變壓器工作原理和類(lèi)型的詳細(xì)說(shuō)明

　　變壓器是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的專(zhuān)用儀器，可用于測(cè)量DC高壓和交流高壓。變壓器采用平衡等電位屏蔽結(jié)構(gòu)，全密封絕緣筒內(nèi)采用youzhi電子元器件，使整個(gè)裝置具有測(cè)試準(zhǔn)確、線性度好、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、顯示直觀等特點(diǎn)，是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的理想儀器。

　　變壓器有哪些類(lèi)型？

　　根據(jù)變壓器的原理，可以分為三類(lèi)：電阻變壓器、電容變壓器和阻容變壓器。

　　1.電阻變換器

　　內(nèi)阻為純電阻，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好而得到廣泛應(yīng)用。在雷電沖擊電壓條件下，使用電阻變壓器作為轉(zhuǎn)換裝置具有一定的優(yōu)勢(shì)：

　　1)當(dāng)采用溫度系數(shù)小的電阻絲康銅絲或溫度系數(shù)小、電阻系數(shù)高的卡馬絲制成時(shí)，具有較高的溫度穩(wěn)定性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

　　2)采用耐壓變壓器結(jié)構(gòu)，其響應(yīng)特性可能比較高。

　　由于上述優(yōu)點(diǎn)，許多標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)由電阻變壓器組成。但是它仍然有一些缺點(diǎn)：

　　1)為了追求高響應(yīng)性能，其電阻值不應(yīng)太高。因?yàn)樗鼤?huì)影響沖擊電壓發(fā)生器的負(fù)載，所以它的接入會(huì)縮短沖擊波的半峰時(shí)間。但是可以通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的波尾電阻來(lái)解決。

　　出于同樣的原因，電阻電容很難用于測(cè)量工作脈沖電壓。

　　電阻變壓器測(cè)量瞬態(tài)脈沖電壓引起的誤差與電阻值和對(duì)地雜散電容的乘積有關(guān)，因此對(duì)地雜散電容的大小和影響應(yīng)盡可能小。電阻變壓器應(yīng)盡可能降低電感。為此，卡馬絲或康銅絲纏繞在絕緣管上，層間只有薄薄的絕緣紙，然后浸入裝有變壓器油的絕緣圓筒中，以減小變壓器的尺寸和對(duì)地電容。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　變壓器工作原理和類(lèi)型的詳細(xì)說(shuō)明

　　電阻變壓器測(cè)量沖擊電壓產(chǎn)生的誤差與電阻值R和對(duì)地雜散電容C的乘積有關(guān)。因此，我們可以改變相應(yīng)的參數(shù)來(lái)提高電阻變壓器的性能。比如測(cè)量高壓快脈沖的電阻變壓器，方波響應(yīng)zuihaode電阻變壓器，兩種變截面高壓納秒電阻變壓器，小型200千伏脈沖電阻變壓器，新型600千伏脈沖電阻變壓器。

　　2.電容式變壓器

　　測(cè)量脈沖電壓的電容式變壓器可分為兩種。一個(gè)變壓器的高壓臂由多個(gè)高壓電容組成，而另一個(gè)變壓器的高壓臂只有一個(gè)電容。以前的變壓器大多是用油紙絕緣的帶絕緣外殼的脈沖電容器組裝而成，這就要求電容器的電感相對(duì)較小，能承受短路放電。高壓油紙電容器由一系列并聯(lián)元件組裝而成。每個(gè)元件不僅有電容，還有串聯(lián)的固有電感和接觸電阻，以及并聯(lián)的絕緣電阻，當(dāng)然每個(gè)元件對(duì)地也有雜散電容。這個(gè)變壓器應(yīng)該算是分布參數(shù)，所以叫分布電容變壓器，如圖2所示。后一種變壓器的高壓臂只有一個(gè)電容器，通常是一對(duì)均勻電場(chǎng)中的金屬電ji?？諝庾鳛殡妀i之間的介質(zhì)，這是一個(gè)集中的電容器，所以它被稱(chēng)為集中電容器變壓器。變壓器工作原理和類(lèi)型的詳細(xì)說(shuō)明

　　分布式電容變壓器由多個(gè)脈沖電容組成，只有幅度誤差，沒(méi)有波形誤差。至于幅度誤差，用標(biāo)準(zhǔn)變壓器校準(zhǔn)后可以完全消除。但在測(cè)量陡波時(shí)，由于電容式變壓器的電容遠(yuǎn)大于屏蔽電阻式變壓器屏蔽環(huán)的雜散電容，所以響應(yīng)時(shí)間要長(zhǎng)得多。因此，對(duì)于測(cè)量陡波，電容式變壓器的響應(yīng)特性不如屏蔽電阻式變壓器。單電容變壓器不耗能，沒(méi)有發(fā)熱的煩惱。在測(cè)量半峰時(shí)間較長(zhǎng)的波前和波時(shí)，電容式變壓器比電阻式變壓器更有優(yōu)勢(shì)。此外，電容變壓器還可以用作負(fù)載電容來(lái)調(diào)節(jié)波形。

　　裝有壓縮氣體的標(biāo)準(zhǔn)電容器可用于集中式電容器變壓器的高壓臂，電容準(zhǔn)確穩(wěn)定，介質(zhì)損耗小。因?yàn)槭瞧帘蔚?，電容值不受周?chē)矬w的影響。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于工頻測(cè)量。但當(dāng)它作為脈沖電容變壓器使用時(shí)，存在一些問(wèn)題，即疊加高頻振蕩。

　　3.阻容變壓器

　　根據(jù)接線方式，阻容變壓器可分為阻容系列變壓器和阻容并聯(lián)系列變壓器。阻容系列變壓器也叫阻尼電容變壓器。zui近，高壓變壓器被稱(chēng)為這種形式，它克服了電容電路的剩余電感，防止了變壓器的振蕩，性能優(yōu)良。根據(jù)阻尼的不同，阻容系列變壓器可分為兩種：高阻尼電容式變壓器和局部阻尼電容式變壓器。高阻尼電容變壓器不能作為沖擊電壓發(fā)生器的負(fù)載(調(diào)波)電容，只能作為測(cè)量電壓的轉(zhuǎn)換裝置。低阻尼電容變壓器的串聯(lián)阻尼電阻很小，它的連接不會(huì)使測(cè)試電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波有困難。也可以作為負(fù)載電容，是一般的變壓器。從使用方便的角度來(lái)看，它比高阻尼電容式變壓器有很多優(yōu)點(diǎn)；但從響應(yīng)特性來(lái)看，不如高阻尼電容變壓器，因?yàn)樗灿姓袷帯Ｔ谠O(shè)計(jì)中，電阻放在電容中，每個(gè)電阻只有幾十歐姆，總電阻只有千歐，這是現(xiàn)代使用zui廣泛的高壓變壓器(《3MV》)，也可以作為工頻電壓測(cè)量，額定電壓應(yīng)降低到1/3脈沖電壓左右。圖3為6MV戶外阻尼電容變壓器，其頂部雙環(huán)為高壓電ji，起均壓作用。

　　變壓器工作原理和類(lèi)型的詳細(xì)說(shuō)明

　　理論上講，電壓變化快時(shí)，變壓比主要由電容決定，而電壓變化慢時(shí)，由電阻決定。他的電阻絲緊緊纏繞在瓷管上，與每個(gè)電容并聯(lián)。實(shí)踐證明，選用的電阻值不宜過(guò)小，否則會(huì)影響發(fā)電機(jī)的輸出負(fù)載，所以一般較大，但作用過(guò)大過(guò)小，類(lèi)似于無(wú)電阻的純電容變壓器。因此，在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際測(cè)試中取消了電阻。