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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电器设备及控制技术,电器设备及控制技术,课题一 变压器知识及技能训练,项目1,变压器的基本构造和基本工作原理,项目2,三相变压器的绕组连接*,项目3,单相变压器的空载、短路及负载运行,项目4,互感器,项目5,电焊变压器,课题二 异步电动机知识及技能训练,项目6,三相异步电动机的结构与工作原理,项目7,三相异步电动机定子绕组,项目8,三相异步电动机的启动与调速,项目9,三相异步电动机的制动,项目10,单相异步电动机的构造和工作原理,电器设备及控制技术,课题三 直流电机知识及技能训练,项目11,直流电机的工作原理及结构*,项目12,直流发电机的运行特性,项目13,直流电动机的机械特性*,项目14,直流电动机的控制,项目15,直流电机的换向,课题四 同步电动机知识及技能训练,项目16,同步电动机,课题五 常用控制电机知识及技能训练,项目17,测速发电机,项目18,伺服电动机,课题六 常用低压电器知识及技能训练,项目19,常用低压电器,电器设备及控制技术,课题七 三相异步电动机的控制电路知识及技能训练,项目20,简单电气控制电路的绘制与识图,项目21,三相异步电动机单方向旋转控制电路,项目22,三相异步电动机可逆旋转控制电路,项目23,三相异步电动机降压启动控制线路,项目24,三相异步电动机电气制动控制线路,项目25,三相双速异步电动机控制电路,课题八 常用典型生产机械的电气控制原理分析及技能训练,项目26,电动葫芦的电气控制,项目27,X62W,型万能铣床的电气控制*,项目28,T68,型卧式镗床电气控制,变压器的基本构造和基本工作原理,一、能力目标,二、使用的设备,S9-80/10,电力变压器一台、各种小型变压器若干,三、项目要求,1熟悉变压器的用途和种类,（1）电力变压器 在电力系统中，用来输送和分配电能，按其功能不同可分为升压变压器、降压变压器和配电变压器等。,变压器的基本构造和基本工作原理,（,2,）仪用变压器,用于测量和继电保护用。,（,3,）专用变压器,有整流变压器、小容量控制变压器（脉冲、变频）和电子设备中作为电源、隔离、阻抗匹配等小容量变压器。,（,4,）特殊用途变压器,如电炉变压器、电焊变压器等。,（,5,）试验变压器,供电气设备的耐压试验用。,按相数分为单相、三相、多相变压器；按冷却方式分为干式、油浸式和充气式变压器。,变压器的基本构造和基本工作原理,2,熟悉变压器的结构组成,变压器的基本结构主要是铁心和绕组两大部分。下面以油浸式电力变压器为例，扼要介绍变压器主要部件及其主要附件等。（见图,1-1,）,（,1,）绕组,绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成，也有用铝箔或铜箔绕制的。接电源的绕组称一次绕组；接负载的绕组称二次绕组。按绕组绕制的方式不同，可分同心绕组和交叠绕组两种类型。（见图,1-2,、,1-3,）。,变压器的基本构造和基本工作原理,图,1-1,油浸式电力变压器,1,信号温度计；,2,吸湿器；,3,储油柜；,4,油表；,5,安全气道；,6,气体继电器；,7,高压套管；,8,低压套管；,9,分接开关；,10,油箱；,11,铁心；,12,绕组,；,13,放油阀门,变压器的基本构造和基本工作原理,图,1,-,2,同心绕组,图,1,-,3,交叠绕组,1,高压绕组；,2,低压绕组,1,低压绕组；,2,高压绕组,；,3,铁心；,4,铁轭,变压器的基本构造和基本工作原理,（,2,）铁心,铁心是主磁通的通道，也是器身的骨架。为了提高铁心导磁能力，使变压器容量增大，体积减小，效率提高，采用性能好的导磁材料是很关键的。铁心常用硅钢片叠装而成，热轧硅钢片厚度有,0.35,mm,和,0.5,mm,两种，片间涂覆绝缘漆。冷轧硅钢片比热轧的性能更好，磁导率高而损耗小，但工艺性较差，导磁有方向性且价格贵，多用于大型变压器中。电力变压器全部都已采用冷轧硅钢片，厚度有,0.35,mm,、,0.30mm,和,0.27,mm,多种，越薄质量越好。铁心因线圈的位置不同，可分成心式和壳式两类（见图,1-4,），心式指线圈包着铁心，结构简单，装配容易，省导线，适用于大容量、高电压，所以电力变压器大多采用三相心式铁心（见图,1-5,），壳式是铁心包着线圈，铁心易散热，用线量多，工艺复杂，除小型干式变压器外很少采用。,变压器的基本构造和基本工作原理,图,1-4,芯式与壳式铁心,图,1-5,三相芯式铁心形成过程,(,a),芯式,；,(,b),壳式,(,a),四铁心柱；,(,b),三铁心柱立体式；,(,c),三铁心柱平面式,变压器的基本构造和基本工作原理,3,掌握常用变压器的铭牌数据的含义,（,1,）型号,型号表示变压器的结构特点、额定容量（,kVA,）,和高压侧的电压等级（,kV,）,（,2,）额定电压,U,N,一次侧额定电压是指它正常工作时的线电压，它是由变压器的绝缘强度和允许发热条件所规定的。二次侧额定电压是指一次侧额定电压时，分接开关位于额定电压位置上，二次侧空载时的线电压，单位是,V,。,变压器的基本构造和基本工作原理,（,3,）额定电流,I,N,额定电流是指在某环境温度，某种冷却条件下允许规定的满载线电流值。当环境温度和冷却条件改变时，额定电流也应变化。额定电流的大小主要由绕组绝缘和散热条件限制。例如，干式变压器加风扇散热后，电流可提高,50%,。我国规定变压器的环境温度是,40,0,C,。,（,4,）,额定容量,S,N,额定容量的单位为,kVA,，,也称视在功率，表示在额定工作条件下变压器的最大输出功率，而满负荷时实际的输出功率为：,P,2,S,N,cos,2,。,当然，,S,N,也和,I,N,一样受到环境和冷却条件的影响。,单相时：,S,N,U,2N,I,2,N,三相时：,S,N,U,2,N,I,2,N,变压器的基本构造和基本工作原理,（,5,）温升,温升是变压器额定工作条件下，内部绕组允许的最高温度与环境温度之差，它取决于所用绝缘材料的等级。绕组的最高允许温度为额定环境温度加变压器额定温升，如,40,65,105,C,，,为,A,级绝缘的耐热温度。这时变压器油面的最高温度为,40+55,95,C,，,一般上层油温应工作在,85,C,以下，以控制油的老化不致太快。,变压器的基本构造和基本工作原理,四、变压器的基本工作原理：,图,1-6,为变压器的示意图，它表示变压器在不同电路图中的代表符号。从图,1-6,（,a,）,可见，最简单的变压器是由一个作为磁路的闭合铁心和绕在铁心柱上的两个或两个以上的独立绕组所组成。变压器的工作是通过电磁感应原理，来传递电能或传输讯号的。由图,1-7,表明，接入电源的线圈称一次绕组，与其相关的电磁量均加下角标,“1”,表之。图中与负载相接的线圈称二次绕组，其电磁量加下角标,“2”,表之。,变压器的基本构造和基本工作原理,图,1-6,变压器的示意图,图,1-7,变压器的工作原理图,(,a),用于原理图中；,(,b),用于接线图中,(c),用于示意图中,变压器的基本构造和基本工作原理,当一次侧绕组接到交流电源时，绕组中流有电流,i,1,并在铁心中产生交变磁通,。,若忽略绕组的漏磁影响，根据电磁感应定律，可列出下面的瞬时值方程式,u,1,e,1,N,1,（,1,1,）,u,2,e,2,N,2,（,1,2,）,则,（,13,）,三相变压器的绕组连接,一、能力目标,二、使用的设备及仪器,三相调压器、三相变压器、交流电压表、开关、熔断器、连接导线等。,三、项目要求,1三相变压器相间极性和一、二次侧极性的测定,（1）极性测定,1）,用万用表电阻挡测量12个出线端通断情况及电阻的大小，找出三相变压器高压绕组的六个端头，暂标记为,U1、V1、W1；U2、V2、W2。,然后按图2-1接线，将,V2、W2,两端用导线连接。,三相变压器的绕组连接,图2-1 相间极性的测定,U1,U2,V1,V2,W2,W1,Q,三相变压器的绕组连接,2,）在,U,相施加低电压，约,U,N,的,50,左右，用电压表测量、及间电压，若，则说明,V,、,W,两相首端为同名端，标号正确。若，则说明,V,、,W,两相首端为异名端，标号是错误的，应更换标号及连接端头。,3,）用同样的方法，在,V,相施加低电压，决定,U,、,W,相间极性。相间极性确定后，把高压绕组首末端作正式标记。,三相变压器的绕组连接,（,2,）测定三相变压器高、低压绕组极性,1,）在定好一次侧极性后，暂定二次侧的六个标记,u1,、,v1,、,w1,、,u2,、,v2,、,w2,并按图,2-2,接线，此时一、二次侧都为,Y,形连接，两中点间用导线连接。,2,）在高压边加三相电压，约为,50%,U,N,用电压表分别测量、。若时，则和同相位，,U1,、,u1,端点极性相同，标之为同名端，用,“”,表示。若，则,和反相位，,U1,、,u1,端点极性相反，称为异名端。,3,）用同样的方法观察,与、的关系以确定,V,相的同极性端，观察与、的关系以确定,W,相的同极性端。,三相变压器的绕组连接,三相变压器的绕组连接,三相变压器的绕组连接,2,校验,连接组,按图,2-3,所示进行接线。用导线将,U1,、,u1,端连在一起，将三相调压器调到其输出电压,100,V,左右。根据连接组的电压向量图可知：,式中,为变压器的线电压比,若实测结果与计算结果相同，则表明该变压器连接组别为,Y,，,yo,。,三相变压器的绕组连接,四、原理说明,1,变压器绕组的极性,变压器绕组的极性是指变压器一次侧、二次侧绕组在同一磁通作用下所产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。在图,2,-,1,中，铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过，在任何某个瞬间，电动势都处于相同极性（如正极性）的线圈端就称同名端；而另一端就成为另一组同名端，它们也处于同极性（如负极性）。不是同极性的两端就称为异名端。例如在交变磁通的作用下，感应电动势,1,U,与,2,U,的正反向所指的,1,U2,、,2U2,是一对同名端，而,1,U1,与,2,U1,也是同名端。应该指出没有被同一个交变磁通所贯穿的线圈，它们之间就不存在同名端的问题。,三相变压器的绕组连接,同名端的标记有好几种，例如用星号,“,*,”,或,“,”,来表示，在互感器绕组上常用,“+”,和,“,-,”,来表示（并不表示真正的正负意义）。,（,1,）直观法,因为绕组的极性是由它的绕制方向决定的，所以可以用直观法判别它们的极性，如图-,4,和图-,5,所示。如果从绕组的某端通入直流电，产生的磁通方向一致的这些端点就是同名端（右手螺旋法则判别）。,三相变压器的绕组连接,(,a),(,b),图,2,-,4,绕组的极性,图,2,-,5,绕组的串联,(,a),正向串联；,(,b),反相串联,三相变压器的绕组连接,（,2,）测试法,如果无法观察到绕组的绕制方向（如绕组密封在内部），只能借助仪表来测试。,）电压表法,如图,2,-6所示，测出电压,U,2,和,U,3,，,如果,U,3,U,1,U,2,，,则是正向串联，,1,U1,与,2,U1,是异名端；如果,U,3,U,1,-,U,2,，,则是反向串联，,1,U1,与,2,U1,是同名端。,）检流计法如图-,7,所示，为检流计（检流计指针偏向电流流入的一端）。,当合上开关，如电流向下，说明这时,1,U1,与,2,U1,都处于高电位，所以它们是同名端。,三相变压器的绕组连接,图,2,-,6,电压表法,图,2,-,7,检流计法,三相变压器的绕组连接,3,三相变压器及连接组别,三相交流电由三个单相变压器连接组成，称为三相组式变压器。但大多数均采用三相合为一体的三相心式变压器，因为它体积小，经济性好，如图-,8,所示。,（,1,）三相变压器的磁路结构,1,）三相组式变压器的磁路,如图-,8,（）所示，它的三个单相变压器铁心磁路是各自独立的，只要三相电压平衡，则磁路也是对称一样的，每只变压器可作为单相变压器来分析。,三相变压器的绕组连接,图2-8三相变压器,(,a),三相组式变压器；(,b),三相心式变压器,(,a),(,b),三相变压器的绕组连接,2,）三相心式变压器的磁路,三相心式变压器有三个铁心柱，供三相磁通,U,、,V,、,W,分别通过。在三相电压平衡时，磁路也是对称的，总磁通,U,V,W,0,，,所以就不需要另外的铁心来供通过。类似于三相对称电路中省去中线一样，这样就大量节省了铁心的材料，如图-,8,所示。但由于中间铁心磁路短一些，造成三相磁路不平衡，使三相空载电流也略有不平衡，但大变压器的空载电流,I,0,很小，影响不大。,三相变压器的绕组连接,（,2,）绕组的首尾判别,1,）三相绕组的首尾判别,三相绕组之间有个首尾判别的问题，判别的准则是：磁路对称，三相总磁通为零。如果一次侧一相首尾接错，会破坏三相磁通的相位平衡，即,0,，结果磁通就不能从铁心中返回，而要从空气和油箱中绕走，如图,2-9,所示。这就使磁阻大大增加，使空载电流也随之增加，尤其是反接的一相空载电流,I,0,更大，后果是严重的，所以绝不允许接错首尾。,三相变压器的绕组连接,图,2,-,9,三相磁通不对称时的路径（一次测一相接反）磁通相量图,三相变压器的绕组连接,首尾的判别方法如图,2,-,10,所示。如图,2,-,10,（,a,）,中接法，先假设,1,U1,是首端，外加电压,U,1,后，测得电压,U,2,0,，,则说明,1,U1,与,1,V1,都是首端。如图,2,-,10,（,b,）,中接法，测得电压,U,2,U,1,则说明被连接的,1,V2,是尾端。因为前者接法使磁通自成一回路，,W,相绕组中磁通,0,，所以电压,U,2,0,。,而后者,U,、,V,两相的磁通都通入到,W,相中，则,W,相感应出电压等于,U,、,V,两相之和。,同理，把,W,相与,V,相交换，同样可测出,W,相的首、尾端。只有正确判别了三相绕组的首尾，才可进一步探讨三相绕组的两种连接方法星形（,Y,）,接法和三角形（）接法。,三相变压器的绕组连接,图2-10三相绕组的首尾判别 (,a),顺接时；(,b),反接时,(,a),(,b),三相变压器的绕组连接,2,）星形接法,在电工基础中就曾讲过星形接法，它把三相绕组的尾连在一起构成中性点,N,，,三个首端接三相电源，如图,2,-,11,所示。一次侧是星形接法，接在三相电源上，因此电压总是对称平衡的，但由于中间相磁路略短，阻抗较大而该相空载电流,I,0,略小（有中线时更明显），这是正常的。但如果首尾接反，磁路将严重不对称，则会出现空载电流,I,0,上升，,三相变压器的绕组连接,图,2,-,11,星形接法的电路图和相量图,(,a),电路接线图；,(,b),正确时的相量图；,(,c),二次测一相接反时的向量图,三相变压器的绕组连接,3,）三角形接法,它是把三相绕组的各相首尾相接构成一个闭合回路，把三个连接点接到电源上去，如图,2-12,所示。因为首尾连接的顺序不同，可分为正相序和反相序两种接法。与星形接法一样，如果一次侧有一相首尾接反了，磁通也不对称，就会同样出现空载电流,I,0,急剧增加，比星形接法还严重，这是不允许的。,二次侧绕组正确接法时，闭合回路的三相电动势之和为零，即,U,V,W,0,，,所以也就不产生环流，如图,2-13(,b),所示。电动势相量图是闭合的，即 ,0,，这时任意打开回路中一个接点，测量该接点两端所得的电压，称为三角形的开口电压，其值应该为零。,三相变压器的绕组连接,图,2,-,12,一次测绕组三角形接法电路图和相量图,(,a),反相序接线图；,(,b),反相序连接时的向量图；,(,c),正相序连接时的向量图,三相变压器的绕组连接,如果其中一相接反，如图,2,-,14,所示，电动势的相量图是不闭合的，即 ,0,，而是 ,E,2U,2W,2,，,它将在闭合回路中产生很大的环流，情况比二次侧两相短路还严重（因为电压增大一倍），所以是绝不允许的。因此，只要测量一下三角形接法的开口电压是否为零，就可以断定二次侧三角形接法是否接对了。,三相变压器的绕组连接,图,2,-,13,二次测绕组的三角形接法,(,a),正相序接线图；,(,b),一、二次测电动势相量图,图,2,-,14,二次测绕组一相接反的情况,(,a),接线图；,(,b),一、二次测电动势相量图,三相变压器的绕组连接,（,3,）三相变压器绕组的连接组别,变压器的一次侧、二次侧都可以有三角形或星形两种接法，一次侧绕组三角形接法用,D,表示、星形接法用,Y,表示、有中线时用,YN,表示；二次侧绕组分别用小写,d,，,y,和,yn,表示。根据不同的需要，一次侧、二次侧有各种不同的接法，形成了不同的连接组别，也反映出不同的一次侧、二次侧的线电压之间的相位关系。两台三相变压器并联，如果它们的一次侧、二次侧电压大小一样，但相位不同，不能并联，要求它们的连接组别一样才能并联，从而说明连接组别判别的重要性。,单相变压器的空载、短路及负载运行,一、能力目标,二、使用的设备及仪器,调压器、单相变压器、电流表、电压表、功率因数表、负载阻抗、开关、熔断器。,三、项目要求,1,变压器变压比的测定,（,1,）根据电路图（见图,3,-,1,）高压绕组接电源，低压绕组开路。,（,2,）在调压器处于零位时合上电源开关，调节调压器使高压绕组的电压约为高压边额定电压的,50,，测量一二次侧电压。,单相变压器的空载、短路及负载运行,（,3,）调节调压器改变电压，在上述电压附近再读取两组数据。,2,变压器空载试验,（,1,）根据电路图（见图,3,-,2,）低压边接电源，高压边开路。,（,2,）在调压器处于零位时合上电源开关，调节调压器使其输出电压为变压器高压侧额定电压的,1.1,倍，读取被试变压器空载电压,U,0,、,空载电流,I,0,和空载功率,P,0,的数据。,（,3,）,读取,1.0 0.9 0.8 0.65 0.5,倍额定电压时的上述各量。,单相变压器的空载、短路及负载运行,图,3,-,1,变比测定接线图,单相变压器的空载、短路及负载运行,3,变压器短路试验,（,1,）根据电路图（见图,3,-,3,）高压边接电源，低压边用较粗导线短接。,（,2,）在调压器位于零位时合电源开关,Q,，,逐渐升高调压器输出电压，使短路电流,I,K,1.2,I,N,迅速读取,5,组短路电压,U,K,和短路功率,P,K,数据，,cos,。,单相变压器的空载、短路及负载运行,单相变压器的空载、短路及负载运行,4,cos,0.8,（,感性）时的负载测定,（,1,）根据电路图（见图,3,-,4,）负载阻抗为可调的，为了保持功率因数不变，须接入功率因数表监视。,(2),先将负载阻抗调至最大，调节外加电压，使,U,1,U,1N,，,闭合负载端开关，使变压器带上负载，保持原边电压不变，逐渐增加负载电流，在,01.1,I,N,范围内读取,I,2,、,U,2,共,67,点,单相变压器的空载、短路及负载运行,单相变压器的空载、短路及负载运行,四、原理说明,1,变压器的空载运行,变压器一次侧加额定电压，二次侧开路即为空载运行，其原理图（见图,3,-,5,a,）,所示。,（,1,）漏磁通及其产生的电压降,实际变压器是存在电阻、漏磁通和铁耗的（铁心中的涡流、磁滞损耗）。空载电流激励的磁通分为两部分，大部分通过铁心同时与一次侧、二次侧绕组交链，这些称为主磁通，其幅值用,m,来表示，他在一次侧、二次侧绕组中感应出电动势,E,1,，,E,2,，,另一小部分只通过一次侧绕组周围的空间形成闭路，称为漏磁通，用,S1,表示。,单相变压器的空载、短路及负载运行,他在一次侧线圈中产生的感生电动势称为漏抗电动势,E,S1,，,对应的漏电抗用,X,S1,表示。由于漏磁通,S1,很小，这占主磁通的千分之几，所以对应的漏抗电动势,E,S1,也是很小的，有时可以忽略不记。一次侧等效电路图（见图,3,-,5,b,）,所示这时电压平衡方程式为：,r,1,j X,S1,j X,1,r,1,-,Z,S1,-,（,3,-,1,）,式中,Z,S1,r,1,jX,S1,为一次侧的漏阻抗；,r,1,为一次侧绕组电阻；,一为一次侧主磁通感应电动势,Z,S1,为一次侧漏阻抗电压。,单相变压器的空载、短路及负载运行,从图,3,-,5(,b),和式（,3,-,1,）可看出，漏阻抗电压的存在会使,E,1,下降，当,Z,S1,较小时可以忽略。如用有效值表示（只计大小，不计相位），则有方程：,U,1,E,1,U,02,E,2,（,3,-,2,）,单相变压器的空载、短路及负载运行,图3-5实际变压器（有漏磁）空载运行图 图3-6实际变压器空载相量图,(,a),原理图；(,b),初级等效电路,单相变压器的空载、短路及负载运行,（,2,）励磁电流,I,0,和空载损耗,P,0,实际变压器的铁心中有铁耗（磁滞与涡流损耗），它会消耗一部分输入功率。如图,3,-,6,所示。这时就有：,I,0P,=,I,0,I,0Q,=,I,0,(3,-,3),空载损耗则为：,P,0,U,1,I,0,U,1,I,0Q,（,3,-,4,）,（,3,）空载相量图,如图,3,-,6,所示。,单相变压器的空载、短路及负载运行,2,负载运行,（,1,）原理图及电压方程式,单相变压器负载运行原理图如图3-7所示，它的二次侧可简化成图3-8所示的等效电路图，因一次侧等效电路和空载时一样，这里只分析二次侧等效电路。对照前面空载运行的分析，,r,2,、X,S2,是二次侧绕组的电阻和漏电抗，可以得到一次侧、二次侧电压方程式为：,单相变压器的空载、短路及负载运行,由式（,3,-,5,）可见：,1,）当输入电压,U,1,不变时，因，因此输出电压,U,2,的稳定性主要由,Z,S1,、,Z,S2,决定，当负载电流,I,2,上升时，如,Z,S1,、,Z,S2,大，则输出电压,U,2,下降就快，不稳定；如,Z,S1,、,Z,S2,小，则输出电压,U,2,就较稳定。,2,）二次侧电路的功率因数主要由负载,Z,fz,决定，与变压器关系不大，所以变压器也不设这个参数。,单相变压器的空载、短路及负载运行,图3-7单相变压器负载运行图 图3-8二次测等效电路,单相变压器的空载、短路及负载运行,（,2,）磁动势平衡方程式及电流比,由式（,3,-,2,）可知，当时 ，,即 ，只要输入电压,U,1,不变，主磁通就,m,不会变。空载时，,m,是一次侧励磁电流,I,0,产生的；负载时，输入电压,U,1,不变，,m,仍不会变，但他是由一次侧电流,I,1,和二次侧电流,I,2,共同产生的。所以磁动势平衡方程式为：,单相变压器的空载、短路及负载运行,式中 ，为一次侧电流中的负载分量。,如果忽略空载励磁电流,I,0,，,则式（,3,-,7,）变为：,式（,3,-,8,）说明：当,I,0,不大时，可以近似看成,I,1,与,I,2,大小上相差,K,倍，相位上几乎相差,180,。,单相变压器的空载、短路及负载运行,（,3,）负载运行相量图,变压器负载运行相量图如图,3,-,9,所示,图,3,-,9,负载（感性）时的相量图,单相变压器的空载、短路及负载运行,3,变压器的外特性,变压器一次测输入额定电压和二次测负载功率因数一定时，二次测输出电压与输出电流的关系称为变压器的外特性，也称为输出特性。通常用曲线表示，如图,3,-,10,所示。从负载运行方程式（,3,-,5,）知道：,单相变压器的空载、短路及负载运行,图,3,-,10,变压器的外特性,图,3,-,11,容性负载对,U,2,的影响,(,a),感性负载时的,U,2,；,(b),容性负载时的,U,2,单相变压器的空载、短路及负载运行,当二次测感性负载电流,I,2,增加时，由于漏阻抗,Z,S1,、,Z,S2,的影响，使输出电压下降。但如果负载的性质变成容性时，情况就大不一样了。可以从图,3,-,11,看出，在相同的,E,2,，,I,2,情况下，因为,I,2,的相位超前了,U,2,，,反而使,U,2,增大了，而且,I,2,越大，,U,2,也越大。如图,3,-,10,所示，当负载容性时，外特性是上翘的；而负载感性时，外特性是下降的。也就是说容性电流有助磁作用，使,U,2,上升；而感性电流有去磁作用，使,U,2,下降。这也说明了二次测功率因素对外特性影响很大，其实质是去磁和助磁不同作用所致。,单相变压器的空载、短路及负载运行,4,电压调整率,一般情况负载都是电感性的，所以变压器输出电压,U,2,是随输出电流,I,2,的增加而略有下降的，下降的程度与,Z,S1,、,Z,S2,及,cos,有关，通常用电压调整率来表示电压变化的程度：,式中,U,2N,变压器二次测输出额定电压（即二次测空载电压,U,02,）,U,2,变压器二次测额定电流时的输出电压。,互感器,一、能力目标,二、使用的设备及仪器,电流互感器、电压互感器、钳形电流表（,T301,型）。,三、项目要求,1熟悉互感器的用途和种类,（1）电流互感器，外形见图4-1。,（2）电压互感器，外形见图4-2。,互感器,图,4,-,1,两种电流互感器的外形,(,a),穿心式电流互感器；,(,b),电流互感器,1,-一次绕组母线穿孔,；,2,，,5,-二次绕组接线端；,3,-一次绕组接线端,；,4,-一次绕组线圈；,6,-铁心,；,7,-二次绕组线圈,互感器,图,4,-,2,电压互感器的外形,1,-一次绕组接线端；,2,-铁心；,3,-二次绕组接线端,互感器,2,掌握互感器使用的注意事项,（,1,）,电流互感器使用的注意事项：,1,）电流互感器的选择。用于供配电线路的电流互感器的二次测绕组额定电流为,5,A,，,都是配用,5,A,量程的交流电流表，使用时应根据被测电流的范围选择合适的电流互感器的一次绕组额定电流与变流比，如,200/5,，,500/5,等。同时还要注意电流互感器的额定电压的选择，电流互感器的额定电压等级必须与被测线路电压等级相适应。,2,）电流互感器二次测绕组不允许开路。,互感器,3,）安装电流互感器时，电流互感器的铁心及二次绕组的一端应该同时可靠接地，特别是高压电流互感器。,4,）电流互感器在连接时，必须注意一、二次绕组接线端的极性。一、二次绕组的电流正方向应如图,4,-,3,所示，此时,I,1,与,I,2,是同向的，如果接错不仅会使功率表、电度表倒走，在三相测量电路中还会引起其他严重故障。,互感器,互感器,（,2,）,电压互感器使用的注意事项：,1,）电压互感器的选择可以从电压互感器的电压等级和容量两个方面考虑。电压互感器一次绕组的额定电压应略大于被测电压，二次绕组的额定电压一般为,100,V,，,与电压互感器配套的交流电压表量程应为,100,V,。,电压互感器的容量应大于二次回路所有测量仪表的负载功率。,2,）电压互感器的一、二次绕组都不允许短路。电压互感器正常工作时，二次绕组近似为开路状态，如果二次绕组短路则会烧毁电压互感器，为此电压互感器的一，二绕组都应安装熔断器。,互感器,3,）安装电压互感器时，电压互感器的铁心和二次线圈的一端要可靠接地，以防止一、,二次线圈之间绝缘损坏或击穿时，一次绕组的高压窜入二次绕组，危及人身与设备安全。,4,）电压互感器在连接时，必须注意一、二次绕组接线端的极性，如图,4,-,4,所示，不能接反，尤其是在三相测量系统中，接反将会发生严重事故。,互感器,互感器,3,学会钳形电流表的使用,使用电流表直接测量电流时，必须断开电路以后再把电流表串入电路中才能进行测量，这样当电路正在工作时就无法进行测量了。为了做到在不断开电路的情况下就能测量电流，可以使用钳形电流表。钳形电流表有交流电流表（如,T,-,301,型）和钳形交、直流电流表（如,MG,-,20,型）。钳形交流电流表实际上是穿心式电流互感器与整流系电流表组合而成的便携式的交流电流测量仪表。钳形交流电流表的外形如图,4,-,5,所示。,互感器,四、互感器的工作原理,1,电流互感器的工作原理,原理图及图形符号见图,4,-,3,，电流互感器一次绕组匝数,N,1,很少；二次绕组匝数,N,2,很多。一次绕组与被测电路串联，流过被测电流，他是电流互感器的一次电流。二次绕组与电流表或其他仪表的电流线圈相连接。根据变压器工作原理，可以得到：,互感器,式中,K,i,电流互感器的电流比。,上式也可写成：,I,1,=,图4-5钳形电流表,互感器,由此可见，只要测出,I,2,，,就可以得出被测电流,I,1,，,也就是使用电流互感器后将电流表的量程扩大,K,i,倍。实际上与电流互感器配套的交流电流表刻度也已经按乘上,K,i,后的数值标出，所以可以在交流电流表的刻度上直接读出交流电流数值。电流互感器的一次绕组的额定电流有多种规格，如,200,A,，,300A,，,600A,，,1000A,等，但电流互感器二次绕组的额定电流一般都设计为,5,A,。,例如,300,A,5A,1000A,5A,等，因此与电流互感器配套使用的交流电流表的量程应选择,5,A,。,互感器,由于变压器存在空载电流,I,0,，,所以变压器的电流比与匝数比之间存在误差的，电流互感器也不例外。为了减小空载电流、减小误差，电流互感器的铁心中磁通密度取得很低，铁心尺寸也较大，电流互感器的误差可分为变比误差（简称比差）和相角误差（简称角差）两种。所谓比差就是指按变流比测量值与一次绕组电流真值相比较的相对误差，即数值大小的误差；所谓角差是指一次绕组电流与二次绕组电流在相位上的误差。其准确度等级分为,0.2,，,0.5,，,1.0,，,3.0,，,10,五个等级。由于电流互感器的电流是随主电路负载变化的，其误差大小还与电流大小有关。各级的误差见表,4,-,1,。,互感器,表,4,-,1,电流互感器的准确度等级,准确度等级,一次绕组电流（以对额定电流的百分比表示）,电流最大误差（）,角度最大误差（）,0.2,120,100,20,10,0.2,0.35,0.5,10,15,20,0.5,120,100,20,10,0.5,0.75,1.0,40,50,60,1,120,100,20,10,1.0,1.5,2.0,80,100,120,3,120,50,3,未定标准,10,120,50,10,未定标准,互感器,2,电压互感器的工作原理,原理图及图形符号见图,4,-,4,所示。其中一次绕组匝数,N,1,很多，二次绕组匝数,N,2,很少。,测量时，一次绕组与被测电路并联，二次绕组接电压表或其他仪表（功率表、电度表）的电压线圈支路。由于仪表的电压支路电阻较大，所以电压互感器的工作状态相当于一个降压变压器空载状态。根据变压器工作原理，可得到：,式中,K,u,电压互感器的电压比。,上式可写成：,U,1,=,K,u,U,2,互感器,由此可知，只要测出二次电压,U,2,，,就可以得出一次电压（即被测电压）,U,1,=,K,u,U,2,，,使用电压互感器后将交流电压表扩大,K,u,倍。为了便于读数，实际上与电压互感器配套使用的交流电压表刻度值已经按乘上,K,u,后的数值标出，所以刻度上读出的就是被测电压,U,1,。,为了便于使用，尽管电压互感器一次绕组额定电压有,6 000,V,，,10 000V,，,35 000V,等，但电压互感器二次绕组额定电压一般都设计为,100,V,，,如,6 000,V/100V,，,10 000V/100V,，,35 000V/100V,等。因此，与电压互感器配套使用的交流电压表的量程应为,100,V,。,电压互感器除了单相以外，还有三相电压互感器。,互感器,电压互感器的误差也可分为变比误差（简称比差）和相交误差（简称角差）两种。所谓比差就是指按电压比测量所得的值与一次绕组电压真值相比较的相对误差，即数值大小的误差；所谓角差是指一次绕组电压,U,1,与二次绕组电压,U,2,在相位上的误差。在理想情况下，如果,U,1,与,U,2,的正方向如图,4,-,4,所示，应该是同相的，但是由于内阻抗的影响，,U,1,与,U,2,存在一些相位差，这就是角差。电压互感器的准确度按照比差可分为,0.2,，,0.5,，,1.0,，,3.0,四个等级，各等级的误差见表,4,-,2,。,互感器,表,4,-,2,电压互感器的准确度等级,准确度等级,电压最大误差（）,角度最大误差（）,准确度等级,电压最大误差（）,角度最大误差（）,0.2,0.2,10,1.0,1.0,40,0.5,0.5,20,3.0,3.0,没有规定,电焊变压器,一、能力目标,二、使用的设备及仪器,磁分路动铁心式电焊变压器（,BX1-135）,一台、带电抗器电焊变压器（,BX2-500）,一台、动圈式电焊变压器（,BX3-300）,一台。,三、项目要求,1熟悉常用电焊变压器的类型和基本结构,（1）带可调电抗器的电焊变压器,带可调电抗器的电焊变压器有外加电抗器式和共轭式两种结构形式。,电焊变压器,图,5,-,1,带电抗器的电焊变压器,图,5,-,2,焊接变压器电流的调节,1,-空载曲线；,2,-电抗小时的外特性；,3,-电抗大时的外特性,电焊变压器,1,）外加电抗器式,外加电抗器式电焊变压器是在一台降压变压器的二次侧输出端再串接一台可调电抗器组合而成，如图,5-1,所示。为了调节二次侧空载电压,U,02,，,在一次侧绕组中备有分接头。电焊变压器输出电流的调节主要通过改变电抗器的气隙大小来实现，如气隙减小时，电抗增大，电焊机输出外特性下降陡度就增大，电流就减小，如图,5-2,所示。,电焊变压器,2,）共轭式,共轭式电焊变压器是将变压器铁心和电抗器铁心制成一体成为共轭式结构（即有部分磁轭是公用的），如图,5-3,所示。它除了变压,3,和动铁心,4,。变压器二次侧输出线圈是与电抗器线圈串联的，设,E,X,是电抗器上的电动势，,E,2,是变压器二次侧电动势，当两者是顺极性串联时，输出电压为两者之和，即,02,=,E,2,+,E,X,。,当两者是反极性串联时，输出电压为两者之差，即,02,=,E,2,-,E,X,。,因此得到两种不同空载电压的外特性，如图5-4所示。,电焊变压器,图,5,-,3,共轭式电焊变压器的接线图,(,a),顺极性；,(,b),反极性,电焊变压器,图,5,-,4,共轭式电焊变压器的外特性,1,）顺接时；,2,）反接时,电焊变压器,（,2,）,磁分路动铁式电焊变压器,磁分路动铁式电焊变压器是在铁心的两柱中间又装了一个活动的铁心柱，称为动铁心，如图5-5（,a）,所示。一次侧绕组绕在左边的铁心柱上，而二次侧绕组分两部分，一部分在左边与一次侧同在一个铁心柱上；另一部分在右边一个铁心柱上。当改变二次绕组的接法就达到改变匝数和改变漏抗的目的，从而达到改变起始空载电压和改变电压下降陡度的作用，以上是粗调作用，如图5-5（,b）,所示。粗调有,I,和,两挡。,电焊变压器,如果要微调电流，则要微调中间动铁心的位置。如果把动铁心从贴心的中间逐步往外移动，那么从动铁心中漏过的磁通会慢慢地减少。因为动铁心往外移动，气隙加大，磁阻也加大，漏磁通就减少，漏抗随之减少，电流下降速度就慢，如图5-5（,c）,所示。当连接片接在,I,位置时（即粗调电流），次级绕组匝数较多，所以空载电压较高，为曲线1、2。这是把动铁心移到最里面，则漏磁通最多，漏抗多大，曲线下降最陡，即为曲线1；反之，把动铁心慢慢移出来，曲线就慢慢向曲线2靠近。从图5-5（,c）,中看出，如果工作电压为30,V，,工作电流就会从60,A,左右慢慢向170,A,变化。这就是微调电流的原理。,电焊变压器,当粗调节器放在,位置，由于二次匝数少了，空载电压从70,V,降到60,V，,曲线3、4的陡度也小了。同前面分析的一样，当动铁心从最里面移动到最外面时，工作电流将从130,A,左右慢慢向450,A,变化，如图5-5（,c）,所示。,电焊变压器,图5-5动铁式交流弧焊机,(,a),结构图；(,b),电路图；(,c),外特性曲线,1-粗调、动铁最里面；2-粗调、动铁最外；3-粗调、动铁最里面；4-粗调、动铁最外,电焊变压器,（3）动圈式电焊变压器,前面两种变压器的一次侧、二次侧绕阻是固定不动的，只是改变动铁心位置，即改变气隙大
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