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1、第 1 页 共 9 页电气工程概论辅导资料四主 题： 第一章 电机与电器基础（第 2 节）学习时间： 2013 年 4 月 22 日4 月 28 日内 容：我们这周主要学习第一章第二节的部分内容，主要学习三相变压器，自耦变压器，互感器的知识，要了解变压 器的工作原理、 变压器的 结构、 变压器的应用综述和等值电路，重点掌握变压器的分 类。第一章 电机与电器基础第二节 变换电器1.2.2 三相变压器三相变压器变换的是三相电压。目前世界各国都采用三相输电方式，故三相变压器得到了广泛的应用。1.三相变压器的磁路结构 （1） 三相组式变压器三相组式变压器的各相磁路是彼此独立的，当一次绕组外加三相电压对
2、称时，各相空载电流也对称。每一个一次绕组和二次绕组它们之间相当于三相电路的相电压。一次绕组和二次绕组的电压之比就是三相电路的相电压之比。第 2 页 共 9 页（2） 三相芯式变压器上图是三相芯式变压器磁路演变过程。将三个单相变压器铁芯的一个边叠压在一起，形成图（a ）。当变压器 对称运行时三相主磁通对称，故省去中间铁芯柱，形成图（b）。为了生产工艺方便，将三相 铁芯柱排列在同一平面上，形成图（c ）。三相变压器一、二次侧绕组所对应的相电压的相位总相差 30的倍数。三相芯式变压器具有用料省、结构紧凑、高效 经济的优点，而 组式变压器则具有便于运输、 备用容量小等优 点。2.三相变压器的连接组 三
3、相变压器和三相变压器组可以连接成星形、三角形和曲折形。对应于高压和低压侧分别用 Y、D、Z 和 y、d、z 来表示。当有中性点引出时，用 YN 、 ZN 和 YN 、 ZN 表示。若规定高压侧绕组的某感应线电压相量始终指向钟表的 12 点，则低压侧绕组所对应的感应线电压相量所指的小时数就称为标号。双绕组变压器常用连接组第 3 页 共 9 页3.变压器的并联运行 在现代电力系统中，常采用几台变压器并联运行的方式实现电能的转换。变压器并联运行具有许多优点：可以在不停电的情况下检修故障变压器；合理选择变压器后可减少备用容量；可根据用电量的多少，随时控制并联变压器的个数，以减少总空载损耗，提高功率因数
4、等。变压器并联运行条件：（1）各台变压器的一、二次侧的额定电压相同， 变压器连接组的标号相同。第 4 页 共 9 页（2）各台变压器的阻抗电压相对值相等，各变压器的短路阻抗幅角相等。三相变压器的关联运行示意图1.2.3 自耦变压器自耦变压器在不需要初、次级隔离的场合都有应用，常见的交流（手动旋转）调压器、家用小型交流稳压器内的 变压器、三相 电机自耦减 压起动箱内的变压器等等，都是自耦变压器的应用范例。 随着我国电气化铁路事业的高速发展，自耦变压器（AT）供电方式得到了长足的发展。由于自耦变压器供电 方式非常适用于大容量负荷的供电，对通信线路的干扰又较小，因而被客运专线以及重 载货运铁路所广泛
5、采用。1.自耦变压器的结构在一次绕组上有一抽头，该抽头与公共端之间形成 1、2 次绕组的公共绕组。 这种结构的变压器称为自耦变压器，其结构示意图和等值电路如下图。第 5 页 共 9 页2 优缺点优点：自耦变压器具有较小的电磁容量，因此用料省，体积小，效率高，造价低。由于铜、 铁等材料用量的减少，铜、铁等材料用量的减少，铜损耗、铁损耗和励磁电流也相应减小，因此自耦变压 器的效率一般较高，可达 99%。缺点：自耦变压器变比的减小会使自耦变压器的短路阻抗值减小，短路故障电流增大。 1.2.4 互感器互感器是利用变压器的电磁感应原理，将大电量信号变换为小电量信号以方便测量的一种设备，可分为电流互感器和
6、电压互感器两种。互感器的要功能：1）将大电量按一定比例变成普通仪表可测量的小电流（通常电流互感器的二次绕组电流为 1A、5A，电压互感器的二次 绕组电压为 100V、50V）。2）向继电保护装置的测量系统供电（提供控制信号）。3）实现高电压系统的隔离。1.电流互感器（TA）（1）工作原理第 6 页 共 9 页其中： ,实现通过小电流来测量大电流。)(2112WkI（2）使用注意事项1）电流互感器二次侧绕组绝对不允许开路。如果需要更换电流互感器，需将二次侧短路， 换后在打开。2）电流互感器的二次侧绕组和外壳必须可靠接地，以防止因绝缘击穿而危害人身安全。2.电压互感器(TV)电压互感器按工作原理可
7、分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器。（1）电磁式电压互感器1）工作原理第 7 页 共 9 页其中， ，实现通过小电压来测量大电压。)(1212WkU2）电磁式电压互感器使用时的注意事项：电压互感器的二次 侧绕组绝对 不允许短路。电压互感器的二次 侧绕组 和铁芯必须可靠接地。电压互感器的二次 侧负载 不易接太多，以免降低负载阻抗，影响测量准确度。 2、电容式电压互感器（CVT）第 8 页 共 9 页电容式电压互感器具有结构简单、体积小、成本低等优点，可用于 110-500kV 中性点直接接地系统中的电压测量。其缺点主要是输出容量较小，误差较大。本周要求掌握的内容如下：主要掌握三相变压器，自耦
8、变压器，互感器的工作原理、 变压器的结构、变压器的应用综述和等值电路、优缺点等。习题（一）选择题1三相电能变换可采用两种形式的变压器（ ）。 A三相 变压 器组和三项芯式 变压器B升压变压器和降压变压 器C多绕组变压器和自耦变压 器D干式 变压 器和实验变压 器答案：A2下列的选项中是自耦变压器的优点的是（ ）。A用料省B体积小C造价低D效率低答案：ABC（二）判断题1电压互感器使用时，二次绕组不允许开路。 （错误）2更换损坏的电流互感器时，将二次 绕组断开，更换后再闭合。 （错误）（三）简答题第 9 页 共 9 页1.简述自耦变压器的优缺点。优点：自耦变压器具有较小的电磁容量，因此用料省，体积小，效率高，造价低。由于铜、 铁等材料用量的减少，铜、铁等材料用量的减少，铜损耗、铁损耗和励磁电流也相应减小，因此自耦变压 器的效率一般较高，可达 99%。缺点：自耦变压器变比的减小会使自耦变压器的短路阻抗值减小，短路故障电流增大。2简述互感器的功能。1）将大电量按一定比例变成普通仪表可测量的小电流（通常电流互感器的二次绕组电流为 1A、5A，电压互感器的二次 绕组电压为 100V、50V）。2）向继电保护装置的测量系统供电（提供控制信号）。3）实现高电压系统的隔离。
