Chap.2-特殊用途變壓器

1、CompanyLOGOChap. 2 Chap. 2 特殊用途變壓特殊用途變壓器器雷廷平雷廷平一、自耦變壓器一、自耦變壓器二、儀用互感器二、儀用互感器三、三、整流變壓器整流變壓器四、四、脈沖變壓器脈沖變壓器32.1.自耦變壓器1U11U22U12U2CoilIron coren 結(jié)構(gòu)42.1.自耦變壓器n 結(jié)構(gòu)U1NU1U2I1NI12I2NU2NN2N1-N2u1u21、自耦變壓器的結(jié)構(gòu)：、自耦變壓器的結(jié)構(gòu)：一次側(cè)一次側(cè)、二次側(cè)共用一個(gè)繞組二次側(cè)共用一個(gè)繞組二次繞組是一次繞組的一部分二次繞組是一次繞組的一部分繞組同心放置繞組同心放置 一次側(cè)一次側(cè)、二次側(cè)繞組有磁的聯(lián)系二次側(cè)繞組有磁的聯(lián)系 一

2、次側(cè)一次側(cè)、二次側(cè)繞組二次側(cè)繞組有電的聯(lián)系有電的聯(lián)系2、自耦變壓器的特點(diǎn)：、自耦變壓器的特點(diǎn)：52.1.自耦變壓器n 電壓、電流、功率降壓式自耦變壓器？降壓式自耦變壓器？變比變比K 1AXaxU1U2I1I2N1N2IE1E2U1 E1 = 4.44 f N1 mU2 E2 = 4.44 f N2 mE2E1U2U1 =N2N1=K 1電壓62.1.自耦變壓器n 電壓、電流、功率降壓式自耦變壓器？降壓式自耦變壓器？變比變比K 11 1221 mN IN IN I磁動(dòng)勢平衡方程：01 1220N IN I221211N IIINK 1221(1)IIIIK1I2II1 1212N IIKIN 1

3、21(1)IIIK IAXaxU1U2I1I2N1N2IE1E272.1.自耦變壓器n 電壓、電流、功率K121NNK 2K12II1222211(1)IIIIIIKK 公共部分導(dǎo)線面積可以縮小？公共部分導(dǎo)線面積可以縮??？2IIK=1.252AXaxU1U2I1I2N1N2IE1E282.1.自耦變壓器n 電壓、電流、功率AXaxU1U2I1I2IE1E21222211(1)IIIIIIKK 2II221211N IIINK 同相反相21III1I2IK1時(shí)時(shí)I92.1.自耦變壓器n 電壓、電流、功率傳導(dǎo)功率電磁功率22212 1222()SU IUIIU IU ISS1 122 111U I

4、SU ISKK111221()1(1)U KIISU ISKKAXaxU1U2I1I2IE1E2101.靠電磁感應(yīng)傳遞的能量占總能量的（1-1/K);2.從電路直接輸送的能量占1/K。分析：分析：當(dāng)當(dāng)K=1時(shí)，能量全部靠時(shí)，能量全部靠電路導(dǎo)線傳遞電路導(dǎo)線傳遞過來；過來； 當(dāng)當(dāng)K=2時(shí)時(shí), 和和 各占一半，二次側(cè)從繞組中各占一半，二次側(cè)從繞組中間引出間引出，I = I1，繞組中公共部分的電流沒有減，繞組中公共部分的電流沒有減少，省銅效果不明顯；少，省銅效果不明顯； S 2S 2當(dāng)當(dāng)K=3時(shí)時(shí), = (2/3) S2 , = (1/3)S2 ,電路傳輸?shù)碾娐穫鬏數(shù)哪芰可伲扛袘?yīng)輸送的能量多，且能

5、量少，而靠感應(yīng)輸送的能量多，且I = 2I1，公公共部分繞組電流增加了，共部分繞組電流增加了，導(dǎo)線要加粗導(dǎo)線要加粗。S 2S 22.1.自耦變壓器n 電壓、電流、功率111221()1(1)U KIISU ISKK1 122 111U ISU ISKK11U1 220VU20V自耦變壓器調(diào)壓過程自耦變壓器調(diào)壓過程250V0250VU1U2 220V50V250V0U1U2 220V 110V250V0U2U1 220V 160V250V0U1U2 220V 220V250V02.1.自耦變壓器n 調(diào)壓器12n 優(yōu)點(diǎn) 省材料、造價(jià)低、外形尺寸小、重量輕2.1.自耦變壓器 無功損耗、有功損耗小，電

6、壓調(diào)整率小N2N2N1N 1NNAA1(1)SUIUISKkAkAkAkA1(1)1(1)ZZKrrK13n 缺點(diǎn) 系統(tǒng)故障時(shí)短路電流大2.1.自耦變壓器 高壓邊與低壓邊有電氣連接，不安全 變比KA小，升壓和降壓的幅度小kAkAkAkA1(1)1(1)ZZKrrK14n 用途 一二次側(cè)電壓比較接近的場合 電壓相近的電力系統(tǒng)2.1.自耦變壓器 調(diào)壓器和起動(dòng)補(bǔ)償器 家用小型交流穩(wěn)壓器內(nèi)的變壓器 三相電機(jī)自耦減壓起動(dòng)箱內(nèi)的變壓器 鐵路電氣化15n 運(yùn)行注意事項(xiàng) 高低壓側(cè)有電的聯(lián)系，為了防止高壓側(cè)單相接地故障引起低壓側(cè)過電壓，應(yīng)把三相自耦變壓器的中性點(diǎn)可靠接地。2.1.自耦變壓器 高低壓側(cè)有電的聯(lián)系，

7、高壓側(cè)遭受雷擊等過電壓時(shí)，也會(huì)傳遞到低壓側(cè)，因此應(yīng)在兩側(cè)都裝上避雷針。 應(yīng)盡量避免突發(fā)的短路情況。 220V 30V190V0V220V 220V 30V30V0V220V 接電源前，將手柄轉(zhuǎn)到零位。16p 自耦變壓器區(qū)別于一般變壓器，原、副邊電路共用一部分線圈，原、副邊電路之間除了有磁的聯(lián)系之外，還有直接的電的聯(lián)系。p 在變壓器容量相同時(shí)，自耦變壓器的線圈容量比雙線圈變壓器小，可節(jié)省硅鋼片和銅線，且效率高。p 可做成任意調(diào)壓的自耦調(diào)壓器，既可用于降壓也可用于升壓。p 因一、二次側(cè)繞組相通，高壓側(cè)的故障會(huì)波及低壓側(cè)，低壓側(cè)要有過電壓的保護(hù)。p 電源端相線和零線不得接反。 2.1.自耦變壓器n

8、特點(diǎn)17在一臺(tái)容量為在一臺(tái)容量為15千安伏的自耦變壓器中，已知千安伏的自耦變壓器中，已知 U1 = 220V，N1 = 500匝。如果要想使輸出電壓匝。如果要想使輸出電壓 U2 = 209V，應(yīng)該在線圈的什么，應(yīng)該在線圈的什么地方抽出線頭？滿負(fù)載時(shí)的地方抽出線頭？滿負(fù)載時(shí)的 I1e 和和 I2e 各等于多少安？各等于多少安？解：解： （1）由公式）由公式，可以知道抽頭處，可以知道抽頭處的圈數(shù)應(yīng)為的圈數(shù)應(yīng)為 （2）自耦變壓器的效率很高，可以認(rèn)為輸出功率等于輸入功率，）自耦變壓器的效率很高，可以認(rèn)為輸出功率等于輸入功率，即：即：n 例題2.1.自耦變壓器1122UNUN22112095004752

9、20UNNU221 115kVAU IU ISe1e11500068.18A220SIUe2e21500071.77A209SIU18n 例題雙繞組變壓器容量SN=500kVA，而自耦變壓器輸出同容量時(shí)的繞組容量（設(shè)計(jì)容量或電磁容量）是多少？（取自耦變壓器的變比1.5）2.1.自耦變壓器解：自耦變壓器的設(shè)計(jì)容量：N1NA11(1)(1)500166.7kVA1.5SSK19n 例題比較同容量的自耦變壓器和雙繞組變壓器的短路電流雙繞組的阻抗Zk=0.05，自耦變壓器變比KA=1.52.1.自耦變壓器解：自耦變壓器的設(shè)計(jì)容量：kAkA11(1)(1)0.050.01651.5ZZKkAkA1160

10、.60.0165IZkk11200.05IZ自耦變壓器：雙繞組變壓器：20n 目的 擴(kuò)大常規(guī)儀表的量程； 將被測回路的高電壓、大電流變換為標(biāo)準(zhǔn)值，利于用標(biāo)準(zhǔn)化和小型化的儀表； 使測量回路與被測系統(tǒng)隔離，以保障工作人員和測試設(shè)備安全； 使二次側(cè)的設(shè)備絕緣水平按低壓設(shè)計(jì)，降低成本； 由互感器直接帶動(dòng)繼電器線圈，為各類繼電保護(hù)提供控制信號(hào)，也可以經(jīng)過整流變換成直流電壓，為控制系統(tǒng)或微機(jī)控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)。2.2.儀用互感器21n 分類和標(biāo)準(zhǔn)2.2.儀用互感器 電壓互感器，其次級(jí)側(cè)額定電壓都統(tǒng)一設(shè)計(jì)成100V； 電流互感器次級(jí)側(cè)額定電流都統(tǒng)一設(shè)計(jì)成5A或1A。 主要性能指標(biāo)是測量精度，要求轉(zhuǎn)換值與被

11、測量值之間有良好的線性關(guān)系。 電壓互感器規(guī)定了0.2、0.5、l.0、3.0等四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí) 電流互感器分為0.2、0.5、l.0、3.0和10.0 五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)分類：電流互感器和電壓互感器22n 電流互感器2.2.儀用互感器23n 電流互感器2.2.儀用互感器p 作用：把被測的大電流通入電流互感器的原邊，變換成副邊的小電流，送到電流表或控制回路。Ai1i2p 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：原邊繞組匝數(shù)少、截面大，串入被測回路；副邊匝數(shù)多、截面小，串接儀表。大電流大電流小電流小電流低壓低壓高壓高壓匝數(shù)少匝數(shù)少匝數(shù)多匝數(shù)多短路工作狀態(tài)24n 電流互感器2.2.儀用互感器p 一二次側(cè)的電流之比稱為電流互感器的額定電流比

12、，Ki1N22N1iINKIN二次側(cè)不允許開路1 1221 mN IN IN I0m1IIm2E 01212NIIN相位數(shù)值誤差25n 電流互感器2.2.儀用互感器n 減小誤差的措施n 使一次側(cè)實(shí)際電流接近額定電流n 當(dāng)一次側(cè)電流較小時(shí)，應(yīng)該增加一次側(cè)線圈匝數(shù)n 減小磁阻n 減小二次回路的負(fù)載阻抗n 減小二次側(cè)的匝數(shù)26n 電流互感器2.2.儀用互感器Ai1i2接地接地27n 電壓互感器2.2.儀用互感器絕緣套管絕緣套管電度表箱電度表箱高壓進(jìn)線柱高壓進(jìn)線柱吸濕器吸濕器高壓出線柱高壓出線柱銘牌銘牌油箱油箱28n 電壓互感器2.2.儀用互感器VU1U2p 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：原邊繞組匝數(shù)多、截面小，并聯(lián)接入

13、被測回路；副邊匝數(shù)少、截面大，串接線圈阻抗大的電壓儀表。p 作用：把被測的大電壓通入電壓互感器的原邊，變換成副邊的小電壓，送到電壓表或控制回路。高壓高壓低壓低壓29n 電壓互感器2.2.儀用互感器1N12N2UNUNp 允許在額定容量下長期工作，不允許超過最大容量p 運(yùn)行時(shí)不能短路。二次側(cè)短路運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)線圈的阻抗大大減小，出現(xiàn)很大的短路電流，使線圈發(fā)熱。一般二次側(cè)用熔斷器p 電壓互感器要接地p 一次繞組接地引出端子p 互感器外殼p 二次回路必須且只能一點(diǎn)接地112u22NUUK UN30u變比誤差：指U2與U1的代數(shù)差值。負(fù)載的大小與所接儀表的數(shù)量有關(guān)，電壓互感器本身有勵(lì)磁電流和漏阻抗壓降存在。這時(shí)，U2U1，出現(xiàn)變比誤差。u相角誤差：U2與U1不同相，相角誤差表