建筑常用电气设备(一)<3>

1. 额定电压
    变压器在额定运行条件下，根据变压器的绝缘等级和允许的发热条件所确定的一次绕组的电压值，称为变压器的一次绕组额定电压U_LN；在变压器的一次绕组加上额定电压，二次绕组空载时的电压值，称为变压器的二次绕组的额定电压值U_2N。额定电压的单位为千伏（kV）。
    2. 额定电流
    变压器的额定电流是根据变压器的长期允许发热条件而规定的满载电流值。额定电流的单位为安培（A）。
    变压器的一次、二次绕组的额定电流可以根据变压器的额定容量和额定电压求得。
    三相变压器

                （3-11）
                 （3-12）

单相变压器

                （3-13）
                 （3-14）

    3. 额定容量
    变压器的额定容量是指变压器在额定使用条件下，变压器的输出视在功率。额定容量的单位为千伏安（kVA）。
    3.1.4 变压器的调压方式
    由变压器工作原理可知，如果适当地改变一次、二次绕组的匝数，就可以达到变换电压的目的。利用变换变压器一次绕组分接头来调节变压器二次绕组的电压，这是最常用也是最基本的调压方式。
    变压器变换分接头的调压方式，分为无载调压和有载调压两种。
    1. 变压器无载调压
    无载调压，又称无激磁调压，是在变压器一次绕组与电源断开（停电）的情况下，由变压器上部的分接开关进行切换，改变变压器一次绕组的分接头来改变其匝数，从而改变二次绕组的电压。
    当一次绕组（电源）电压偏高致使二次绕组电压偏高时，可将分接开关切换到U_LN＋5%的分接头处，则二次绕组可以获得接近于额定电压 U_2N的电压。若一次绕组（电源）电压偏低致使二次绕组电压偏低时，可将分接开关切换到U_LN＝5%的分接头处，则二次绕组可以获得接近于额定电压U_2N的电压。若一次绕组的电压接近其额定电压U_LN，分接开关在分接头处不动，则二次绕组也可获得接近于U_2N的电压。
    2. 有载调压
    有载调压是在变压器二次绕组带有负载，一次绕组在不停电的情况下，用有载分接开关切换一次绕组的分接头来改变其匝数，实现改变二次绕组的电压。有载调压必须利用电阻来限制切换过程（过滤过程）中瞬间被短接的绕组中的环流。
    3.1.5 变压器的联结
    三相变压器的一次、二次绕组的联结方法有星（Y）形联结和三角（△）形联结两种。如图3-9所示。
    1. 星（Y）形联结，变压器的线电压为倍的相电压，线电流与相电流大小相等。
    变压器的二次侧中性点接地时，作为电源可以三相四线（或三相五线）向负载供电，而且有两种电压（220／380V）供不同种类的负载选择。
    2. 三角（△）形联结，变压器的相电压与线电压大小相等，线电流为 倍的相电流。由于绕组首尾依次相连，三相绕组构成一闭合回路。
    3. 三相变压器常用联结组
    （1） Y yn0（Y／Y₀－12）联结组，一般适用于6～10／0.4kV低压动力和照明共用，我国工业与民用建筑中容量在1000kVA及以下、电压为10／0.4～0.23kV的配电变压器几乎全部采用 Y yn0联结组别。
    （2） Y d11（Y ／△-11）联结组，一般适用于供电系统中35～63／6～10kV变电站。
    （3） D ynll（△／Y- 11）联结组一般也适用于6～10kV／0.4kV，国际上许多国家采用了D ynl1联结组别。D ynll联结的变压器有如下优点：
    1） 空载损耗和负载损耗均低于同容量的Y yn0联结变压器。
    2） 三次及以上的高次谐波励磁电流可在一次绕组中环流，有利于抑制高次谐波电流，在当前电网中采用电子器件日益增多的情况下，使用D yn11联结是有利的。
    3） D yn11联结比Y yn0联结的零序阻抗小得多，有利于单相接地短路故障的切除。
    4） 在接单相负荷不平衡时，Y yn0联结变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，严重地限制了单相负荷的容量，而D yn11联结变压器不受此限制，有利于变压器设备能力的充分利用。
    3.1.6 特殊变压器
    1. 自耦变压器 自耦变压器是实验室和车间常用的一种交流调压设备，分可调和固定抽头两种形式。图3-10所示是可调式自耦变压器的外形和原理电路。从图中看出，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次、二次绕组不仅有磁的联系，而且有电的联系（也联通）。
    自耦变压器的工作原理与双绕组变压器相同，如图3-10b所示的原理电路上，接触臂S可借助手柄操纵自由滑动，从而可以平滑地调节二次电压，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，且一次、二次电压和它们的匝数成正比，即
                        （3-15）
    有载时，一次、二次电流和它们的匝数成反比，即
                            （3-16）
    自耦变压器不仅可以降压，还可以升压。在使用自耦变压器时，要把一次、二次绕组的公共端接零。
    2. 电焊变压器
    电焊变压器是为焊接金属工件而设计的特殊变压器。为了适应焊接工艺需要，电焊变压器必须满足如下基本要求：空载时应有足够的电弧引燃电压（一般为55～80V），以便引燃电弧；电弧产生后，电压应迅速下降，在额定焊接电流时，电压为30～40V；在短路时（焊条与工件接触），短路电流不能超过额定电流的1.5倍；具有良好的调节特性，能在大范围内调节焊接电流的大小，以适应不同规格的焊条和不同焊接工艺要求。
    为满足上述要求，电焊变压器必须具有陡降的外特性，如图3-11所示。为获得陡降外特性和保证电弧稳定燃烧，电焊变压器内应具有较大的电抗。
    串联电抗器电焊变压器，如图3-12 所示，一台普通单相变压器在二次绕组上串联一个电抗器便构成了串联电抗器式电焊变压器。电抗器的绕组与变压器的二次绕组串联，通过手轮可使其铁心移动，以改变电抗器磁路中空气隙的大小，从而改变电抗器的电抗值。

    焊接时，变压器二次统组的一端通过焊钳接到焊条上，另一端经过电抗器接到工件上。
    空载时，由于焊接电流入I₂ =0，电抗器上没有压降，所以引燃电压等于变压器二次绕组开路电压。当引燃后， I₂ 不为零，电抗器产生很大的电抗压降，焊接电压可保持在30～40V；。
    当焊条接触工件（短路）时，由于电抗器的作用，可使短路电流限制在I_2N 的1.5倍以内。
    当由于工件情况和选用焊条规格需要调节焊接电流时，可以通过手轮转动螺杆，使电抗器铁心移动，从而改变空气隙；气隙越大，电抗器的电抗越小，焊接电流增大。