單相變壓器的認識與使用

變壓器的運行與維護【項目目標】【項目內(nèi)容】單相變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行持性及極性測定；其他用途變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理；三相變壓器的認識及聯(lián)結(jié)組別的判定；變壓器的使用與維護。

掌握變壓器的作用、基本結(jié)構(gòu)；理解變壓器的電壓、電流和阻抗變換原理。掌握自耦變壓器、多繞組變壓器、電焊變壓器、儀用互感器等特殊變壓器的結(jié)構(gòu)特點；理解其工作原理；了解其應(yīng)用范圍。掌握三相變壓器的結(jié)構(gòu)；理解其工作原理。會進行小型變壓器的測試、維護與故障檢修。

一、變壓器的結(jié)構(gòu)與分類變電壓：電力系統(tǒng)變阻抗：電子電路中的阻抗匹配(如輸出變壓器)變電流：電流互感器1.變壓器的應(yīng)用任務(wù)1.1單相變壓器的認識與使用節(jié)省金屬材料(經(jīng)濟)電能損耗小I→導(dǎo)線截面積S電力工業(yè)中常采用高壓輸電、低壓配電(保證用電安全)。在能量傳輸過程中，當輸送功率P=UIcos及負載功率因數(shù)cos一定時電能的輸送示意圖G~發(fā)電機輸電線降壓變壓器高壓配電線降壓變壓器低壓配電線發(fā)電廠區(qū)域變電所工廠(用戶)發(fā)電廠工廠6.3～10.5kV35～500kV6～10kV380V/220V2.變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)主要由鐵芯和繞組兩部分組成。(1)鐵芯鐵芯采用厚度為0.35～0.5mm，材料表面涂有絕緣漆的熱軋(或冷軋)硅鋼片，沖壓成型并疊合組裝成一個整體的鐵芯。鐵芯的基本結(jié)構(gòu)形式有心式和殼式兩種，如圖1-1所示。

各種變壓器的鐵芯，先將硅鋼片沖壓成條形，然后將條形硅鋼片交錯地疊合組裝成“囗”字形或“曰”字形，如圖1-2所示。鐵軛的截面有矩形、外T形、內(nèi)T形和多級階梯形，如圖1-3所示。鐵芯柱的截面如圖1-4所示。(2)繞組根據(jù)高、低壓繞組在鐵芯柱上排列的方式不同，變壓器的繞組可分為同心式和交疊式兩種，如圖1-5和1-6所示。

二、變壓器的運行

1.單相變壓器的工作原理單相變壓器的工作原理如圖1-8所示。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，交變的主磁通在原、副繞組中分別感應(yīng)出電動勢e1與e2有忽略繞組中的漏電抗壓降，不考慮繞組中的電阻壓降，原、副繞組的端電壓可表示為若二次繞組開路，這種運行方式稱為變壓器的空載運行。若二次繞組接負載，這種運行方式稱為變壓器的負載運行。其中N1和N2分別為一次、二次繞組的匝數(shù)。

2.變壓器的空載運行變壓器空載運行是指變壓器的一次繞組接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，而二次繞組開路時的運行狀態(tài)，如圖1-9所示。設(shè)主磁能為：＝msint，則e1與e2的有效值分別為：則于是有

3.變壓器負載運行變壓器的負載運行是指原繞組加額定電壓，副繞組與負載相接通時的運行狀態(tài)，如圖1-10所示。這時副邊電路中有了電流i2，它的大小由副繞組電動勢和副邊電路的等效阻抗來決定。磁動勢平衡方程式為：當變壓器接近滿載時，I0N1的遠小于I1N1，即可認為I0N1≈0，于是有變壓器除有變壓作用和變流作用之外，還可用來實現(xiàn)阻抗的變換。設(shè)在變壓器的副邊接入阻抗為ZL，由圖1-11可知，從原繞組輸入端看進去的輸入阻抗值|ZL|為：

4.變壓器的工作特性(1)變壓器的外特性變壓器的外特性是指電源電壓和負載的功率因數(shù)為常數(shù)時，二次側(cè)電壓隨負載電流變化的規(guī)律，即U2＝f(I2)。變壓器的外特性曲線如圖1-12所示。(2)電壓變化率電壓變化率是指變壓器一次繞組加上交流50Hz的額定電壓，二次繞組空載電壓U20和帶負載后在某一功率因數(shù)下二次繞組電壓U2之差與二次繞組額定電壓U2N的比值，用ΔU表示，即(3)變壓器的損耗變壓器輸入功率與輸出功率之差(P1－P2)是變壓器本身消耗的功率，稱為變壓器的功率損耗，簡稱損耗，它包括以下兩部分：銅損耗PCu，也稱為可變損耗；鐵損耗PFe，又稱之為不變損耗。(4)變壓器的效率和效率特性變壓器的效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率之比，用百分數(shù)表示，即一般中、小電力變壓器效率在95%以上，大容量電力變壓器最高效率可達98%~99%以上。在計算效率時，可采用下列幾個假定。①以額定電壓下的空載損耗P0作為鐵損耗PFe，并認為鐵損耗不隨負載而變化，即P0＝PFe＝常數(shù)。②以額定電流時的短路損耗Pk作為額定電流時的銅損耗PCuN，且認為銅損耗與負載電流的平方成正比，即，③由于變壓器的電壓變化率很小，負載時U2的變化可不予考慮，即認為U2＝U2N。故輸出功率為式中，為負載系數(shù)，＝I2/I2N，則在功窮率因吸數(shù)一汽定時溪，變慢壓器睬效率遭與負社載系蒜數(shù)之嫂間的手關(guān)系η＝f(β)稱為南變壓媽器的脆效率夸特性鍋曲線預(yù)，如勇圖1-嶺13所示好。為提北高變員壓器陶的運膛行效榆率，劑設(shè)計界時使丘鐵損趴耗相柱對比括較小球一些百，一額般取βm＝0.節(jié)5～0.石6。三、樣其他罵用途偷的變康壓器1.自耦香變壓甲器普通弓雙繞葉組變鞋壓器眨原、錯副繞畏組之批間僅話有磁屯的耦尤合，蟻并無沿電的傻直接菊聯(lián)系霜。自窯耦變標壓器以只有蔬一個慘繞組號，如班圖1-僚14所示竿，即槳原、澆副繞夢組公鏈用一濤部分伴繞組遷，所詳以自處耦變轎壓器喘原、改副繞烘組之閃間除晴有磁姿的耦浪合外糖，又現(xiàn)有電漢的直洗接聯(lián)節(jié)系。攜實質(zhì)胳上自庭耦變更壓器蒼就是耐利用規(guī)一個擺繞組師抽頭凍的方察法來窗實現(xiàn)刃改變權(quán)電壓裙的一鉤種變考壓器律。自耦蕩變壓葡器的好中間匙出線戰(zhàn)端，債如果前做成群能沿見著整芳個線牲圈滑鄙動的淋活動鞋觸點冊，如雪圖1-乓15碼(b充)、(c循)所示摟，這膛種自遞耦變切壓器哈稱為夠自耦增調(diào)壓邊器，庸其副婦邊電減壓U2可在0到稍掩大于U1的范騰圍內(nèi)歐變動詠。圖1-型15棋(a碑)所示吩是單浮相自涌耦調(diào)恐壓器壘的外掀形。自耦同變壓壇器的定變比乏不宜戴過大住，通戲常選漫擇變瞧比k＜3，而損且不屆能用荒自耦變變壓掙器作工為36橋V以下潛安全難電壓辜的供歌電電苦源。2.電焊蛛變壓廣器電焊借變壓集器是哈交流丈弧焊旨機的鄙主要繳組成戰(zhàn)部分叮，它畜是一扮種雙球繞組櫻變壓旺器，滲在副雀繞組裝電路疫中串具聯(lián)一半個可冒變電樹抗器遭。如另圖1-泰16所示。對電死焊變刷壓器望的要陡求是測：空倒載時和應(yīng)有瞇足夠退的引忘弧電蕉壓(約為60非~7榆5V態(tài))，以高保證擱電極屬間產(chǎn)矛生電腥弧。繭有載綁時，膜副繞秒組電禍壓應(yīng)賺迅速正下降慚，當弊焊條膊與工抖件間姑產(chǎn)生幫電弧碎并穩(wěn)含定燃百燒時邊，約悲有30虎V的電籌壓降吧，短徒路時(焊條王與工戀件相乳碰瞬再間)，短攝路電偵流不量能過球大，艷以免苗損壞匯焊機扣。另許外，偷為了避適應(yīng)遍不同吧的焊銜件和恨不同職規(guī)格偏的焊芬條，邁焊接緣瑞電流膝的大南小要級能夠微調(diào)節(jié)虜。3.儀用鼠互感市器儀用嬸互感瀉器有云兩種滿：電右壓互談感器剪和電機流互毒感器肚。電壓污互感窮器的款原理非圖如面圖1-牢17所示潑。電娃壓互恒感器笛的主勒要原紀理是徹根據(jù)溝變壓趙器的賊變壓育作用宰而工別作的衡。電流深互感仿器的攪原理門圖如圖1-減18所示仍。電流越互感攝器的護主要陜原理矮是根己據(jù)變駐壓器直的變麥流作柏用而握工作詢的。使用敢互感冠器時緞，必洗須注槳意：旁由于巾電壓啟互感鄭器的告副繞糞組電燙流很涉大，紛因此資絕不皇允許念短路道；電筆流互搞感器吃的原撞繞組己匝數(shù)茂很少殿，而枝副繞漏組匝跌數(shù)較嶺多，音這將胖在副疊繞組彎中產(chǎn)姻生很綿高的租感應(yīng)蘿電動倚勢，得因此戴電流肺互感韻器的深副繞侮組絕菌不允燙許開項路。便攜祝式鉗婚形電宵流表謎，圖1-壁19是它原的外騾形圖癥和原握理圖探，其非副繞評組端沙接有茅電流綢表，零鐵芯廊由兩怒塊U形元執(zhí)件組簽成，世用手醋柄能脊將鐵妄芯張島開與串閉合么。測量崗電流邊時，月不需別斷開趴待測腳電路業(yè)，只摧需張祝開鐵堡芯將悠待測穿的載字流導(dǎo)滅線鉗禽入(即圖1-紗19輔(a傘)中的A、B端)，這旋根導(dǎo)撥線就蹲成為俗互感標器的砌原繞援組，生于是懂可從罪電流鳳表直霜接讀衡出待披測電陳流值辰?！救蝿?wù)巴實施】1.任務(wù)珠實施耳的內(nèi)謹容小型骨變壓詠器的析變壓殲、變?yōu)V流和調(diào)阻抗浮變換弦作用煎的測抬試；肅變壓假器的捕空載雷試驗豆和短唉路試饞驗。2.任務(wù)巧實施牛的要傳求(1勞)正確鈴使用破測試鋪儀表但。(2意)正確遠測試絹電壓屋及電案流等泡相關(guān)破數(shù)據(jù)恰并進核行數(shù)禾據(jù)分責(zé)析。3.設(shè)備冷器材小型炕變壓適器(2能20破V/譯55猴V)，1臺；竟交流然電流陳表，1塊；遵交流憶電壓勉表，1塊；盯萬用宋表，1塊；由燈泡(3叨6V字/2搖5W踏)，3只；醉交流少調(diào)壓扁器(0偉~2立50常V)，1臺；創(chuàng)電工血實驗滾實訓(xùn)蠟臺，1套。4.任務(wù)蛙實施動的步樹驟(1懲)小型盛變壓矮器變毅換電溝壓、咬電流撞和阻戴抗試鳴驗按照閉圖1-孟20所示哭電路哀接好歷線路抽，調(diào)搞節(jié)調(diào)善壓器脖使用都單相連變壓致器空權(quán)載時匹的輸緣瑞出為36診V，然廢后分亭別在神變壓鉗器的驕副邊栽接入1只、2只、3只燈胃泡，蓄測量司單相妙變壓進器的佩輸入限電壓常和輸券出電轎壓、寄輸入泊電流筍和輸換出電鐘流，駛將測晴量數(shù)猜?lián)钐呷氡?.紫1中?；透鶕?jù)幕表中補的數(shù)肥據(jù)計勝算|ZL|、|ZL|值，乘分析宿變壓損器的癢阻抗線變換蓮作用晝。(2桶)變壓版器的吹空載恐試驗①斷財開交尸流電把源，慚將圖1-想20中所思示的獲單相盡變壓秒器的輛低壓帆線圈a、x接電芒源，何高壓鼓線圈A、X開路僅。②將磨調(diào)壓數(shù)器旋輸鈕向倆逆時現(xiàn)針方羨向旋娛轉(zhuǎn)到勤底，摘即將貞其調(diào)窩到輸殺出電遵壓為兄零的碎位置陣。合舉上交摘流電刷源開服關(guān)，版調(diào)節(jié)挽調(diào)壓遭器的基旋鈕魔，使于變壓猜器空伴載電凡壓U0＝1.拜2UN，然森后逐揉次降診低電談源電意壓，倦在1.菜2～0.伍2UN的范賞圍內(nèi)笨，測枯取變舒壓器神的U0、I0、P0。③測擁取數(shù)家據(jù)時紅，U0＝UN點必相須測破，并曠在該沖點附六近測通的點毯較密容，共巡壽測取悟數(shù)據(jù)7~吹8組。朋記錄劣于表1.乳2中。④為美了計席算變喘壓器未的變么比，給在UN以下計測取雨原邊神電壓撞的同繭時測通出副漁邊電坊壓數(shù)浮據(jù)記職錄于固表1.標2中。⑤空堤載試煎驗數(shù)倆據(jù)分泥析a.計算叫變壓們比。巨由空鉛載試絞驗測率變壓知器的義一、矮二次猜側(cè)電薦壓的欠數(shù)據(jù)眨，計璃算出與電壓獻比，太然后游取其惡平均零值作俱為變冰壓器套的變歪壓比山。b.繪出荒空載高特性慣曲線U0＝f(I0)，P0＝f(U0)，co朗s0＝f(U0)。(3所)變壓糠器的挪短路開實驗將變工壓器喪的高消壓線合圈接咸電源稿，低值壓線糖