外特性可用图所示曲线描述。
1)负载为纯电阻性质时,cosφ=1,输出电压U2随负载电流i2的增加略有下降;
2)负载为感性时,U2随i2的增加下降的程度加大;3)负载为容性时,输出特性曲线呈上翘状态,说明u2随i2的增加反而加大。
【提示】负载的功率因数对变压器的外特性影响很大。
(4)电压调整率
变压器外特性变化的程度,可以用电压调整率△u%来表示。电压调整率定义为:变压器由空载到额定I2N满载时,副边输出电压u,的变化程度。 电压调整率反映了变压器运行时输出电压的稳定性,是变压器的主要性能指标之一。
(5)变压器的损耗和效率
变压器的损耗有铁耗和铜耗: 变压器工作时电于主磁通不变,因此铁损耗也基本维持不变,通常称铁耗为不变损耗;而铜耗△Pcu=I1的平方R1+I2的平方R2,随负载电流变化,称为可变损耗。
变压器的效率是指变压器的输出功率P2与输入功率P1的比值,通常用百分数表示.即:
由于变压器中没有旋转装置,因此效率比较高。控制装置中的小型电源变压器的效率通常在80%以上;电力变压器的效率一般可达95%。
【提示】变压器并非运行在额定负载时效率最高。实践证明,变压器所带负载为满载的70%左右时效率最高。因此,应根据负载情况采用最好的运行方式。譬如控制变压器运行台数,投入适当容量的变压器等,以使变压器能够处在高效率情况下运行。
3.常见变压器简介
(1)电力变压器及其用途
电力变压器主要由铁芯和绕组两大部分构成,另外加上一些外部辅助和保护设备,常用的老式和新式电力变压器分别如图所示。
由于发电机出口电压一般不太高,因此无法将电能输送到远处。利用变压器变换电压的作用,将发电机出口电压升高,就可达到向远距离输送电能的目的。
用户不能直接使用传输的高压电,必须利用电力变压器将高压变换为低压配电值.满足各类用户对不同电压的需求。
在电力系统中,电力变压器的应用十分广泛,电力变压器对电能的经济传输,合理分配和安全使用也都具有十分重要的意义。
(2)自耦变压器(洎耦调压器)。
把普通双绕组变压器的高压侧绕组和低压侧绕组相串联。即可构成一台自耦变压器,如图所示。
实验室中常用的单相和三相调压器外形如图所示,单相调压器的原理图如图所示。
实际应用中,自耦变压器只用一个绕组,原绕组匝数较多,原绕组的一部分兼作副绕组。两者之间不仅有磁的耦合,而且还有电的直接联系。
自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器相同。因此,其变比公式与双绕组变压器一样,即:
自耦调压器具有以下特点:
优点:额定容量相同时,自耦变压器与双绕组变压器相比,其单位容量所消耗的材料少,变压器的体积小、造价低,而且铜耗和铁耗都小,因而效率较高。
缺点:由于原、副边共用一个绕组,因此当高压侧遭受过电压时,会波及低压侧,为避免危险,需在自耦变压器的原、副边都装设避雷器。
【提示】自耦调压器不能当作安全变压器来使用。
(3)电焊变压器
电焊变压器是专供电焊机使用的特殊变压器。工厂和施工工地广泛使用的交流电焊机就是由一个电焊变压器和一个可变电抗器构成的,如下左图所示。其中,电焊变压器是一个降压变压器,其外特性如下右图所示。
对电焊变压器的要求:空载时要有约为60v~70v足够大的引弧电压;焊接时要求电压陡降,额定负载下电压约25V~30V。当焊条与工件相碰不起弧(即副边短路)时,短路电流不能过大。此外,还要求能够调节焊接电流的大小。
(4)仪用互感器
电压互感器和电流互感器又称为仪用互感器,是电力系统中使用的测量设备,其工作原理与变压器基本相同。常用的电压互感器如下上图所示;常用的电流互感器如下下图所示。
1)使用仪用互感器的目的
(1)与小量程的标准化电表配合测量高电压、大电流;
(2)使测量回路与被测回路隔离,以保障人员和设备的安全;
(3)为各类继电保护和控制系统提供控制信号。
2)电压互感器
电压互感器的原绕组匝数很多,并联于待测电路两端;副绕组匝数较少,与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈并联,用于将高电压变换成低电压,其结构示意图如图所示。
3)电压互感器使用注意事项
(1)电压互感器的副边不允许短路。因为一旦发生短路,副边将产生一个很大的电流,导致原边电流随之激增,由此将烧坏互感器的绕组。
(2)电压互感器的副边应当可靠接地。
(3)电压互感器的副边阻抗不得小于规定值,以减小误差。
4)电流互感器电流互感器的原绕组线径较粗,匝数少与待测电路负载串联;副绕组线径细且匝数多,与电流表及电度表、功率表、继电器的电流线圈串联,其结构示意图如图所示,用于将大电流变换为小电流。
5)电流互感器使用注意事项电流互感器的副边不允许开路。因其原边电流是由被测电路决定的。正常运行时,副边相当于短路,具有强烈的去磁作用,所以铁芯中工作主磁通所需的励磁电流相应很小。若副边开路,原边电流全部成为励磁电流,从而导致铁芯中工作磁通剧增,致使铁芯严重磁饱和过热而烧损,同时因副绕组匝数很多,又会感应出危险的高电压,危及操作人员和测量设备的安全。