《電機(jī)技術(shù)應(yīng)用》課件 1.1.4 不同類(lèi)型的變壓器

三繞組變壓器變壓器

在變電所或發(fā)電廠中，常有三種電壓等級(jí)的發(fā)、輸電系統(tǒng)需要聯(lián)系的場(chǎng)合。三繞組變壓器的每相有3個(gè)繞組，當(dāng)1個(gè)繞組接到交流電源后，另外2個(gè)繞組就感應(yīng)出不同的電勢(shì)。發(fā)電廠和變電所當(dāng)然也可以采用兩臺(tái)雙繞組變壓器，但在一定的情況下，采用三繞組變壓器較經(jīng)濟(jì)，且維護(hù)方便，因而這種變壓器得到廣泛應(yīng)用。三繞組變壓器的用途

在同一鐵心柱上繞上一個(gè)原繞組、兩個(gè)副繞組或兩個(gè)原繞組一個(gè)副繞組。具有U1/U2/U3三種電壓的變壓器叫三繞組變壓器。(同心式繞組，鐵心為心式結(jié)構(gòu))

1）變電站中利用三繞組變壓器由兩個(gè)系統(tǒng)向一個(gè)負(fù)載供電，如(a)所示。

2）發(fā)電廠利用三繞組變壓器把發(fā)出的電壓用兩種電壓輸送到不同的電網(wǎng)。如(b)所示。用途舉例結(jié)構(gòu)示意圖三繞組變壓器的結(jié)構(gòu)132231321231YY升壓降壓1高壓2中壓3低壓繞組布置圖

每相的高中低壓繞組均套于同一鐵心柱上沿鐵芯向外排列布置，一是便于絕緣，二是利于功率傳遞。為了絕緣使用合理，通常把高壓繞組放在最外層，中壓和低壓繞組放在內(nèi)層。容量搭配注意三繞組的容量?jī)H代表每個(gè)繞組通過(guò)功率的能力，并不是說(shuō)三繞組變壓器在具體運(yùn)行時(shí)，同時(shí)按此比例傳遞功率。

三繞組變壓器的額定容量是指三個(gè)繞組中容量最大的一個(gè)繞組的容量，為了使產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化起見(jiàn)，一般三個(gè)繞組的容量配合有下列三種。變比

聯(lián)結(jié)組別和變比標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組（GB1094-85

）：

三相三繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組為：

YN,yn0,d11

和YN,yn0,y0

單相三繞組變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組為：

I,I0,I0

等效電路變壓器自耦變壓器常見(jiàn)的自耦變壓器你認(rèn)識(shí)哪些自耦變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

自耦變壓器可以由一臺(tái)雙繞組變壓器演變過(guò)來(lái)，如果保持一個(gè)變壓器兩繞組的額定電壓和額定電流不變，把原繞組和副繞組順極性串聯(lián)起來(lái)作為新的原邊，而副繞組還同時(shí)作為副邊，它的兩個(gè)端點(diǎn)接到負(fù)載阻抗ZL，便演變成了一臺(tái)降壓自耦變壓器。電壓關(guān)系普通變壓器：原、副繞組之間只有磁的聯(lián)系而沒(méi)有電路上的聯(lián)系。自耦變壓器：原、副繞組之間不僅有磁的聯(lián)系而且還有電路上的直接聯(lián)系。

連接繞組電阻時(shí)，原方的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于外加電壓，副方的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于副方的端電壓，變比為：U1≈E1＝4.44fN1Фm

U2＝E2＝4.44fN2Фm

負(fù)載時(shí)的磁勢(shì)平衡方程式：忽略空載磁通勢(shì)，則：電流關(guān)系a點(diǎn)的電流關(guān)系為:將②式帶入①式可以得到：即：①②③③式說(shuō)明在上圖規(guī)定參考方向下，原邊電流與副邊電流相位相反,將③式帶入②式得

結(jié)論：當(dāng)變比k接近于1時(shí)，公共繞組中的電流I很小，這部分繞組可用截面積較小的導(dǎo)線繞制，以節(jié)約用銅量，并減小自耦變壓器的體積與重量。電流關(guān)系

④式說(shuō)明公共部分電流I與副方電流I2相位相同，因此I1、I2和I的大小關(guān)系為：相位關(guān)系為：④由④式可以推導(dǎo)出：S2=U1I1=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1電磁容量：由電磁感應(yīng)原理從一次繞組傳遞到二次繞組的視在功率

傳導(dǎo)容量：通過(guò)電路的直接聯(lián)系從一次繞組直接傳遞到二次繞組的視在功率結(jié)論：由電源通過(guò)變壓器傳到負(fù)載的輸出容量可分為兩部分：一部分是電磁容量，它是通過(guò)繞組之間電磁感應(yīng)傳過(guò)去的；另一部分為傳導(dǎo)容量，可以看做電流通過(guò)傳導(dǎo)直接達(dá)到負(fù)載，這一部分容量不需要增加繞組容量，也是雙繞組變壓器所沒(méi)有的。自耦變壓器之所以有一系列優(yōu)點(diǎn)，就在于它的副邊可以直接向電源吸收傳導(dǎo)功率。視在功率視在功率繞組Aa段的容量為繞組ax段的容量為

由上式可知，自耦變壓器的電磁容量是額定容量的(1-1/kZ)，而在普通雙繞組變壓器中兩者相等，這就說(shuō)明在變壓器的額定容量相同時(shí)，自耦變壓器的繞組容量（電磁容量）比普通雙繞組變壓器的小，因此，自耦變壓器所用材料省，尺寸小，效率高。優(yōu)點(diǎn)1、在變壓器額定容量相同時(shí)，自耦變壓器的繞組容量(電磁容量)比雙繞組變壓器的小。當(dāng)kZ越接近于1時(shí)自耦變壓器的繞組容量越小，其優(yōu)點(diǎn)越突出。因此，一般電力系統(tǒng)中的自耦變壓器kZ=1.5～2。將圖中副方的引出點(diǎn)a做成滑動(dòng)接觸形式，就演變成實(shí)驗(yàn)室常用的自耦調(diào)壓變壓器了。2、繞組容量比雙繞組變壓器小，所用的材料也少，從而可以降低成本。3、損耗比普通變壓器要小，效率較高，因而較為經(jīng)濟(jì)。4、由于銅線和硅鋼片用量減少，自耦變壓器的重量及外形尺寸都較雙繞組變壓器小，可以減小變電所的廠房面積和減少運(yùn)輸和安裝的困難。短路電流大，需要采用相應(yīng)的限制和保護(hù)措施。高、低壓側(cè)有電的直接聯(lián)系，高壓側(cè)發(fā)生故障會(huì)直接殃及低壓側(cè)，使用時(shí)必須正確接線。安全照明變壓器不允許采用自耦變壓器結(jié)構(gòu)形式。123

缺點(diǎn)1.自耦變壓器的基本構(gòu)造有哪幾個(gè)部分？其構(gòu)造上有什么特點(diǎn)？2.原、副線圈上端電壓的大小和相位關(guān)系如何？3.原、副邊電路中的電流的大小和相位關(guān)系如何？4.原、副邊公共線圈Nbc中的電流等于多少？5.與雙繞組變壓器相比較，自耦變壓器有何特點(diǎn)？

思考與練習(xí)互感器變壓器

電力系統(tǒng)為了傳輸電能，往往采用高電壓、大電流回路把電力送往用戶，無(wú)法用儀表進(jìn)行直接測(cè)量。互感器又稱為儀用變壓器，其主要功能是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（5A或1A，均指額定值），以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時(shí)互感器還可用來(lái)隔開(kāi)高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。

互感器與測(cè)量?jī)x表和計(jì)量裝置配合，可以測(cè)量一次系統(tǒng)的電壓、電流和電能；與繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置配合，可以構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)各種故障的電氣保護(hù)和自動(dòng)控制?；ジ衅餍阅艿暮脡?，直接影響到電力系統(tǒng)測(cè)量、計(jì)量的準(zhǔn)確性和繼電器保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。

互感器互感器1、分類(lèi)：互感器可以分為電壓互感器和電流互感器兩大類(lèi)，可以將一次回路的高電壓、大電流變換為二次回路的低電壓、小電流。2、功能：

變換作用：高電壓、大電流變換為低電壓、小電流，如100V，5A，1A。

電氣隔離作用：將二次設(shè)備和一次設(shè)備相隔離，保證了設(shè)備和人身安全。3、接入方式：

電壓互感器一次繞組以并聯(lián)形式接入一次回路，二次負(fù)荷以并聯(lián)形式接在電壓互感器的二次繞組回路

電流互感器一次繞組以串聯(lián)形式接入一次回路，二次負(fù)荷以串聯(lián)形式接在電流互感器的二次繞組回路

電壓互感器原理

電壓互感器實(shí)際上是一臺(tái)降壓變壓器，原邊匝數(shù)很多，副邊匝數(shù)少，將一次側(cè)的大電壓變?yōu)槎蝹?cè)的小電壓，然后提供給各種測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置，主要是用于測(cè)量高壓線路上的電壓、功率和電能。二次電壓表量程一般為100V，實(shí)際中已換算成一次電壓，可以直接讀數(shù)，不需換算。原邊并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多1、按安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)式和戶外式。35kV及以下多為戶內(nèi)式，35kV及以上多為戶外式，其絕緣有明顯差距。2、按相數(shù)：?jiǎn)蜗嗍胶腿嗍健?0kV及以下采用三相式。3、按繞組數(shù)：雙繞組、三繞組和四繞組。4、按絕緣方式：干式、澆注式、油浸式和氣體式。5、按工作原理：電磁式、電容式和新型的光電式電壓互感器。

電壓互感器分類(lèi)

1、電壓互感器在投入運(yùn)行前要按照規(guī)程規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)檢查。2、電壓互感器的接線應(yīng)保證其正確性，一次繞組和被測(cè)電路并聯(lián)，二次繞組和所接的測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置等設(shè)備的電壓線圈并聯(lián)，同時(shí)要注意極性。3、接在電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷容量應(yīng)合適，不應(yīng)超過(guò)其額定容量，否則，會(huì)使互感器的誤差增大，難以達(dá)到測(cè)量的正確性。4、為了確保人在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電器時(shí)的安全，電壓互感器二次繞組必須有一點(diǎn)接地。5、電壓互感器副邊絕對(duì)不容許短路。電壓互感器注意事項(xiàng)電流互感器概述

當(dāng)線路中電流較大時(shí)，直接測(cè)量大電流很不方便，并且很危險(xiǎn)，而且一般的儀表量程不夠，利用電流互感器可以擴(kuò)大儀表量程，保護(hù)人身安全。電流互感器的作用是把大電流按一定比例縮小，然后提供給各種測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置，所以電流互感器主要是用于測(cè)量低壓大電流線路上的電流或功率。

在我們生活中接觸最多的是低壓設(shè)備，所以我們一般說(shuō)的互感器指電流互感器。電流互感器的原理串在電路中，流過(guò)被測(cè)電流，匝數(shù)少。電流互感器可以實(shí)現(xiàn)用低量程的電流表測(cè)量大電流

電流互感器一次線圈匝數(shù)很少，只有一圈或幾圈，串聯(lián)在被測(cè)電路中；二次線圈匝數(shù)較多，串聯(lián)在測(cè)量線路或儀表中。電流互感器的應(yīng)用1、電流測(cè)量在低壓配電系統(tǒng)中需要檢測(cè)線路電流大小，以此來(lái)判斷三相是否平衡、線路是否過(guò)載，比如我們經(jīng)?？梢钥吹脚潆姽裆嫌腥齻€(gè)電流表和一個(gè)電壓表。測(cè)量電路的方法就是將被測(cè)導(dǎo)線穿過(guò)電流互感器，然后電流互感器二次側(cè)線圈的兩端接電流表。為了防止電流互感器的二次側(cè)開(kāi)路產(chǎn)生高壓，二次側(cè)線圈的一端必須接地。2、電能測(cè)量這種最常見(jiàn)的是電流互感器和三相電表接線，電表的最大規(guī)格是100A，當(dāng)電流超過(guò)100A就會(huì)引起電流表燒毀。為了測(cè)量大電流，我們可以采用電流互感器擴(kuò)大量程，三相電表和電流互感器接線方法如右圖。電流互感器的應(yīng)用3、繼電保護(hù)比如對(duì)于大容量的電機(jī)，如果沒(méi)有合適的繼電器，我們可以利用互感器把電流縮小，然后把熱繼電器接入電流互感器的二次回路中進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。電流互感器的應(yīng)用電流互感器的量程和精度量程及讀數(shù)：

二次電流表量程一般為5A。實(shí)際中已換算成一次電流，其標(biāo)度尺即按一次電流分度，這樣可以直接讀數(shù)，不必再進(jìn)行換算。

用電流互感器進(jìn)行電流測(cè)量時(shí)存在一定的誤差，根據(jù)誤差的大小，電流互感器分下列各級(jí)：0.2、0.5、1.0、3.0、10.0。如0.5級(jí)的電流互感器表示在額定電流時(shí)，測(cè)量誤差最大不超過(guò)±0.5％。精度：

1、根據(jù)被測(cè)電流的大小選擇電流互感器的額定電流比，也就是要使電流互感器的初級(jí)額定電流大于被測(cè)電流。2、與電流互感器配套使用的交流電流表的量程一定要匹配。3、測(cè)量?jī)x表所消耗的功率不要超過(guò)電流互感器的額定容量。4、電流互感器的初級(jí)串聯(lián)接入被測(cè)電路，而它的次級(jí)則與待測(cè)儀表串聯(lián)連接。5、電流互感器次級(jí)線圈和鐵芯都要可靠接地。6、電流互感器次級(jí)線圈絕對(duì)不容許開(kāi)路。電流互感器使用注意事項(xiàng)

電壓互感器和電流互感器在作用原理上主要區(qū)別為正常運(yùn)行時(shí)工作狀態(tài)很不相同，表現(xiàn)為：

1、電流互感器二次可以短路，但不得開(kāi)路；電壓互感器二次可以開(kāi)路，但不得短路；

2、相對(duì)于二次側(cè)的負(fù)荷來(lái)說(shuō)，電壓互感器的一次內(nèi)阻抗較小以至可以忽略，可以認(rèn)為電壓互感器是一個(gè)電壓源；而電流互感器的一次卻內(nèi)阻很大，以至可以認(rèn)為是一個(gè)內(nèi)阻無(wú)窮大的電流源。3、電壓互感器正常工作時(shí)的磁通密度接近飽和值，故障時(shí)磁通密度下降；電流互感器正常工作時(shí)磁通密度很低，而短路時(shí)由于一次側(cè)短路電流變得很大，使磁通密度大大增加，有時(shí)甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)飽和值。電流互感器和電壓互感器的區(qū)別

鉗表其外形與鉗子相似，本質(zhì)上是一臺(tái)電流互感器，使用時(shí)可以將導(dǎo)線穿過(guò)鉗形鐵心，因此稱鉗形電流表，由于測(cè)量電流方便，被廣泛使用。用普通電流表測(cè)量電路的電流時(shí)，需要切斷電路，接入電流表，而鉗表可在不切斷電路的情況下進(jìn)行電流測(cè)量，即可不停電測(cè)量電流，這是鉗形電流表的最大特點(diǎn)。

鉗形電流表一般可分為磁電式和電磁式兩類(lèi)。用來(lái)測(cè)量工頻交流電的是磁電式，而電磁式為交、直流兩用式。除此之外還有一種數(shù)字式鉗形電流表，它具有讀數(shù)直觀、準(zhǔn)確度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它還具有一般數(shù)字萬(wàn)用表的交直流電壓、電阻、二極管的測(cè)量功能。鉗形電流表鉗形電流表當(dāng)握緊鉗形電流表扳手時(shí)，電流互感器的鐵芯可以張開(kāi)，被測(cè)電流的導(dǎo)線進(jìn)入鉗口內(nèi)部作為電流互感器的一次繞組。當(dāng)放松扳手鐵心閉合后，根據(jù)互感器的原理而在其二次繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)，從而指示出被測(cè)電流的數(shù)值。如被測(cè)電流過(guò)小，可將被測(cè)導(dǎo)線在鉗口內(nèi)多繞幾圈，然后將讀數(shù)除以所繞匝數(shù)。鉗形電流表使用注意事項(xiàng)測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意身體各部分與帶電體保持安全距離，并且應(yīng)帶絕緣手套或干凈的線手套。嚴(yán)禁在測(cè)量進(jìn)行過(guò)程中切換鉗形電流表的檔位；若需要換檔時(shí)，應(yīng)先將被測(cè)導(dǎo)線從鉗口退出再更換檔位。測(cè)量前一定檢查表的絕緣性能是否良好。即外殼無(wú)破損，手柄應(yīng)清潔干燥。鉗形電流表不能測(cè)量裸導(dǎo)體的電流，要嚴(yán)格按電壓等級(jí)選用鉗形電流表，低電壓等級(jí)的鉗形電流表只能測(cè)低壓系統(tǒng)中的電流，不能測(cè)量高壓系統(tǒng)中的電流。1、用變壓比為100