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文檔簡介
變壓器的原理和特殊變壓器
變壓器的工作原理變壓器是一種靜止的電氣設備。它是根據電磁感應原理,將某一等級的交流電壓和電流轉換成同頻率的另一等級的電壓和電流的設備,即具有變換電壓、變換電流和變換阻抗的作用,因此無論在電力系統(tǒng)、電氣測量、電子線路還是自動控制系統(tǒng)中都具有廣泛的應用。變壓器的工作原理
在閉合的鐵心上繞有兩個互相絕緣的繞組,它們之間只有磁的耦合,沒有電的聯(lián)系。其中,與交流電源相接的繞組稱為原繞組或一次繞組,簡稱原邊或初級;與用電設備(負載)相接的繞組稱為副繞組或二次繞組,簡稱副邊或次級。單相變壓器原理圖變壓器的工作原理
交流電源電壓u1加到一次繞組后,就有交流電流i1通過該繞組,在鐵心中產生交變的磁通Φ。交變的磁通Φ沿鐵心閉合,同時交鏈一次、二次繞組,在兩個繞組中分別產生感應電動勢e1和e2。如果二次側帶負載,便產生二次電流i2,即二次繞組有電能輸出。單相變壓器原理圖
變壓器的工作原理設主磁通Φ=Φmsinωt,由磁感應定律可得:
變壓器的工作原理一次、二次側繞組內產生的感應電動勢e1、e2的有效值分別為:變壓器的工作原理式中,N1、N2分別為一次二次側繞組的匝數,Φ為主磁通,單位為Wb,在忽略漏磁通及一次繞組導線電阻影響時:
有u1≈e1
則:U1≈E1=4.44fN1Φm二次側開路即空載運行時:
U20≈E2=4.44fN1Φm于是:變壓器的電壓比變壓器的工作原理可見,變壓器一次、二次繞組感應電動勢的大小,正比于各繞組的匝數。因此,只要改變繞組匝數比,就能改變變壓器的輸出電壓。
變壓器的工作原理負載運行
負載運行是指一次繞組接交流電源,二次繞組接負載。
變壓器的工作原理可得到磁動勢平衡方程:變壓器的工作原理由于勵磁電流分量I0很小,所以在額定狀態(tài)下可以忽略不計,則有:其有效值表示式有:變壓器具有變電流的作用,且在額定狀態(tài)下,一次、二次繞組電流之比等于電壓比k的倒數。自耦變壓器如圖所示,是一種自偶變壓器,它只有一個繞組,這個繞組的總扎數為N1接電源,繞組的一部分為N2接負載。電路中各電壓、電流用向量表示,方向如圖所示,這樣一、二次繞組不僅有磁耦合,而且還有電的直接聯(lián)系,自偶變壓器的一、二次繞組電壓之比和電流之比為。
IN1N2+U1-I1-E1+-E2+-
U2+I2
降壓自耦變壓器
自耦變壓器手柄繞組接觸臂
調壓器調壓器等效電路自耦變壓器使用自耦變壓器時應注意以下幾點:
1.原副繞組不能對調使用,如果把電源接到副繞組上,可能燒壞調壓器或使電源短路。一般輸入端有三個接線頭,如圖,在接線時一定要注意。如果使用電源電壓為220V的單相交流電,接入時應連接1號端和3號端。調壓器等效電路
自耦變壓器使用自耦變壓器時應注意以下幾點:
2.連接電源時,1號端必須接中性線,因為原、副繞組有電的直接聯(lián)系。否則,即使滑動觸頭旋在低電壓位置時,當人觸及輸出端的任一端時,都有觸電的危險。因此規(guī)定:自耦變壓器不允許用作安全變壓器,安全變壓器一定要用雙繞組的。
自耦變壓器使用自耦變壓器時應注意以下幾點:
3.接通電源時,先將滑動觸頭旋至零位,接通電源后再逐漸轉動手柄,將輸出電壓調到所需的數值。用后,還應將滑動觸頭再調回到零位。
儀用互感器是在交流電路中,專供電工測量和自動保護裝置使用的變壓器。
儀用互感器的作用擴大測量儀器的量程;為高電壓電路的控制、保護裝置及設備提供所需的低電壓、小電流,同時可使儀表設備與高壓電路相隔離,保證儀表設備和工作人員的安全,并可使儀表設備的結構簡單,價格低廉。
常見的儀用互感器電壓互感器電壓互感器圖a)結構
b)符號
電壓互感器
(1)電壓互感器的低壓側(二次側)不允許短路,故在高壓側(一次側)應接入熔斷器進行保護。
(2)為防止電壓互感器高壓繞組絕緣損壞,使低壓側出現高電壓,電壓互感器的鐵心、金屬外殼和二次繞組的一端必須可靠接地。使用電壓互感器,應注意:
電流互感器電流互感器,它是利用變壓器變換電流的作用,將大電流變換成小電流的升壓變壓器。它的一次繞組導線較粗,匝數很少,有時只有一匝,與被測量電路負載串聯(lián)。二次繞組導線較細,匝數較多,接在電流表或其他保護測量裝置的反應電流大小的線線圈上。電流互感器根據變壓器的工作原理,電流互感器的一次電流和二次電流,與其匝數成反比,即:a)結構
b)符號
電流互感器式中:ki稱為電流互感器的電流比。通常電流互感器二次額定電流設計成標準值5A安或1A.
電流互感器
(1)電流互感器工作時二次側繞組不允許開路。為此在電流互感器二次電路中不允許裝設熔斷器,在二次電路中拆裝儀表時,必
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