特殊用途变压器及仪用互感器的工作原理

(一)自耦变压器

自耦变压器分可调式和固定抽头两种形式。图5-19所示是可调式自耦变压器的外形图和原理电路图。这种变压器只有一个绕组,二次绕组N2是一次绕组N1的一部分。因此,它的工作特点是一、二次绕组不仅有磁的联系,而且有电的联系。

图5-19　自耦变压器

尽管自耦变压器只有一个绕组,但它的工作原理与双绕组变压器相同,图5-19(b)所示的原理电路上,接触臂S可借助手柄操纵自由滑动,从而可以平滑的调节二次电压,所以这种变压器又称作自耦调压器。如果一次侧加上电压U1,则可得二次电压U2,且一、二次侧的电压和它们的匝数成正比,即

有载时,一、二次电流和它们的匝数成反比,即

(二)仪用互感器

仪用互感器的工作原理完全同于变压器,它分为电流互感器和电压互感器两大类。

1.电流互感器

电流互感器的作用是将电路中的交流大电流转换成小电流,用于测量或保护。它的结构与普通变压器相似,如图5-20(a)所示。它的特点是:一次绕组的导线较粗、匝数少(只有一匝或几匝),使用时一次绕组与被测电路串联,由于阻抗很小,对被测电路的电流几乎不发生影响;二次绕组的导线较细、匝数多,使用中规定与专用的5A或1A电流表相接。

电流互感器是根据变压器的变流原理制成的,即

如令Ki=1/K,则

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式中:Ki为变流比。这样,由测得的电流I2值乘以变比就可算出被测电流I1。只要配以专用互感器(变流比已知),就可以把二次侧的电流表刻度按一次侧电流标出,从电流表上便可以直接读出一次侧所在线路中的电流数值。

图5-20是电流互感器的接线图和符号。使用电流互感器需要注意二次绕组不得开路,否则二次绕组将产生过高的危险电压,为了保证安全,电流互感器的铁芯和二次绕组应牢靠的接地。

2.电压互感器

电压互感器将交流高压转换成一定数值的低压(一般为100V),以供测量、继电保护及电路指示之用。图5-21是电压互感器的接线图和符号。

图5-20　电流互感器

图5-21　电压互感器

电压互感器的基本结构和工作原理与普通单相变压器相似。它的一次绕组匝数较多,导线较细,与被测电路并联;二次绕组匝数较少,与测量仪表或控制电路连接。

根据变压器的变压原理,则

故

只要适当选择电压比,就能从二次侧的电压表上间接的读出高压边的电压值。

使用中应注意:二次绕组绝不能短路,因为运行中的电压互感器是工作在空载状态,如果二次绕组短路。由于电流很大,将使绕组过热而烧毁。二次侧必须可靠接地,以防高压侧绕组绝缘损坏时在低压侧引起高压造成危险。