第6章 变压器 - 图文

自耦变压器的缺点在于：原、副边绕组电路直接连在一起，高压侧的电气故障会波及到低压侧，很不安全，因此，它对内部绝缘与过电压保护的要求较高，使用时必须正确接线，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型式。

自耦变压器有单相的也有三相的。与讨论双绕组电力变压器一样，对单相自耦变压器运行时电磁关系等的分析方法及结论，也适用于对称运行的三相自耦变压器的每一相。 6.4.2互感器

直接测量大电流或高电压是比较困难的。在交流电路中，常用特殊的变压器把高电压转换成低电压、大电流转换成小电流后再测量。这种特殊的变压器就是互感器。使用互感器可以使测量仪表与高电压隔离从而保证人身和仪表安全；可以扩大仪表量限，便于仪表的标准化。

１．电压互感器

电压互感器实质上就是一台降压变压器，它将高电压转换成低电压以供测量，也可作为控制信号使用。电压互感器副边的额定电压一般为100V。

电压互感器接线图如图7-17所示。原边绕组并联接人主线路，被测电压为U1。副边电压为U0，副边绕组接的电压表或功率表的电压线圈的阻抗很大，实际副边绕组近似为开路。因此，电压互感器是一个近似空载运行的单相降压变压器。为了安全，铁心及副边绕组一端必须接地。

图6-11 电压互感器接线图

采用单相变压器的分析方法来分析电压互感器可知，不计漏阻抗压降，电压互感器原边被测电压U；与副边实际测量得到的电压U0之间的关系为：

U1＝KU2 （6-70） K是电压互感器的变压比，是个常数，K＝N1，N1为原边绕组匝数，N2为副边绕组匝N2数。可见，电压互感器副边电压数值乘以常数K就是原边被测电压的数值。测量的电压表按

KU2来刻度，就可直接从表上读出被测电压的数值。

实际上的电压互感器，原、副边都有漏阻抗压降，因此，原、副边电压数值之比只是近似为常数Ｋ，误差必然存在。电压互感器的误差有电压误差（数值大小的误差）和相位误差。根据误差的大小分为0.2，0.5，1.0，3.0几个等级，每个等级的允许误差可查阅有关技术标准。

电压互感器使用时必须注意以下3个问题：

（1）副边不许短路。电压互感器正常运行时接近空载，如副边短路，则电流变得很大，使绕组过热而烧毁。

（2）铁心及副边绕组一端接地。

（3）副边接的阻抗值不能太小。否则原、副边电流都将增大，使原、副边漏阻抗压降增加，误差加大，降低电压互感器的精度等级。

2．电流互感器

电流互感器实质上是一台升压变压器，它将大电流转换成小电流，送到电流表或功率表的电流线圈以供测量，也可作为控制信号使用。电流互感器副边的额定电流一般为5A或1A。

电流派器接线图如图7-18所示。原边绕组串联接人主线路，被测电流为I1。副边电流为I2，副边绕组接内阻很小的电流表或功率表的电流线圈，实际副边近似为短路。因此，电流互感器是一个近似短路运行的单相升压变压器。为了安全，铁心及副边绕组一端必须接地。

图6-12 电流互感器接线图

采用单相变压器的分析方法来分析电流互感器可知，忽略励磁电流，电流互感器原边被测电流I1与副边实际测量得到的电流I2之间的关系为：

I1＝1I2 （6-71） KＫ是电流互感器的变压比，是一个常数，K＝N1/N2，N1为原边绕组匝数，N2为副边绕组匝数。可见，电流互感器副边电流数值上乘以常数天就是原边被测电流的数值。用来测量的电流表按 人来刻度，就可直接从表上读出被测电流的数值。

实际上的电流互感器中，励磁电流不可能为零，因此，原、副边电流数值之比只是近似

为常数公误差必然存在。电流互感器的误差有电流误差（数值大小的误差）和相位误差。根据误差的大小，电流互感器分为以下几个等级：0.2，0.5，1.0，3.0和10.0，每个等级的允许误差可查阅有关技术标准。

电流互感器使用时必须注意以下3个问题：

（1）副边不许开路。电流互感器正常运行时接近短路，如副边开路，则原边被测的主线路电流就成为励磁电流，它比正常工作时的励磁电流大几百倍，这样大的励磁电流会造成电流互感器的铁磁损耗急剧上升，使它过热甚至烧毁绝缘，会造成电流互感器的副边出现很高的电压，不但击穿绝缘，而且危及操作人员和其他设备安全。

（2）铁心及副边绕组一端接地。

（3）副边回路串人的阻杭值不能超过有关技术标准的规定。这是因为，如果副边回路串人的阻抗值过大，则副边电流变小，而原边电流（主线路电流）不变，造成励磁电流增大，使误差加大，降低电流互感器的精度等级。

技能训练一： 小型变压器绕制

一、 训练目的

1.现场展示实训室各种型号的小型变压器，让学生观摩并大概从外观上认识变压器。

2.引领学生学习小型变压器的结构、设计与绕制方法等基本知识点。 3.引领学生完成小型变压器的绕制。

4.引领学生学会小型变压器的常见故障排除与性能测试。

5.学生自主分组训练项目：“小型变压器的绕制”、“小型变压器的故障排除与性能测试”。

6.总结归纳小型变压器的设计、绕制、测试及排故的知识与技能，每人写出项目报告。

二、 训练过程

1. 小型变压器的绕制实施。 操作步骤： 1）记录原始数据

在拆卸铁芯前及拆卸过程中，必须记录下列原始数据，作为制作模芯及骨架、选用线规、绕制绕组和铁芯装配等的依据。

（1）铭牌数据：容量；相数；一、二次电压；联结组；绝缘等级等。

（2）绕组数据：导线型号、规格；绕组匝数；绕组尺寸；绕组引出线规格及长度；绕组质量等。

测量绕组数据的方法是：①测量绕组尺寸；②测量绕组层数、每层匝数及总匝数；③测量导线直径，应取绕组的长边部分，烧去漆层，用棉纱擦净，对同一根导线应在不同位置测量三次，取其平均值。

2）拆卸铁芯

拆卸铁芯前，应先拆除外壳、接线柱和铁芯夹板等附件。不同的铁芯形状有不同的拆卸方法，但其第一步是相同的，即用螺钉旋具把浸漆后黏合在一起的硅钢片插松。

3）制作模芯及骨架

在绕制变压器绕组前，应根据旧绕组和旧骨架的尺寸制作模芯和骨架；也可根据铁芯尺寸、绕组数据和绝缘结构，设计和制作模芯和骨架。小型变压器一般都把导线直接绕制在绝缘骨架上，骨架成为绕组与铁芯之间的绝缘结构。导线线径较大的绕组，则采用模芯绕制绕组，并用绝缘材料如醇酸玻璃丝、漆布等包在铁柱上，作为绕组与铁芯之间的绝缘层。为此，模芯及骨架的尺寸必须合适、正确，以保证绕组的原设计要求及绕组与铁芯的装配。

4）绕制绕组

绕组绕制的工艺，是决定变压器质量的关键。小型变压器绕组的绕制，一般在手摇绕线机或自动排线机上进行，要求配有计数器，以便正确地绕制与抽头。绕组的绕制质量要求是：导线尺寸符合要求；绕组尺寸与匝数正确；导线排列整齐、紧密和绝缘良好。

5）绝缘处理

小型变压器的绕组绕制完成后，为了提高绕组的绝缘强度、耐潮性、耐热性及导热能力，必须经过浸没绝缘漆处理。要求浸漆与烘干严格按绝缘处理工艺进行，以保