其他用途的變壓器(《電機與拖動》課件).ppt

第6章其他用途的變壓器 返回總目錄 自耦變壓器儀用互感器電焊機變壓器本章小結(jié)習題與思考題 本章內(nèi)容 6 1自耦變壓器 自耦變壓器也有單相和多相之分 但與普通雙繞組變壓器的區(qū)別在于 只有一個繞組 副邊繞組是原邊繞組的一部分 因此 原邊 副邊繞組之間不但有磁的耦合 還有電的聯(lián)系 下面就以單相自耦變壓器為例來對其進行分析 一 工作原理 圖6 1所示為一臺單相降壓自耦變壓器的工作原理圖 副邊繞組N2為原邊繞組N1的一部分 并且與鐵心中的磁通同時交鏈 與普通變壓器一樣 根據(jù)電磁感應定律可知 繞組的感應電動勢與匝數(shù)成正比 所以原邊 副邊繞組的感應電動勢分別為 圖6 1單相自耦變壓器工作原理圖 變壓器的電壓比為 在忽略漏阻抗壓降時 有 自耦變壓器與普通變壓器有著相同的磁動勢平衡方程式 即如果忽略影響不大的勵磁電流 上式可以變成 6 1自耦變壓器 6 1 6 2 即式 6 3 說明與反相 并且I2 I1 6 3 由于原邊 副邊繞組為同一繞組 存在電的聯(lián)系 在副邊繞組的抽頭處可以看成是電路的一個節(jié)點 因此根據(jù)基爾霍夫第二定律 KVL 可得 6 4 6 1自耦變壓器 其相量圖如圖6 2所示 從圖中可以看出 公共繞組部分的電流與原邊 副邊電流的大小關(guān)系為 即 6 5 式 6 5 的兩邊同乘以U2 就可得到自耦變壓器的輸出功率為 6 6 普通變壓器是以磁場為媒介 通過電磁感應作用來進行能量傳輸?shù)?自耦變壓器的原邊 副邊繞組既然有了電的聯(lián)系 它的能量傳輸方式也必然有著與普通變壓器的不同之處 從式 6 6 可以看出 自耦變壓器的輸出功率有兩部分組成 一部分為U2I1 由于I1是原邊電流 在它流經(jīng)只屬于原邊部分的繞組之后 直接流到副邊 傳輸?shù)截撦d中去 故U2I1稱為傳導功率 另一部分為U2I12 顯然要受到負載電流和原邊電流的影響 這三者要滿足式 6 4 所示的關(guān)系 所以I12可以看成是由于電磁感應作用而產(chǎn)生的電流 這一部分功率也相應地稱為電磁功率 另外 自耦變壓器也通常設計的原邊 副邊容量相等 即 6 7 6 1自耦變壓器 二 優(yōu)缺點 1 通過以上的分析可以看出 在自耦變壓器的從原邊傳遞到副邊的能量中 一部分是由于電磁感應作用 一部分是由于直接傳導作用 而對普通變壓器而言 輸出功率只有電磁功率 所以 在同樣容量的前提下 自耦變壓器所用材料要比普通變壓器少 體積小 重量輕 效率也要高一些 從而可以降低成本 提高經(jīng)濟效益 但當電壓比k較大時 經(jīng)濟效益就不明顯 一般自耦變壓器電壓比k設計為k 1 25 2 2 由于副邊繞組為原邊繞組的一部分 兩繞組之間存在著電的聯(lián)系 低壓側(cè)容易受到高壓側(cè)過電壓的影響 所以絕緣和過電壓保護要加強 3 由于只有一個繞組 漏電抗較普通變壓器要小 因此 短路阻抗小 短路電流就大 要加強短路保護 6 2儀用互感器 儀用互感器是配電系統(tǒng)中供測量和保護用的設備 分為電流互感器和電壓互感器兩類 它們的工作原理和變壓器相似 是把高電壓設備和母線的運行電壓 大電流即設備和母線的負荷或短路電流按規(guī)定比例變成測量儀表 繼電保護及控制設備的低電壓和小電流 一 電壓互感器 電壓互感器又稱儀表變壓器 也稱PT或TV 工作原理 結(jié)構(gòu)和接線方式都與普通變壓器相同 其接線圖如圖6 3所示 電壓互感器原邊繞組并接于被測量線路 副邊接有電壓表 相當于一個副邊開路的變壓器 電壓互感器按其絕緣結(jié)構(gòu)形式 可分為干式 澆注式 充氣式 油浸式等幾種 根據(jù)相數(shù)可分為單相和三相 根據(jù)繞組數(shù)可分為雙繞組和三繞組 圖6 3電壓互感器接線圖 6 2儀用互感器 電壓互感器的特點是 1 與普通變壓器相比 容量較小 類似一臺小容量變壓器 2 副邊負荷比較恒定 所接測量儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很大 因此 在正常運行時 電壓互感器接近于空載狀態(tài) 電壓互感器的原 副邊繞組額定電壓之比 稱為電壓互感器的額定電壓比 即k U1N U2N 其中原邊繞組額定電壓U1N是電網(wǎng)的額定電壓 且已標準化 如10 35 110 220kV等 副邊電壓U2N 則統(tǒng)一定為100 或 V 所以k也就相應地實現(xiàn)了標準化 為安全起見 副邊繞組必須有一點可靠接地 并且副邊繞組絕對不能短路 6 2儀用互感器 二 電流互感器 電流互感器也是按電磁感應原理制成的 也稱CT或TA 其原邊繞組串接于被測線路中 副邊繞組與測量儀表或繼電器的電流線圈串連 副邊繞組的電流按一定的變比反應原邊電路的電流 其接線圖如圖6 4所示 與電壓互感器的情況相似 電流互感器的副邊繞組也必須有一點接地 由于作為電流互感器負載的電流表或繼電器的電流線圈阻抗都很小 所以 電流互感器在正常運行時接近于短路狀態(tài) 圖6 4電壓互感器接線圖 6 2儀用互感器 電流互感器的種類很多 根據(jù)安裝地點可分為戶內(nèi)式和戶外式 根據(jù)安裝方式可分為穿墻式 支持式和套管式 根據(jù)絕緣結(jié)構(gòu)可分為干式 澆注式和油浸式 根據(jù)原邊繞組的結(jié)構(gòu)型式可分為單匝式和多匝式等 電流互感器的特點是 1 原邊繞組串聯(lián)在被測線路中 并且匝數(shù)很少 因此 原邊繞組中的電流完全取決于被測電路的負荷電流 而與副邊電流無關(guān) 2 電流互感器副邊繞組所接電流表或繼電器的電流線圈阻抗都很小 所以正常情況下 電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行 電流互感器原邊 副邊額定電流之比 稱為電流互感器的額定互感比 k I1N I2N 因為原邊繞組額定電流I1N已標準化 副邊繞組額定電流I2N統(tǒng)一為5 或1 0 5 A 所以電流互感器額定互感比也標準化了 為安全起見 電流互感器副邊繞組在運行中絕對不允許開路 為此 在電流互感器的副邊回路中不允許裝設熔斷器 而且當需要將正在運行中的電流互感器副邊回路中儀表設備斷開或退出時 必須將電流互感器的副邊短接 保證不致斷路 6 3電焊機變壓器 電焊機在生產(chǎn)中的應用非常廣泛 它是利用變壓器的特殊外特性 二次側(cè)可以短時短路如圖6 5 的性能而工作的 實際上是一臺降壓變壓器 一 電焊工藝對變壓器的要求 要保證電焊的質(zhì)量及電弧燃燒的穩(wěn)定性 電焊機對變壓器有以下幾點要求 1 空載時 空載電壓一般應在60V 75V 以保證容易起弧 但考慮到操作者的安全 的最高電壓不超過85V 2 負載 即焊接 時 變壓器應具有迅速下降的外特性 如圖6 5所示 在額定負載時的輸出電壓 焊鉗與工件間的電弧 約為30V左右 3 當短路 焊鉗與工件間接觸 時 短路電流不應過大 一般 4 為了適應不同焊接工件和焊條 要求焊接電流大小在一定范圍內(nèi)要均勻可調(diào) 由普通變壓器的工作原理可知 引變壓器副邊 二次側(cè) 電壓下降的內(nèi)因 是內(nèi)阻抗Z2的存在 而普通變壓器Z2卻很小 很小 從空載到額定負載變化不大 不能滿足電焊要求 因此電焊變壓器應具備較較大的電抗 才能使迅速下降 并且電抗還要可調(diào) 改變電抗的方法不同 可得不同的電焊變壓器 6 3電焊機變壓器 二 磁分路動鐵心電焊變壓器 1 結(jié)構(gòu)如圖6 6所示 原 副繞組分裝于兩鐵心柱上在兩鐵心性之間有一磁分路 即動鐵 動鐵心通過一螺桿可以移動調(diào)節(jié) 以改變漏磁通的大小 從而達到改變電抗的大小 圖6 5電焊變壓器的外特性 圖6 6磁分路動電焊變壓器 6 3電焊機變壓器 2 工作原理 1 當動鐵心移出時 原 副繞組漏磁通減小 磁阻增大 磁導減小 漏抗減小 阻抗壓降減小 U2增高 焊接電流I2增大 2 當動鐵心移入時 原 副繞組漏磁通經(jīng)過動鐵心形成閉合回路而增大 磁阻減小 磁導增大 漏抗增大 阻抗壓降增大 U2減小 焊接電流I2減小 3 根據(jù)不同焊件和焊條 靈活地調(diào)節(jié)動鐵心位置來改變電抗的大小 達到輸出電流可調(diào)的目的 三 串聯(lián)可變電抗器的電焊變壓器 如圖6 7所示 在普通變壓器副繞組中串聯(lián)一可變電抗器 電抗器的氣隙 通過一螺桿調(diào)節(jié)其大小 這時焊鉗與焊件之間電壓為 式中 X為可變電抗器的電抗 6 3電焊機變壓器 圖6 7串聯(lián)可變電抗器的電焊變壓器 1 當電抗器的氣隙 調(diào)小時 磁阻減小 磁導增大 可變電抗X增大 U2減小 I2減小 2 當氣隙調(diào)大時 磁阻增大 磁導減小 可變電抗X減小 增大U2 I2增大 3 根據(jù)焊件與焊條的不同 可靈活地調(diào)節(jié)氣隙 的大小 達到輸出電流可調(diào)的目的 電焊機原邊還備有抽頭 可以調(diào)節(jié)起弧電壓的大小 本章小結(jié) 1 與普通變壓器不同 自耦變壓器的原邊 副邊共用一個繞組 副邊繞組為原邊繞組的一部分 兩個繞組之間不但有磁的聯(lián)系 也有電的聯(lián)系 2 自耦變壓器的容量由電磁容量和傳導容量兩部分組成 而普通變壓器的容量只有電磁容量 這也是兩種變壓器的區(qū)別之一 3 儀用互感器包括電壓互感器和電流互感器 為了安全起見 兩種互感器的副邊繞組都必須可靠接地 并且 電壓互感器的二次側(cè)不允許短路 電流互感器的二次側(cè)不允許開路 4 電焊機變壓器具有陡降的外特性 且電焊電流在一定范圍內(nèi)可均勻調(diào)節(jié) 一般有動鐵心磁分路電焊變壓器和串聯(lián)可變電抗器的電焊變壓器 思考題與習題 6 1從容量的觀點來看 自耦變壓器與普通變壓器有什么不同之處 6 2用相量圖來說明自耦變壓器原邊電流 副邊電流以及公共部分電流的大小和相位關(guān)系 6 3簡述電流互感器和電壓互感器的作用并比較這兩者的異同點 6 4電流互感器回路能否裝設熔斷器 6 5簡述電流互感器與電壓互感器的工作原理 6 6電流互感器在換接電流表時 二次側(cè)能否斷開 6 7電焊機對變壓器有那些要求 用什么方法可以滿足