4电气工程概论

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1、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：2017年10月23日--10月29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称时，各相空载电流也对称。每一个一次绕组和二次

2、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。（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

3、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。（2）各台变

4、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

5、，其结构示意图和等值电路如下图。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

6、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）工作原理其中：,实现通过小电流来测量大电流。（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）工作原理其中，，实现通过小电压来测量大电压。2）电磁式电压互感器使用时的注意事项：①电压互感器的二次侧绕组绝对不

7、允许短路。②电压互感器的二次侧绕组和铁芯必须可靠接地。③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）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