几种常用变压器
几种常用变压器
第三节 几种常用变压器
一、三相变压器
三相系统中要使用三相变压器。所谓三相变压器实际上就是三个同容量的单相变压器的组合，如图3-8所示。它共有三个铁芯柱，每个铁芯柱上各装一个额定电压高的绕组（简称高压绕组）和额定电压低的绕组（简称低压绕组）。在高压绕组起端用A、B、C表示，末端用X、Y、Z表示。低压绕组的起端和末端分别用小写的a、b、c和x、y、z表示，零点以0表示。三相变压器的高压和低压绕组根据需要均可分别接成星形（Y）或三角形（△）。若各绕组作星形连接并有零点时，则以Y0表示该变压器，且一定要接地。
一台三相变压器一般有4种接法，即Y/Y，Y/△，△/Y，△/△。分子表示高压绕组的接法，分母表示低压绕组的接法。对称的三相连接，通常有Y、△、Z三种接法，其中常用的是现行国家标准所规定的Y/Y0-12，Y/△-11，Y0/△-11三种。
当采有Y/Y0-12接法时，三相绕组的连接图和高低压绕组的电压矢量图如图3-9（a）、图3-9（b）所示。从图3-9（b）中可以看出，高低压绕组各对应端的线电压相同，即UAB与Uab、UBC与Ubc、UCA与Uca同相，图3-9（b）中只画出了UAB和UBC。若假设高压边的线电压矢量UAB为时钟的分针，低压边的线电压矢量Uab为时钟的时针，则高、低压边对应线电压同相的情况，可看做12点时钟面上分针与时针的位置（见图3-9（c）），用Y/Y0-12表示之。这种方法称变压器连接组的时钟表示法。
在采用Y/△-11接法时，三相绕组的接线图和高、低压绕组的电压矢量图如图3-10所示。此时，线电压Uab等于-Ub，故UAB与Uab之间有30°角的相位差，可看做是11点时钟面上的分针与时针的位置（见图3-10（c）），故以Y/△-11.表示之。
在三相变压器接线中，高压绕组一般接成星形，这是因为星形连接的相电压为线电压的
有利于线圈绝缘。低压绕组通常接成△形，以减小负载不平衡时的影响。
Y/Y0-12连接法应用于副边电压为400V/230V配电变压器中，供低压动力及照明混合负载用。此种接法会引起附加涡流损耗，目前最大容量只做到1800kV·A。Y/△-11用于副边高于400V情况，副边用△接对运行有利。Y0/△-11则用在110kV以上髙压输电电路上，提供了高压边接地的可能性。
二、自耦变压器
原、副边额定电压相差不大的场合可采用自耦变压器。图3-11所示的为单相自耦变压器，它与一般变压器的不同之处是把变压器的原副绕组合并成一个绕组，供中高压绕组，且一部分兼做低压绕组，它的高低压绕组在电的方向是连通的，其电压比和单相变压器相同，仍为
图3-11（a）是目前普遍应用的低压小容量自耦变压器。图中3-11（b）为原理图。其副绕组的分接头B大都作成沿绕组自由滑动的触点，可以平滑地调节副绕组电压，所以称自耦调压器。另外，还有三相自耦变压器如图3-12所示，其工作原理与单相自耦变压器相同。三相自耦变压器常接星形，可用做三相导师步电动机的降压启动设备。
由于自耦变压器高、低压绕组直接有电的联系，故对低压方面的绝缘要求很高，这又是缺点。应该注意的是自耦变压器，不能作为安全变压器使用。因为万一接错电路将会发生触电事故。如图3-13所示，接错电路以后，虽然次级电路只有12V电压，但当工作人员触及次级电路任何一端，都会发生触电事故。
三、多绕组变压器
多绕组变压器如图3-14所示，只有一个原绕组，有多副绕组，当初级接上电源后，次级就能输送出几种不同的电压。其变压比为
这样，一只多绕组变压器可代替好几只双绕组变压器。这种变压器在电子电路中得到广泛应用，如彩电电源变压器就是这种多绕组变压器。
图3-15表示一种电源变压器的外形和电路，常用21英寸（1英寸=2.54cm）彩电上。
四、电焊变压器
弧焊机实际就是一台特殊的降压变压器。其工作特性要求在无载时有足够的引弧电压（一般约60V-75V），负载时电压下降（额定工作状态约30V），而短路时电流又不地大。此外，为适用于不同焊件及不同焊条，还要求能调节焊接电流的大小。
图3-16是电焊变压器的接线图。图中电焊变压器的次级与铁芯线圈（称为电抗器）串联。电抗器的铁芯有较大的空气隙，转动螺杆便可改变空气隙的长短。
焊接时，根据焊接要求，可调节电抗器空气隙的距离来控制焊接电流的大小。因为气隙加长后，电抗器的感抗XL将减少，焊接电流就增大。在起弧时，焊条与工件直接接触，变压器镒级处于短路状态，这时其次级电压迅速下降到零才能保证短路电流不致过大，以免烧坏变压器。通常是采取增大变压器和电抗器的漏磁通，即增加内部阻抗压降的方法来达到，这也是电焊变压器与普通变压器的不同点。
五、互感器
1.电压互感器
电压互感器是一种特殊的双绕组变压器，用于高压测量电路中，可使电压表与髙压电路隔开，其不但能扩大仪表量程，而且也保证工作人员的安全。
图3-17为电压互感器的外形图。在测量电压时，电压互感器匝数多的高压绕组接测电路，电路匝数少的低压绕组接电压表，如图3-18所示。虽然低压绕组接上了电压表，但电压表阻抗甚大，加之低压绕组电压不高，因而，工作中的电压互感器在实际上相当于普通单相变压器的空载运行状态。根据
可知，被测高电压数值，等于次级测出的电压乘上互感器的变压比。
电压互感器的铁芯大都采用性能较好的硅钢片制成，并尽量减小磁路中的气隙，使铁芯处于不饱和状态。在绕组绕制上，尽量设法减少两个绕组间的漏磁。
电压互感器准确度可分为0.2、0.5、1.0和3.0等四级。电压互感器有干式、油浸式、浇注绝缘式等。电压互感器符号的含义见表3-5；数字部分表示高压侧额定电压，单位千伏（kV）。例如，JFJJ1-35，即表示35kV单相油浸式具有接地保护的电压互感器。JDJJ1中的“1”表示第一次改型设计。
使用电压互感器时，必须注意副边绕组不可短路，工作中不应使副边电流超过额定值，否则会使互感器烧毁。此外，电压互感器的副绕组和铁壳必须可靠接地。如不接地，万一高低压绕组间的绝缘损坏，同低压绕组和测量仪表对地将出现一高电压，这对工作人员来说是非常危险的。
2.电流互感器
在大电流的交流电路中，常用电流互感器将大电流转换为一定比例的小电流（一般为5A），以供测量和继电器保护之用。图3-19（a）表示电流互感器的外形，图3-19（b）表示接线原理。电流互感器在使用中，它的原绕组与待测负载串联，副绕组与电流表联成一闭合回路（见图3-19（b））。如前所述，原副绕组电流之比为
。为了使副边获得很小电流，原绕线的匝数应很少（一匝或几匝），用粗导线、绕成，副绕组的匝数较多，用较细导线绕成。根据
可知，被测的负载电流等于电流表的读数乘以电流互感器的电流比。
应当注意，在使用中，电流互感器的次级切不可开路，这是电流互感器与普通变压器的不同之处。普通变压器的初级电流I1大小由次级电流I2的大小决定，但电流互感器的情况就不一样，其初级电流大小不取决于次级电流，而是取决定待测电路中的负载大小，即不论次级是接通还是开路，原绕组中总有一定大小的负载电流流过。为什么电流互感器的次级不可开路呢？若副绕组开路，则原绕组的磁势将使铁芯的磁通剧增，而副绕组的匝数又多，其感应电动势很高，将会击穿绝缘、损坏设备并危及人身安全。为安全起见，电流互感器的副绕组和铁壳可靠接地。电流互感器的准确度分为0.2，0.5，1.0，3.0，1.00五级。
电流互感器原边额定电流可在0A~15000A，而副边额定电流通常都采用5A。有的电流互感器具有圆环形铁芯，使被测电路的导线可在其圆环形铁芯上穿绕几匝（称为穿心式），以实现不同变流比。
电流互感器型号表示：
电流互感器型号由两部分组成，斜线前面包括符号和数字，符号含义见表3-6，符号后数字表示耐压等级，单位是千伏（kV）。斜线后部分，由两组数字组成，前一组表示准确度等级，第二组数字表示额定电流。例如，LFC-10/0.5-300就表示为贯穿复匝（即多匝）式的瓷绝缘的电流互感器，其额定电压为10kV，初级额定电流为300A，准确度等级为0.5级。
