串 聯(lián)接入主線路，被測(cè)電流為聯(lián)接入主線路，被測(cè)電流為I1。二次。二次側(cè)接內(nèi)阻抗極側(cè)接內(nèi)阻抗極 小的電流表或功率表的電流線圈，二次

51、側(cè)電流為小的電流表或功率表的電流線圈，二次側(cè)電流為I2。 因此，電流互感器的運(yùn)行情況相當(dāng)于變壓器的短路因此，電流互感器的運(yùn)行情況相當(dāng)于變壓器的短路 運(yùn)行。運(yùn)行。如果忽略勵(lì)磁電流，由變壓器的磁通勢(shì)平衡關(guān)如果忽略勵(lì)磁電流，由變壓器的磁通勢(shì)平衡關(guān) 系，可得系，可得式中，式中，ki稱為電流變比，是個(gè)常數(shù)。稱為電流變比，是個(gè)常數(shù)。根據(jù)誤差的大小，電流互感器分為根據(jù)誤差的大小，電流互感器分為0.2、0.5、1.0、3.0、10.0等等各種精度等級(jí)。如各種精度等級(jí)。如0.5級(jí)的級(jí)的 電流互感器表示在額定電流時(shí)誤差最大不電流互感器表示在額定電流時(shí)誤差最大不超過(guò)超過(guò)0.5%。電流互感器使用注意事項(xiàng)電流互感器使用

52、注意事項(xiàng)上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器二次側(cè)絕對(duì)不許開(kāi)路。因?yàn)楦边呴_(kāi)路時(shí)，電流互感器處于空載運(yùn)行狀二次側(cè)絕對(duì)不許開(kāi)路。因?yàn)楦边呴_(kāi)路時(shí)，電流互感器處于空載運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)一次側(cè)被測(cè)態(tài)，此時(shí)一次側(cè)被測(cè) 線路電流全部為勵(lì)磁電流，使鐵芯中磁通密度線路電流全部為勵(lì)磁電流，使鐵芯中磁通密度明顯增大。這一方面使鐵損耗急劇增加，鐵芯過(guò)明顯增大。這一方面使鐵損耗急劇增加，鐵芯過(guò) 熱甚至燒壞繞組熱甚至燒壞繞組;另另一方面將使二次側(cè)感應(yīng)出很高電壓，不但使絕緣擊穿，而且危及工作一方面將使二次側(cè)感應(yīng)出很高電壓，不但使絕緣擊穿，而且危及工作人員人員 和其他設(shè)備的安全。因此在一次側(cè)電路工作時(shí)，如需

53、檢修和拆和其他設(shè)備的安全。因此在一次側(cè)電路工作時(shí)，如需檢修和拆換電流表或功率表的電流線圈，換電流表或功率表的電流線圈， 必須先將互感器二次側(cè)短路。必須先將互感器二次側(cè)短路。為了使用安全，電流互感器的二次繞組必須可靠接地，以防止絕緣擊為了使用安全，電流互感器的二次繞組必須可靠接地，以防止絕緣擊穿后，電力系統(tǒng)的高穿后，電力系統(tǒng)的高 電壓危及二次側(cè)回路中的設(shè)備及操作人員的安電壓危及二次側(cè)回路中的設(shè)備及操作人員的安全。全。(2)電壓互感器電壓互感器電壓互感器的連接電壓互感器的連接上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器圖圖1.12是電壓互感器的接線圖。一次側(cè)直接是電壓互感器的接線圖。

54、一次側(cè)直接 并聯(lián)在被測(cè)的高壓電路并聯(lián)在被測(cè)的高壓電路上，二次側(cè)接電壓表或功率上，二次側(cè)接電壓表或功率 表的電壓線圈。一次繞組匝數(shù)表的電壓線圈。一次繞組匝數(shù)N1多，二多，二次繞組匝數(shù)次繞組匝數(shù) N2少，且由于電壓表或功率表的電壓線圈內(nèi)阻抗很少，且由于電壓表或功率表的電壓線圈內(nèi)阻抗很 大，大，所以，電壓互感器實(shí)際上相當(dāng)于一臺(tái)二次側(cè)處于所以，電壓互感器實(shí)際上相當(dāng)于一臺(tái)二次側(cè)處于 空載狀態(tài)的降壓變空載狀態(tài)的降壓變壓器。壓器。如果忽略漏阻抗壓降，則有如果忽略漏阻抗壓降，則有式中，式中，ku稱為電壓變比，是個(gè)常數(shù)。稱為電壓變比，是個(gè)常數(shù)。把電壓互感器的二次電壓數(shù)值乘上常數(shù)把電壓互感器的二次電壓數(shù)值乘上常數(shù)

55、ku即為一次側(cè)被測(cè)電壓的數(shù)即為一次側(cè)被測(cè)電壓的數(shù)值。值。電壓互感器使用注意事項(xiàng)電壓互感器使用注意事項(xiàng)上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器使用時(shí)電壓互感器的二次側(cè)不允許短路，電壓互感器正常運(yùn)行時(shí)是接使用時(shí)電壓互感器的二次側(cè)不允許短路，電壓互感器正常運(yùn)行時(shí)是接近空載，如二次側(cè)短路，則會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，繞組將因過(guò)熱而近空載，如二次側(cè)短路，則會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，繞組將因過(guò)熱而燒毀；燒毀；為安全起見(jiàn)，電壓互感器的二次繞組連同鐵芯一起，必須可靠接地；為安全起見(jiàn)，電壓互感器的二次繞組連同鐵芯一起，必須可靠接地；電壓互感器有一定的額定容量，使用時(shí)二次側(cè)不宜接過(guò)多的儀表，以電壓互感器

56、有一定的額定容量，使用時(shí)二次側(cè)不宜接過(guò)多的儀表，以免影響互感器的精度等級(jí)。免影響互感器的精度等級(jí)。 1.5.3電焊變壓器電焊變壓器交流電弧焊接在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用十分廣泛，而交流電弧焊的電源通交流電弧焊接在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用十分廣泛，而交流電弧焊的電源通常是電焊變壓器，實(shí)際上它是一種特殊的降壓變壓器。為了保證電焊常是電焊變壓器，實(shí)際上它是一種特殊的降壓變壓器。為了保證電焊 的質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，對(duì)電焊變壓器有以的質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，對(duì)電焊變壓器有以 下幾點(diǎn)要求：下幾點(diǎn)要求：電焊變壓器應(yīng)具有電焊變壓器應(yīng)具有6075V的空載電壓，的空載電壓， 以保證容易起弧，但考慮以保證容易起弧，但考慮上一頁(yè)

57、 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器操作的安全，電壓一般不操作的安全，電壓一般不 超過(guò)超過(guò)85V。電焊變壓器應(yīng)有迅速下降的外特性，如電焊變壓器應(yīng)有迅速下降的外特性，如圖圖1.13所示，以滿足電弧特所示，以滿足電弧特性的要求。性的要求。為了滿足焊接不同工件的需要，要求能夠?yàn)榱藵M足焊接不同工件的需要，要求能夠 調(diào)節(jié)焊接電流的大小。調(diào)節(jié)焊接電流的大小。短路電流不應(yīng)太大，也不應(yīng)太小。短路電短路電流不應(yīng)太大，也不應(yīng)太小。短路電 流太大，會(huì)使焊條過(guò)熱、流太大，會(huì)使焊條過(guò)熱、金屬顆粒飛濺，易燒穿工件金屬顆粒飛濺，易燒穿工件;短路電流太小，引弧條件差，電源短路短路電流太小，引弧條件差，電源短路

58、時(shí)間時(shí)間 過(guò)長(zhǎng)。一般短路電流應(yīng)不超過(guò)額定電流的兩倍，在工作中電流過(guò)長(zhǎng)。一般短路電流應(yīng)不超過(guò)額定電流的兩倍，在工作中電流要比較穩(wěn)定。要比較穩(wěn)定。為了滿足上述要求，電焊變壓器應(yīng)有較大的可調(diào)電抗。電焊變壓器的為了滿足上述要求，電焊變壓器應(yīng)有較大的可調(diào)電抗。電焊變壓器的一、二次繞組一般分一、二次繞組一般分 裝在兩個(gè)鐵芯柱上，以使繞組的漏抗比較大。裝在兩個(gè)鐵芯柱上，以使繞組的漏抗比較大。改變漏抗的方法很多，常用的有磁分路法和串聯(lián)可變電抗法兩種，如改變漏抗的方法很多，常用的有磁分路法和串聯(lián)可變電抗法兩種，如圖圖1.4所示。所示。上一頁(yè) 下一頁(yè)返回1.5 其他用途的變壓器其他用途的變壓器帶電抗器的電焊變壓器

59、如帶電抗器的電焊變壓器如圖圖1.14(a)所示，它是在二次繞組中串接所示，它是在二次繞組中串接可調(diào)電抗器。電抗器可調(diào)電抗器。電抗器 中的氣隙可以用螺桿調(diào)節(jié)，當(dāng)氣隙增大時(shí)，電中的氣隙可以用螺桿調(diào)節(jié)，當(dāng)氣隙增大時(shí)，電抗器的電抗減小，電焊工作電流增大抗器的電抗減小，電焊工作電流增大;反之，當(dāng)氣反之，當(dāng)氣 隙減小時(shí)，電抗增隙減小時(shí)，電抗增大，電焊工作電流減小。另外，在一次繞組中還備有分接頭，以便調(diào)大，電焊工作電流減小。另外，在一次繞組中還備有分接頭，以便調(diào)節(jié)起弧電節(jié)起弧電 壓的大小。壓的大小。磁分路電焊變壓器如圖磁分路電焊變壓器如圖1.14(b)所示。在一、二次繞組鐵芯柱中間，所示。在一、二次繞組鐵芯

60、柱中間，加裝一個(gè)可移動(dòng)的鐵芯，提供了一個(gè)磁分路。當(dāng)磁分路鐵芯移出時(shí)，加裝一個(gè)可移動(dòng)的鐵芯，提供了一個(gè)磁分路。當(dāng)磁分路鐵芯移出時(shí)，一、二次繞組的漏抗減小，電焊變壓器的工作電一、二次繞組的漏抗減小，電焊變壓器的工作電 流增大流增大;當(dāng)磁分路鐵當(dāng)磁分路鐵芯移入時(shí)，一、二次繞組總的漏抗增大，工作電流變小。這樣，通過(guò)芯移入時(shí)，一、二次繞組總的漏抗增大，工作電流變小。這樣，通過(guò)調(diào)節(jié)磁調(diào)節(jié)磁 分路的磁阻，即可調(diào)節(jié)漏抗大小和工作電流的大小，以滿足分路的磁阻，即可調(diào)節(jié)漏抗大小和工作電流的大小，以滿足焊件和焊條的不同要求。在二次繞焊件和焊條的不同要求。在二次繞 組中還常備有分接頭，以便調(diào)節(jié)組中還常備有分接頭，以便