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1、变压器课件 第1页，共38页，编辑于2022年，星期六变压器的极性与三相变压器的联结组变压器的极性与三相变压器的联结组 同极性同极性(名名)端端：由于变压器高、低压绕组交链由于变压器高、低压绕组交链着同一主磁通，当某一瞬间高压绕组的某一着同一主磁通，当某一瞬间高压绕组的某一端为正电位时，在低压绕组上必有一个端点端为正电位时，在低压绕组上必有一个端点的的电位也为正电位也为正，则这两个对应的端点称为同，则这两个对应的端点称为同极性端，并在对应的端点上用符号极性端，并在对应的端点上用符号“”标标出。出。注意：注意：绕组的极性只决定于绕组的极性只决定于绕组的绕向绕组的绕向，与绕，与绕组首、尾端的标志无
2、关。组首、尾端的标志无关。规定绕组规定绕组电动势电动势的的正方向为从正方向为从首端指向末端首端指向末端。当同一铁心柱上。当同一铁心柱上高、低压绕组首端的极性相同时，其电动势高、低压绕组首端的极性相同时，其电动势相位相同，如图所示。当首端极性不同时，相位相同，如图所示。当首端极性不同时，高、低压绕组电动势相位相反，如图：高、低压绕组电动势相位相反，如图：第2页，共38页，编辑于2022年，星期六第3页，共38页，编辑于2022年，星期六变压器变压器绕组的极性绕组的极性 变压器的一、二次绕组绕在变压器的一、二次绕组绕在同一个铁心同一个铁心上，上，都被同一主磁通都被同一主磁通 所交链，故当磁通所交链
3、，故当磁通 交交变时，将会使得变压器的一、二次绕组中变时，将会使得变压器的一、二次绕组中感应出的电动势之间有一定的极性关系，感应出的电动势之间有一定的极性关系，即：即：当同一瞬间一次侧绕组的某一端点的当同一瞬间一次侧绕组的某一端点的电位为正时，二次侧绕组也必有一个端点电位为正时，二次侧绕组也必有一个端点的电位为正，这两个对应的端点，我们称的电位为正，这两个对应的端点，我们称为同极性端或同名端为同极性端或同名端.用符号用符号“”标出。标出。第4页，共38页，编辑于2022年，星期六第5页，共38页，编辑于2022年，星期六变压器的绕组绕线方向变压器绕组的连接方法：第6页，共38页，编辑于2022
4、年，星期六变压器绕组的连接：变压器绕组的连接：分为串联和并联两种。分为串联和并联两种。在使用变压器的磁耦合线圈时，在使用变压器的磁耦合线圈时，当接法正确当接法正确时时：两个绕组所产生的磁通方向相同，它们：两个绕组所产生的磁通方向相同，它们在铁心中相互叠加。在铁心中相互叠加。如果接法错误如果接法错误，则两个，则两个绕组所产生的磁通方向相反，它们在铁心中绕组所产生的磁通方向相反，它们在铁心中相互抵消，使铁心中的合成磁通为零。相互抵消，使铁心中的合成磁通为零。当接当接法错误是合成磁通为零，在绕组中也就没有法错误是合成磁通为零，在绕组中也就没有感应电动势产生，相当于短路，会把变压器感应电动势产生，相当
5、于短路，会把变压器烧毁。烧毁。当电流从两个同极流入（流出）时，铁心中当电流从两个同极流入（流出）时，铁心中产生的磁通方向一致。产生的磁通方向一致。第7页，共38页，编辑于2022年，星期六变压器同名端的判定1）交流测量法交流测量法：将一、二次绕：将一、二次绕组个取一个接线端连接在一起，组个取一个接线端连接在一起，如图如图2 2和和4 4，并在一个绕组上加，并在一个绕组上加一个较小的交流电压二，再用一个较小的交流电压二，再用交流电压表测交流电压表测U U1212、U U1313、U U3434的值，的值，如果如果U U1313=U=U1212-U-U3434，则说明，则说明N1N2N1N2绕绕组
6、反相性串联，故组反相性串联，故1 1和和3 3为同名为同名端。端。如果如果U U1313=U=U1212+U+U3434,则则1 1和和4 4为同名为同名端。端。第8页，共38页，编辑于2022年，星期六2）直流测量法：）直流测量法：用用1.5V和和3V的直流电源按的直流电源按图连接，直流电源接在高图连接，直流电源接在高压绕组上，直流毫伏表接压绕组上，直流毫伏表接在低压绕组两端。当闭合在低压绕组两端。当闭合开关开关S时，如果毫伏表时，如果毫伏表指针指针向正方向摆动向正方向摆动，则接直流，则接直流电源正极的端子与接毫伏表电源正极的端子与接毫伏表正极的端子为同名端。正极的端子为同名端。第9页，共3
7、8页，编辑于2022年，星期六三相变压器的联结组三相变压器的联结组绕组名绕组名单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器首首 端端末末 端端首首 端端末末 端端中中 点点高压绕组高压绕组AU1XU2A B CU1V1V1X Y ZU2V2W2N低压绕组低压绕组aU1xU2 a b cU1V1W1 x y zU2V2W2n中压绕组中压绕组Nm第10页，共38页，编辑于2022年，星期六 三相绕组的联结方式：三相绕组的联结方式：对对于于三三相相变变压压器器，不不论论是是高高压压绕绕组组还还是是低低压压绕绕组组，我我国国主主要采用要采用星形连接（星形连接（Y连接）连接）三角形连接（三角形连接（连接）两
8、种。连接）两种。星形连接方式：星形连接方式：以以高高压压绕绕组组为为例例，把把三三相相绕绕组组的的个个末末端端X、Y、Z(U2、V2、W2)连连在在一一起起，结结成成中中点点，而而把把它它们们的的三三个个首首端端A、B、C（U1、V1、W1）引出，便是星形连接，以符号引出，便是星形连接，以符号Y表示。表示。三角形连接方式：三角形连接方式：如如果果把把一一相相的的末末端端和和另另一一相相首首端端连连接接起起来来，顺顺序序形形成成一一闭闭合合电电路，称为三角形连接，用路，称为三角形连接，用D D表示。表示。注意：相应的是对于低压侧而言，用注意：相应的是对于低压侧而言，用 y,dy,d表示。表示。第
9、11页，共38页，编辑于2022年，星期六第12页，共38页，编辑于2022年，星期六把一相的末端和另一相首端连接起来，顺序形成一闭把一相的末端和另一相首端连接起来，顺序形成一闭合电路，合电路，称为三角形联结称为三角形联结，用，用D D表示。表示。（1 1）三相绕组按）三相绕组按U2W1U2W1（XCXC）、）、W2V1(ZB)W2V1(ZB)、V2U1(YA)V2U1(YA)的次序连接的的次序连接的逆时针三角形联结逆时针三角形联结（2 2）三相绕组按）三相绕组按U2V1(XB)U2V1(XB)、W2U1(ZA)W2U1(ZA)、V2W1(YC)V2W1(YC)的次序连接的的次序连接的顺时针三
10、角形联结顺时针三角形联结（1 1）（2 2）逆时针逆时针顺时针顺时针第13页，共38页，编辑于2022年，星期六 三三相相变变压压器器，不不论论是是高高压压绕绕组组还还是是低低压压绕绕组组，我我国国主主要要采采用用：星星形形连连接接（Y连连接接）三角形连接（三角形连接（连接）两种连接）两种。国家新的标准规定国家新的标准规定：高压绕组高压绕组星形连接用星形连接用Y表示；表示；高压绕组高压绕组三角形连接用三角形连接用D表示；表示；低压绕组低压绕组星形连接用星形连接用y表示；表示；低压绕组低压绕组三角形连接用三角形连接用d表示；表示；中性线中性线用用N、n表示；表示；高压侧高压侧低压侧低压侧第14页
11、，共38页，编辑于2022年，星期六第15页，共38页，编辑于2022年，星期六其其 他他 变变 压压 器器1.1.特种变压器一般用于特别的场合特种变压器一般用于特别的场合,具有特殊具有特殊的用途。因此的用途。因此,具有特别的结构。了解不同具有特别的结构。了解不同变压器的结构有利于了解其原理及用途。变压器的结构有利于了解其原理及用途。使用特种变压器时，一定要了解其特点，使用特种变压器时，一定要了解其特点，正确、安全地使用特种变压器。正确、安全地使用特种变压器。2.2.在电力系统中，除大量采用双绕组变压器在电力系统中，除大量采用双绕组变压器以外，还有其他多种特殊用途的变压器，以外，还有其他多种特
12、殊用途的变压器，涉及面广，种类繁多。本节主要简单介绍涉及面广，种类繁多。本节主要简单介绍较常用的较常用的自耦变压器、电压互感器、电流自耦变压器、电压互感器、电流互感器、互感器、电焊变压器的工作原理及特点电焊变压器的工作原理及特点第16页，共38页，编辑于2022年，星期六自耦变压器自耦变压器一、定义：一、定义：自耦变压器：自耦变压器：把普通双绕组变压器的高压绕组和低压把普通双绕组变压器的高压绕组和低压绕组串联连接，绕组串联连接，自耦变压器自耦变压器是将一、二次绕组合成一个绕组，其是将一、二次绕组合成一个绕组，其中一次绕组的一部分兼做二次绕组，它的一、二中一次绕组的一部分兼做二次绕组，它的一、二
13、次绕组之间不仅有磁耦合，而且还有电的直接联次绕组之间不仅有磁耦合，而且还有电的直接联系。系。如下所示。如下所示。其中其中N1为自耦变压器一次绕组的匝数，为自耦变压器一次绕组的匝数，N2为自耦变压器二次绕组的匝数。为自耦变压器二次绕组的匝数。第17页，共38页，编辑于2022年，星期六自耦变压器自耦变压器接接线线柱柱手柄手柄 I 降压自耦变压器降压自耦变压器 N1N2+U1I1E1E2 U2I2第18页，共38页，编辑于2022年，星期六第19页，共38页，编辑于2022年，星期六自耦变压器自耦变压器的特点：的特点：不仅有磁耦合，而且还有不仅有磁耦合，而且还有电的直接联系。电的直接联系。具有结构
14、简单、节省用铜量、其效率比一般具有结构简单、节省用铜量、其效率比一般变压器高等优点。变压器高等优点。其缺点是一次侧、二次侧电路中有电的联系，其缺点是一次侧、二次侧电路中有电的联系，可能发生把高电压引入低压绕组的危险事故，可能发生把高电压引入低压绕组的危险事故，很不安全，因此要求自耦变压器在使用时必须很不安全，因此要求自耦变压器在使用时必须正确接线，且外壳必须接地，并规定安全照明正确接线，且外壳必须接地，并规定安全照明变压器不允许采用自耦变压器结构形式。变压器不允许采用自耦变压器结构形式。自耦变压器的特点第20页，共38页，编辑于2022年，星期六二、电流关系和电压关系：二、电流关系和电压关系：
15、如图所示，在分析时我们可忽略自耦变压器的漏磁如图所示，在分析时我们可忽略自耦变压器的漏磁通和绕组电阻，这样我们可以得到以下等式：通和绕组电阻，这样我们可以得到以下等式：=k kA A k kA A：自耦变压器的变比。自耦变压器的变比。负载时磁动势平衡关系为：负载时磁动势平衡关系为：第21页，共38页，编辑于2022年，星期六若忽略励磁电流，则电流关系：若忽略励磁电流，则电流关系：N1I1N2I2=N1I0（I0:空载电流空载电流=0）忽略忽略 I0，则，则 N1I1N2I2=0 I1与与 I2 相位相反相位相反 A点电流关系为：带入上式，点电流关系为：带入上式，可得：可得：（I是公共绕组中的电
16、流）是公共绕组中的电流）由此可知输出电流由此可知输出电流I2是大于公共绕组中的电流是大于公共绕组中的电流I的。的。I1 I2 N2 N1=1 k=第22页，共38页，编辑于2022年，星期六变压器的变压比适用与升压和降压变压器的变压比适用与升压和降压=U1 U2E1 E2=N1 N2=k I 降压自耦变压器降压自耦变压器 N1N2+U1I1E1E2 U2I2 I+U2I1E1E2 U1I2 升压自耦变压器升压自耦变压器 第23页，共38页，编辑于2022年，星期六 功率关系功率关系 自耦变压器输出的视在功率为：自耦变压器输出的视在功率为：SN:变压器额定容量变压器额定容量,指在额定工作状态下的
17、指在额定工作状态下的二次绕组的视在功率。单位二次绕组的视在功率。单位KVA。U1N:指一次绕组正常工作额定电压值。指一次绕组正常工作额定电压值。U2N:指二次绕组输出的额定电压值。指二次绕组输出的额定电压值。I1N:指一次绕组满载电流值。指一次绕组满载电流值。I2N:指二次绕组满载输出的额定电流值。指二次绕组满载输出的额定电流值。SN=U2NI2N=U1NI1N 第24页，共38页，编辑于2022年，星期六计算题第25页，共38页，编辑于2022年，星期六自耦调压器自耦调压器低压小容量的自耦低压小容量的自耦变压器，其二次绕变压器，其二次绕组的接头组的接头C常做成常做成沿线圈自由滑动沿线圈自由滑
18、动的触头，它可以的触头，它可以平滑地调节自耦平滑地调节自耦变压器的二次绕变压器的二次绕组电压，这种自组电压，这种自耦变压器称为耦变压器称为自耦自耦调压器调压器。第26页，共38页，编辑于2022年，星期六 2仪用互感器 仪用变压器是在测量高电压、大电流时使用的一种特殊的变压器，也称为仪用互感器。仪用变压器有电流互感器和电压互感器两种形式使用互感器的目的是：1与小量程的标准与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压、大电化电压表和电流表配合测量高电压、大电流；流；2使测量回路与被测回路隔离，以保使测量回路与被测回路隔离，以保障工作人员和测试设备的安全；障工作人员和测试设备的安全；3为各类继电保
19、护和控制系统提供控制信号。第27页，共38页，编辑于2022年，星期六 配合测量仪表专用的变压器称为仪用互感器，简称互感器。根据用途的不同，互感器有电压互感器和电流互感器两种。a)电压互感器 (b)电流互感器 图6-24仪用互感器第28页，共38页，编辑于2022年，星期六(1)电压互感器：如图6-24（a）所示是一电压互感器原理图，它的原绕组匝数很多，并联于待测电路两端；副绕组匝数较少，与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈并联。用于将高电压变换成低电压。使用时副绕组不允许短路。其工作原理为：电压互感器电压互感器 第29页，共38页，编辑于2022年，星期六第30页，共38页，编辑于20
20、22年，星期六电流互感器在结构上与单相变压器类似，如图3.24所示。但是，电流互感器的结构又有其特点，原绕组的匝数N1很少，由一匝或几匝相当粗的导线绕制而成。原绕组与被测电路串联，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，由较细的导线绕制而成，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10A25 000A的范围内选择，副绕组的额定电流一般为5A。第31页，共38页，编辑于2022年，星期六使用电流互感器时，必须注意以下几点。（1）副绕组不许开路。因为副绕组开路时，原绕组中的大电流全部用于励磁（即 ），使铁心中的合成磁动势猛增。一方面使铁损
21、耗增大，铁心过热，使铁心性能下降而降低测量精度，严重时会损坏绕组的绝缘。另一方面，铁心高度饱和使交变磁通曲线变成两腰很陡的梯形波，磁通过零时的变化率d/d t很大，将在匝数很多的副绕组中感应出很大的电动势，有可能因此击穿绕组的绝缘、危及人体。（2）二次绕组及铁心必须牢固接地，以防止绕组绝缘损伤时被测电路的高电压串入副边而危及人体。（3）二次负载的阻抗值不能过大。在被测电流一定时，二次电流也一定，如果二次负载的阻抗值过大，则负载上的电压过大，二次负载的容量过大，使电流互感器的测量精度下降。第32页，共38页，编辑于2022年，星期六第33页，共38页，编辑于2022年，星期六一、电压互感器：一、
22、电压互感器：当忽略漏抗时：当忽略漏抗时：=这样，被测电压这样，被测电压U1=K U2第34页，共38页，编辑于2022年，星期六(2)电流互感器：如图6-24（b）所示是一电压互感器原理图，它的原绕组线径较粗，匝数很少，与被测电路负载串联；副绕组线径较细，匝数很多，与电流表及功率表、电度表、继电器的电流线圈串联。用于将大电流变换为小电流。使用时副绕组电路不允许开路。其工作原理为：第35页，共38页，编辑于2022年，星期六第36页，共38页，编辑于2022年，星期六使用电压互感器时，必须注意以下几点。（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
23、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。第37页，共38页，编辑于2022年，星期六电焊变压器（续电焊变压器（续1）1磁分路法磁分路法 采用磁分路法调节电抗值的电焊变压器的结构及工作原理，可以由图3.26说明。这种电焊变压器的副绕组有两部分，一部分与原绕组套在同一个铁心柱上，另一部分套在另一个铁心柱上并且设有中间抽头。改变这两部分副绕组之间的连接方法，一方面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；另一方面，可以调节电抗的数值，以实现焊接电流的粗调。这种电焊变压器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。第38页，共38页，编辑于2022年，星期六