1、2023年1月10日星期二1第第 六六 章章 其他用途的变压器其他用途的变压器6-1 自耦变压器自耦变压器6-2*调压器调压器6-3 仪用互感器仪用互感器6-1 自耦变压器自耦变压器6-2*调压器调压器6-3 仪用互感器仪用互感器2.了解互感器的工作原理和使用时应注意的事项。了解互感器的工作原理和使用时应注意的事项。本章基本要求：本章基本要求：1.掌握自耦变压器的电路特点和结构特点。掌握自耦变压器的电路特点和结构特点。2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作26-1 自耦变压器自耦变压器一一、自耦变压器的、自耦变压器的工作原理工作原理普通双绕组变压器的普通双绕组
2、变压器的原原、副副绕组之间互相绝缘，它绕组之间互相绝缘，它们之间只有磁的耦合，没有电的联系。们之间只有磁的耦合，没有电的联系。自耦变压器只有一个绕组。自耦变压器只有一个绕组。自耦变压器的特点在于自耦变压器的特点在于原原、副副绕组之间不仅有磁的绕组之间不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系。耦合，而且还有电的直接联系。手手柄柄接接线线柱柱自耦变压器可以设想为从双自耦变压器可以设想为从双绕组变压器演变而来的。绕组变压器演变而来的。设有一双绕变压器，其高压绕设有一双绕变压器，其高压绕组的额定电压为组的额定电压为U1N，额定电，额定电流为流为I1N，匝数为，匝数为W1；2023年1月10日星期二山东理工
3、大学电工电子教研室weipeiyu制作3调压器（自耦变压器）调压器（自耦变压器）自耦变压器自耦变压器2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作4自耦变压器自耦变压器低压绕组的额定电压为低压绕组的额定电压为U2N，额，额定电流为定电流为I2N，匝数为，匝数为W2；a原、副绕组因绕在同一铁芯柱原、副绕组因绕在同一铁芯柱上，而被同一主磁通所交链。上，而被同一主磁通所交链。所以原绕组每匝感应电势所以原绕组每匝感应电势1114.44wmEEjfW 2224.44wmEEjfW 12wwEE显然显然 在图中若原绕组在图中若原绕组ax 部分的匝数与副绕组部分的匝数与副绕组ax的
4、匝数的匝数相等。相等。副绕组每匝感应电势副绕组每匝感应电势W1W2AXaxI1N.I2N.U2NU1Nx2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作5自耦变压器自耦变压器可将可将a与与a，x与与x 直接相联，不改变变压器内部的直接相联，不改变变压器内部的电磁关系。电磁关系。把副绕组与原绕组把副绕组与原绕组ax 部分直接并联，进一步可将副部分直接并联，进一步可将副绕组与原绕组相并联部分合并。从而省去副绕组，这绕组与原绕组相并联部分合并。从而省去副绕组，这样就形成了一台自耦变压器。样就形成了一台自耦变压器。I1 I12W1W2+U1E1E2 U2I2xAXa I12_
5、_U2+I1E1E2+U1-I2axXA2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作6自耦变压器自耦变压器如忽略漏阻抗压降，变比与普通变压器一样，即如忽略漏阻抗压降，变比与普通变压器一样，即NNUUEEWWk2121212.电流关系电流关系 NNIII21121.电压关系电压关系自耦变压器的额定电压为自耦变压器的额定电压为U1N、U2N，额定电流为，额定电流为I1N、I2N，则额定容量为，则额定容量为NNNNNIUIUS2211在上接线图中，公共部分电流的相量为在上接线图中，公共部分电流的相量为 ,它与原、它与原、副边电流相量的关系，根据副边电流相量的关系，根据KC
6、L可得可得 I122023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作7自耦变压器自耦变压器由磁势平衡方程式，两部分绕组所产生的磁势与励由磁势平衡方程式，两部分绕组所产生的磁势与励磁磁势互相平衡磁磁势互相平衡112201NAaI WI WI W112122()()NNNIWWIIW所以所以 112201NNI WIWI W自耦变压器的磁势平衡关系，与普通双绕组变压器相自耦变压器的磁势平衡关系，与普通双绕组变压器相同。同。212211NNNWIIIWk 1212222111NNNNNIIIIIIkk（）在忽略励磁电流的条件下在忽略励磁电流的条件下1112122201NNNNI
7、 WI WI WI WI W2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作8自耦变压器自耦变压器自耦变压器绕组的公共部分的电流比额定负载电流自耦变压器绕组的公共部分的电流比额定负载电流要小。要小。当不计励磁电流时，原边电流和副边电流相差当不计励磁电流时，原边电流和副边电流相差180。因此，从有效值来看因此，从有效值来看 1221NNIII二、容量关系二、容量关系变压器的额定容量变压器的额定容量1212211222211)(SSIUIUIIUIUIUSNNNNNNNNNN自耦变压器的额定容量有两部分组成。自耦变压器的额定容量有两部分组成。1.计算容量：上式中第一部分为计
8、算容量：上式中第一部分为 122IUSN计算容量对应的功率是通过绕组公共部分的电磁感计算容量对应的功率是通过绕组公共部分的电磁感应关系传递给副边电流的电磁容量，即电磁功率。应关系传递给副边电流的电磁容量，即电磁功率。2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作9自耦变压器自耦变压器自耦变压器的计算容量小于额定容量。自耦变压器的计算容量小于额定容量。NNNNNSkSkIUIUS)11()11(221222.传导容量：额定容量中的第二部分为传导容量：额定容量中的第二部分为 NNIUS12与此相对应的功率是原方电流与此相对应的功率是原方电流I1通过传导关系直接通过传导关系
9、直接传递给负载的，称为传导容量。传递给负载的，称为传导容量。电磁功率决定了变压器的主要尺寸和材料消耗，是电磁功率决定了变压器的主要尺寸和材料消耗，是变压器设计的基础，称为自耦变压器的计算容量。变压器设计的基础，称为自耦变压器的计算容量。由于传导容量不增加变压器的计算容量，且是两线由于传导容量不增加变压器的计算容量，且是两线圈变压器所没有的，所以它比两线圈变压器有一系圈变压器所没有的，所以它比两线圈变压器有一系列优点。列优点。2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作10自耦变压器自耦变压器1.由于自耦变压器的计算容量小于额定容量，所以由于自耦变压器的计算容量小于额
10、定容量，所以在同样的额定容量下，自耦变压器的主要尺寸缩小，在同样的额定容量下，自耦变压器的主要尺寸缩小，有效材料（硅钢片和铜线）和结构材料（钢材）都有效材料（硅钢片和铜线）和结构材料（钢材）都相应的减少，故自耦变压器的效率较高。相应的减少，故自耦变压器的效率较高。三、自耦变压器的特点三、自耦变压器的特点2.自耦变压器的短路阻抗标么值比两线圈变压器的自耦变压器的短路阻抗标么值比两线圈变压器的小。小。3.由于自耦变压器原、副方有电的直接关系，当高由于自耦变压器原、副方有电的直接关系，当高压方过电压时会引起低压方严重的过电压。为避免压方过电压时会引起低压方严重的过电压。为避免这种危险，原、副方都需要
11、安装避雷针。这种危险，原、副方都需要安装避雷针。2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作116-3 仪用互感器仪用互感器互感器是一种测量用的设备，有电流互感器和电压互感器是一种测量用的设备，有电流互感器和电压互感器两种，它们的作用原理与变压器相同。互感器两种，它们的作用原理与变压器相同。使用互感器使用互感器的的目的目的:为了工作人员的安全，使测量回路与高压电网隔离为了工作人员的安全，使测量回路与高压电网隔离；用于各种继电保护装置的用于各种继电保护装置的自动检测自动检测系统系统。扩大常规仪表的量程，扩大常规仪表的量程，可以使用小量程的电流表测可以使用小量程的电流表
12、测量大电流，用低量程的电压表测量高电压。量大电流，用低量程的电压表测量高电压。互感器有各种规格，但测量系统使用的电压互感器副互感器有各种规格，但测量系统使用的电压互感器副方额定电压都设计成方额定电压都设计成100V，电流互感器副边额定电，电流互感器副边额定电流都设计成流都设计成5A或或1A，作为控制系统使用的互感器没，作为控制系统使用的互感器没有统一的规格。有统一的规格。2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作12仪用互感器仪用互感器 W1W2I1V原方接被测的高压电路，副方接原方接被测的高压电路，副方接电压表或功率表的电压线圈。电压表或功率表的电压线圈。一、电
13、压互感器一、电压互感器电压互感器电压互感器 1.工作原理工作原理右图是电压互感器的接线图。右图是电压互感器的接线图。由于电压表或功率表的电压线圈由于电压表或功率表的电压线圈内阻很大，所以电压互感器的运内阻很大，所以电压互感器的运行情况相当于变压器的空载运行。行情况相当于变压器的空载运行。若忽略漏阻抗压降若忽略漏阻抗压降 U1 U2=W1 W2=ku 2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作13仪用互感器仪用互感器为了提高电压互感器的为了提高电压互感器的精精度，必须减小励磁电流和度，必须减小励磁电流和原、副边原、副边的漏阻抗，所以电压互感器的铁心一般采的漏阻抗，所
14、以电压互感器的铁心一般采用性能较好的硅钢片制成，且使铁心不饱和，磁通用性能较好的硅钢片制成，且使铁心不饱和，磁通密度约（密度约（0.6-0.8）T。我国目前生产的电力电压互感器，按准确分为我国目前生产的电力电压互感器，按准确分为0.5、1.0和和3.0等三级。等三级。2.使用电压互感器时应注意使用电压互感器时应注意（1）电压互感器副方绝对不允许短路。）电压互感器副方绝对不允许短路。电压互感器电压互感器正常运行时，接近空载。正常运行时，接近空载。副边副边短路时，短路时，电流将变得很大，电流将变得很大，引起绕组过热而烧毁。引起绕组过热而烧毁。2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室we
15、ipeiyu制作14仪用互感器仪用互感器（3）电压互感器有一定的额定容量，使用时副边不）电压互感器有一定的额定容量，使用时副边不宜接过多的仪表。宜接过多的仪表。（2）为安全起见，电压互感器的副线圈连同铁心一）为安全起见，电压互感器的副线圈连同铁心一起，必须可靠接地。起，必须可靠接地。并联过多的仪表后，并联过多的仪表后，副边阻抗副边阻抗减小减小，原、，原、副边电流副边电流增大，增大，原、副边漏阻抗压降增加，原、副边漏阻抗压降增加，误差增加。误差增加。二二、电流互感器、电流互感器1.工作原理工作原理如图所示是电流互感器的接线图。如图所示是电流互感器的接线图。W1W2AIzI1I1原线圈由原线圈由1
16、匝或几匝截面积较大匝或几匝截面积较大的导线构成，的导线构成，并串入所要测量电并串入所要测量电流的电路中；流的电路中；2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作15仪用互感器仪用互感器副方用匝数较多、截面较小的导线构成，并与阻抗副方用匝数较多、截面较小的导线构成，并与阻抗很小的仪表（电流表、功率表的电流线圈）接成闭很小的仪表（电流表、功率表的电流线圈）接成闭和回路。和回路。电流互感器相当于变压器短路运行的情况。电流互感器相当于变压器短路运行的情况。I1 I2=W2 W1=ki 由于电流互感器要求误差较小，所以励磁电流越小越由于电流互感器要求误差较小，所以励磁电流越小
17、越好，因此铁心磁通密度较低，一般在（好，因此铁心磁通密度较低，一般在（0.08-0.10）T。如忽略励磁电流，由磁势平衡关系如忽略励磁电流，由磁势平衡关系式中式中 ki电流互感器的额定电流比。电流互感器的额定电流比。2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作16仪用互感器仪用互感器互感器内总有一定的励磁电流，因此测量的电流总互感器内总有一定的励磁电流，因此测量的电流总是有一定的误差，按照误差的大小，电流互感器分是有一定的误差，按照误差的大小，电流互感器分为为0.2、0.5、1.0、3.0和和10.0等五个标准等级。等五个标准等级。2.使用电流互感器应注意使用电流互
18、感器应注意(1)电流互感器副方绝对不允许开路。电流互感器副方绝对不允许开路。开路时，原边电流将成为励磁电流，造成铁损耗急剧开路时，原边电流将成为励磁电流，造成铁损耗急剧上升，过热烧毁绝缘，并在副边出现极高的电压。上升，过热烧毁绝缘，并在副边出现极高的电压。(2)电流互感器的副线圈和铁心，必须可靠接地。电流互感器的副线圈和铁心，必须可靠接地。(3)为了减少测量误差，电流互感器使用时副方所串接为了减少测量误差，电流互感器使用时副方所串接的仪表应尽量少。的仪表应尽量少。否则随着仪表数量的增加，电流互否则随着仪表数量的增加，电流互感器的副方端电压降将增大，不再近似是短路状态，感器的副方端电压降将增大，不再近似是短路状态，励磁电流增大，影响测量精度。励磁电流增大，影响测量精度。2023年1月10日星期二山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作17本章结束本章结束
