電機與變壓器

主講：電機與變壓器第四版目錄第二單元變壓器繞組的極性測定與連接第一單元變壓器的分類、結(jié)構(gòu)和原理第三單元變壓器并聯(lián)運行、維護和檢修第四單元特殊用途的變壓器第五單元電動機的基礎(chǔ)知識第六單元三相異步電動機的運行第七單元單相異步電動機第八單元直流電動機第九單元三相同步電機第十單元特種電機緒論緒論什么叫變壓器在交流電路中，將電壓升高或降低的設(shè)備叫變壓器，變壓器能把任一數(shù)值的電壓轉(zhuǎn)變成頻率相同的我們所需的電壓值，以滿足電能的輸送，分配和使用要求。例如發(fā)電廠發(fā)出來的電，電壓等級較低，必須把電壓升高才能輸送到較遠的用電區(qū)，用電區(qū)又必須通過降壓變成適用的電壓等級，供給動力設(shè)備及日常用電設(shè)備使用。變壓器簡介對于變壓器一般有常識的朋友都知道是把大的電壓變小的一種電氣設(shè)備，可能問到更詳細情況就不知道了，這里來簡要介紹一下相關(guān)的變壓器知識，以及變壓器組成及型號。

發(fā)電機11kv升壓變壓器110kv三繞組變壓器230kv去系統(tǒng)另一部分降壓變壓器11kv配電變壓器其他負載D簡單電力系統(tǒng)示意圖第一單元變壓器的分類、結(jié)構(gòu)和原理

課題一變壓器的分類和用途課題二變壓器的結(jié)構(gòu)與冷卻方式課題三變壓器的原理課題四變壓器的空載試驗與短路試課題一變壓器的分類和用途變壓器按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、電爐變壓器、自耦變壓器、電焊變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、單相變壓器、整流變壓器、試驗變壓器、儀用變壓器（電壓、電流互感器、脈沖變壓器，阻抗匹配變壓器）等。電力變壓器可分為:升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器等。電力變壓器的類別——用途分配電變壓器升壓變壓器降壓變壓器（一）電力變壓器試驗、儀用等變壓器(二)特種變壓器電力變壓器的類別——用途分特種變壓器可分為:整流變壓器、電爐變壓器、高壓試驗變壓器、控制變壓器等電源變壓器環(huán)形變壓器電力變壓器控制變壓器三相干式變壓器接觸調(diào)壓器控制變壓器

三相變壓器外觀示意圖干式變壓器本節(jié)結(jié)束課題二變壓器的結(jié)構(gòu)與冷卻方式油浸式電力變壓器一、變壓器的結(jié)構(gòu)簡介

根據(jù)用途的不同，變壓器的結(jié)構(gòu)也有所不同，大功率電力變壓器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，多數(shù)為油浸式，變壓器主要由鐵芯、繞組、油箱、油枕、絕緣套管、分接開關(guān)和氣體繼電器等組成。2.變壓器的基本結(jié)構(gòu)和主要部件主要部件：鐵心和繞組（構(gòu)成器身）；還有油箱、絕緣套管、分接開關(guān)、安全氣道等1.鐵心鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，為降低發(fā)熱損耗和減小體積和重量，厚度為0.35或0.5mm,表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成，在大容量的變壓器中，為使鐵芯損耗發(fā)出的熱量能夠被絕緣油在循環(huán)時充分帶走，以達到良好的冷卻效果，常在鐵芯中設(shè)有冷卻油道。鐵心分為鐵心柱和鐵軛倆部分，鐵心柱套有繞組；鐵軛閉合磁路之用。鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有芯式和殼式兩種。

鐵心

既是磁路，也是套裝繞組的骨架 包括：心柱（套有繞組）和鐵軛（形成閉合磁路） 由0.35～0.5mm厚硅鋼片疊成或非晶合金制成 結(jié)構(gòu)上分為：芯式和殼式，電力變壓器主要用芯式鐵心柱鐵心柱鐵軛鐵軛11112222

芯式變壓器低壓繞組高壓繞組(a)單相心式變壓器示意圖（b）心式變壓器鐵鐵鐵心軛柱軛1122

單相殼式變壓器變壓器繞組主要故障是匝間短路和對外殼短路。匝間短路主要是由于絕緣老化，或由于變壓器的過負荷以及穿越性短路時絕緣受到機械的損傷而產(chǎn)生的。變壓器內(nèi)的油面下降，致使繞組露出油面時，也能發(fā)生匝間短路；另外有穿越短路時，由于過電流作用使繞組變形，使絕緣受到機械損傷，也會產(chǎn)生匝間短路。匝間短路時，短路繞組內(nèi)電流可能超過額定值，但整個繞組電流可能未超過額定值。在這種情況下，瓦斯保護動作，情況嚴重時，差動保護裝置也會動作。對外殼短路的原因也是由于絕緣老化或油受潮、油面下降，或因雷電和操作過電壓而產(chǎn)生的。除此以外，在發(fā)生穿越短路時，因過電流而使繞組變形，也會產(chǎn)生對外殼短路的現(xiàn)象。對外殼短路時，一般都是瓦斯保護裝置動作和接地保護動作。

繞組和鐵芯都是變壓器的核心元件。由于繞組本身有電阻或接頭處有接觸電阻，由I2Rt知要產(chǎn)生熱量。故繞組不能長時間通過比額定電流高的電流。另外，通過短路電流時將在繞組上產(chǎn)生很大的電磁力而損壞變壓器。其基本繞組有同心式和交疊式兩種。2.繞組繞組是變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗依照高低壓繞組的相對位置分為：同心式，交疊式鐵心柱鐵心柱鐵軛鐵軛11112222同心式繞組3.油箱油浸式變壓器的器身（繞組及鐵芯）都裝在充滿變壓器油的油箱中，油箱用鋼板焊成。中、小型變壓器的油箱由箱殼和箱蓋組成，變壓器的器身放在箱殼內(nèi)，將箱蓋打開就可吊出器身進行檢修。二、變壓器的冷卻方式變壓器常用的冷卻方式有6種，按變壓器選用導(dǎo)則的要求，冷卻方式的選擇：1、油浸自冷(ONAN)；大多數(shù)配電變壓器和許多電力變壓器都采用這種方式。容量較小的變壓器，光滑油箱表面就足以將油冷卻；中等容量變壓器，油箱表面要做成皺紋形以增加散熱面，或加裝片式或扁管散熱器，使油在散熱器中循環(huán)流動；大容量變壓器油箱表面應(yīng)加設(shè)輻射散熱器。31500kVA及以下、35kV及以下的產(chǎn)品；

2、油浸風(fēng)冷(ONAF)；用鼓風(fēng)機或小風(fēng)扇將冷空氣吹過散熱器，以增強散熱效果。這種冷卻方式的變壓器有兩種額定容量。在自然通風(fēng)下額定容量較小，在鼓風(fēng)冷卻下額定容量則較大。適用于12500kVA～63000kVA、35kV～110kV產(chǎn)品；75000kVA以下、110kV產(chǎn)品；40000kVA及以下、220kV產(chǎn)品。

3、強迫油循環(huán)風(fēng)冷(OFAF)；50000～90000kVA、220kV產(chǎn)品。

4、強迫油循環(huán)水冷(OFWF)；一般水力發(fā)電廠的升壓變220kV及以上、60MVA及以上產(chǎn)品采用。

5、強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷(ODAF)；強迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷ODWF)；將熱變壓器油用油泵送往外部冷卻器，通過吹風(fēng)冷或用水冷卻，通常多為水冷卻。75000kVA及以上、110kV產(chǎn)品；

在正常工作時,氣體繼電器內(nèi)充滿變壓器油,浮漂也在最上端位子.當有氣體產(chǎn)生時,氣泡會在繼電器內(nèi)積累,壓力將強迫一只浮漂下降,在氣體達到200cm3時，將發(fā)出報警信號；果氣體繼續(xù)積累,第二只浮漂將會發(fā)出跳閘信號。若變壓器油損失過多,第一只浮漂下降，將會發(fā)出報警信號.如果油量繼續(xù)減少,下面的浮漂下降，發(fā)出跳閘信號。三、變壓器附件1、氣體繼電器（瓦斯繼電器）氣體繼電器是一種對變壓器油和油箱起到保護作用的裝置。功能垂直安裝的氣體繼電器

變壓器套管是將變壓器內(nèi)部高、低壓引線引到油箱外部的絕緣套管，不但作為引線對地絕緣，而且擔負著固定引線的作用，變壓器套管是變壓器載流元件之一，在變壓器運行中，長期通過負載電流，當變壓器外部發(fā)生短路時通過短路電流。2、變壓器絕緣套管(1)必須具有規(guī)定的電氣強度和足夠的機械強度。(2)必須具有良好的熱穩(wěn)定性，并能承受短路時的瞬間過熱。(3)外形小、質(zhì)量小、密封性能好、通用性強和便于維修。3、變壓器分接開關(guān)變壓器常用改變繞組匝數(shù)的方法來調(diào)壓。一般從變壓器的高壓繞組引出若干抽頭，稱為分接頭，用以切換分接頭的裝置叫分接開關(guān)。分接開關(guān)分為無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，前者必須在變壓器停電的情況下切換；后者可以在變壓器帶負載情況下進行切換。分接開關(guān)安裝在油箱內(nèi)，其控制箱在油箱外，有載調(diào)壓分接開關(guān)內(nèi)的變壓器油是完全獨立的，它也有配套的油箱、瓦斯繼電器、呼吸器。分接無勵磁調(diào)壓開關(guān)本開關(guān)適用于頻率50、60Hz、額定電壓10、35Kv、額定電流20-250A，三相油浸式變壓器，調(diào)壓部位有中部和中性點兩種，可直接固定在變壓器箱蓋或箱壁處，在無勵磁狀態(tài)下分接調(diào)換。

分接開關(guān)：通過改變高壓繞組抽頭，增加或減少繞組匝數(shù)來改變電壓比。∵：U1/U2=W1/W2，U1W2=U2W1，∴：U2=U1W2/W1。一般變壓器均為無載調(diào)壓，需停電進行：常分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三擋+5%、0%、-5%（一次為10.5KV、10KV、0.95KV二次為380V、400V、420V），出廠時一般置于Ⅱ擋。4、信號溫度計

信號溫度計：監(jiān)視變壓器運行溫度，發(fā)出信號。指示的是變壓器上層油溫，變壓器線圈溫度要比上層油溫高10℃。國標規(guī)定：變壓器繞組的極限工作溫度為105℃；（即環(huán)境溫度為40℃時），上層溫度不得超過95℃，通常以監(jiān)視溫度（上層油溫）設(shè)定在85℃及以下為宜。6、壓力釋放閥當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障而產(chǎn)生大量氣體時，油箱內(nèi)壓力迅速增加，為防止變壓器發(fā)生爆炸，油箱上安裝壓力釋放閥。本節(jié)結(jié)束5、安全氣道

安全氣道又稱防爆管。當變壓器內(nèi)發(fā)生故障時，如發(fā)生短路等，絕緣油即燃燒并急劇分解成氣體，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部壓力驟增，油和氣體將沖破防爆管的玻璃膜噴出泄壓，避免變壓器油箱破裂。課題三變壓器的原理

變壓器利用電磁感應(yīng)原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器，是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾?。主要?gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）

變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當一交流電流(具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。而跨于此線圈的電壓稱之為一次電壓。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈間的匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。變壓器原理構(gòu)造示意圖(1)閉合鐵芯

(絕緣硅鋼片疊合而成)(2)原線圈(初級線圈)

其匝數(shù)用n1表示與交變電源相連(3)副線圈(次級線圈)

其匝數(shù)用n2表示與負載相連(4)輸入電壓U1

輸出電壓U2原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽——互感現(xiàn)象

變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了：電能→磁場能→電能轉(zhuǎn)化

(U1、I1)(變化的磁場)(U2、I2)變壓器的工作原理原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽0ett1t2t3t4（1）互感現(xiàn)象：在變壓器原、副線圈中由于有交變電流而發(fā)生互相感應(yīng)的現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象。（2）互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。

變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了電能到磁場能再到電能的轉(zhuǎn)化。（3）變壓器只能工作在交流電路。

如果變壓器接入直流電路，在鐵芯中不會產(chǎn)生交變的磁通量，沒有互感現(xiàn)象出現(xiàn)，所以變壓器僅工作于交流電路。理解：理想變壓器

如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很小，能夠略去原、副線圈的電阻，以及各種電磁能量損失，這樣的變壓器我們稱之為理想變壓器.這是物理學(xué)中又一種理想化模型。

原、副線圈中通過的磁通量始終相同(無漏磁),因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是：若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有

U1=E1

U2=E2

理想變壓器的電壓規(guī)律I1U2U1n1n2I2R~原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓隨身聽3V機床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機充電器4.2V4.4V5.3V黑白電視機顯像管幾萬伏錄音機6V9V12V彩色電視機顯像管十幾萬伏

但我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V，那么如何使這些額定電壓不是220V的電器設(shè)備正常工作的呢？

生活中需要各種電壓的交流或直流電

理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)之比1、n2

>n1

U2>U1——升壓變壓器3、n2<n1

U2<U1——降壓變壓器2、n2

=n1

U2=U1——等壓變壓器一變壓器的空載運行1、空載運行的理想現(xiàn)象：空載運行：是指變壓器原繞組接到額定電壓、額定頻率的電源上，副繞組開路時的運行狀態(tài)。

變壓器一次繞組接電源，二次繞組開路，負載電流I2為零，這種情況即為變壓器的空載運行。N1和N2為一、二次繞組的匝數(shù)分別繞在兩個鐵心柱上。一次繞組二次繞組2、變壓器的負載運行

一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負載，二次側(cè)中便有負載電流流過，這種情況稱為負載運行。1.變壓器----靜止的電磁裝置

變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能電壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。變壓器原理圖與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組用U1，I1，E1，N1表示，與負載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組

用U2，I2，E2

，N2表示。同時交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為

Fm,該磁通量稱為主磁通請注意圖3-1

各物理量的參考方向確定。2.理想變壓器不計一次、二次繞組的電阻和鐵耗，其間耦合系數(shù)K=1的變壓器稱之為理想變壓器描述理想變壓器的電動勢平衡方程式為

若一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正弦規(guī)律變化，則有不計鐵心損失，根據(jù)能量守恒原理可得由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關(guān)系令K=N1/N2，稱為匝比（亦稱電壓比），則

大連理工大學(xué)電氣工程系3.阻抗變換|ZL|N1N2I1+U1－I2＋

U2－忽略Z1、Z2、

I0，則=

U1U2I2I1==kN1N2|Ze|

=U1I1=

kU2I2/kU2I2=k2|Ze|

=

k2|

ZL|變壓器的阻抗變換I1k2|ZL|+U1－2.1變壓器的工作原理

等效課題四單相變壓器的空載試驗與短路試驗什么是空載運行？變壓器一次繞組加上交流電壓，二次繞組開路的運行情況一.空載時的物理情況1.空載磁場空載電流i0

產(chǎn)生一個交變磁通勢i0N1，并建立交變磁場主磁通?m通過鐵心閉合的磁通量（占絕大部分）漏磁通?1ó通過油和空氣閉合的磁通量（占少量）單相變壓器空載運行時的各物理量（圖1）

單相變壓器空載運行時的各物理量（圖2）2.主磁通感應(yīng)電動勢主磁通在一次繞組和二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：e1(t)=-N1dFm/dte2(t)=-N2dFm/dt3.感生漏電動勢交鏈一次繞組的漏磁通在一次繞組中感生漏電動勢e1s(t)=-N1dF1s/dt列出一次、二次繞組的電動勢平衡方程式u1=i0r1+(-e1s)+(-e1)=i0r1+N1dF1s/dt+N1dFm/dtu20=e2=-N2dFm/dt課題一單相變壓器繞組的極性課題二三相變壓器繞組的連接及連接組別課題四電力變壓器的銘牌參數(shù)第二單元變壓器的極性測定與連接課題一單相變壓器繞組的極性一、極性的意義1、直流電源的極性：“+”號為正極性，表示高電位端；“-”號為負極性，表示低電位端直流電源兩端的極性是恒定不變的2、交流電源的極性正弦交流電源兩端不存在恒定極性，但在任一瞬間仍存在瞬時極性正弦交流電源兩端只存在瞬時極性

變壓器繞組的極性：是指變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組在同一磁通作用下所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之間的相位關(guān)系，通常用同名端來標記同名端：電動勢都處于相同極性的線圈端稱為同名端異名端：不是同極性的兩端稱為異名端3、單相變壓器的極性同名端的標記可用“*”或“·”來表示U1、u1為同名端U1、u2為同名端4、繞組的連接形式(1)繞組串聯(lián)▲正向串聯(lián)：也稱為首位相連，即把兩個線圈的異名端相連，總電動勢為兩個電動勢相加，電動勢會越串越大▲反向串聯(lián)：也稱為尾尾相連(或首首相連)，總電動勢為兩個電動勢之差(2)繞組并聯(lián)▲同極性并聯(lián)：兩個繞組回路內(nèi)部的總電動勢為零，不會產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流，這是最理想狀態(tài)；或者兩個繞組回路內(nèi)部的總電動勢不為零，外部不接負載時，也會產(chǎn)生一定的環(huán)流，這對繞組的正常工作不利▲反極性并聯(lián)：兩個繞組回路內(nèi)部的環(huán)流很大，甚至燒壞線圈，這種接法是不允許的二、變壓器繞組的極性測定1、直觀法如果從繞組的某端通入直流電，產(chǎn)生的磁通方向一致的這些端點就是同名端(右手螺旋法則判別)2、儀表測試法(1)電壓表法如圖測出電壓U2和U3如果U3=U1+U2，則是異名端相連，即1U1和2U1是異名端如果U3=U1-U2，則是同名端相連，即1U1和2U1是同名端(2)直流電流法當合上開關(guān)S，如電流表量程調(diào)試，指針反應(yīng)明顯，說明1U1和2U1都處于高電位，則1U1與2U1是同名端課題二三相變壓器繞組的連接和連接組別多磁路變壓器三相變壓器按磁路系統(tǒng)可分為三相組合式變壓器和三相芯式變壓器三相組合式變壓器的磁路系統(tǒng)三相組合式變壓器是由三臺單相變壓器按一定連接方式組合而成的，其特點是各相磁路各自獨立而互不相關(guān)三相芯式變壓器的磁路系統(tǒng)三相芯式變壓器是三相共用一個鐵心的變壓器，其特點是各相磁路互相關(guān)聯(lián)

三相繞組首尾判別的準則磁路對稱，三相總磁通為零1、三相繞組首尾判別

圖如書2-19三相磁通不對稱時的路徑（一次測一相接反）磁通相量圖三相繞組首尾判別圖2-27交流三相繞組的首尾判別(a)順接時；(b)反接時(a)(b)3、三相變壓器的電路三相繞組的連接有兩種基本接法------星形Y和三角形△①星形接法---尾端連接在一起(圖2-a)②三角形接法----各相首尾相接有兩種接法：(圖b、c)正相序(圖b)反相序(圖c)怎么聯(lián)？怎么聯(lián)？名稱分別為？常用特點？反相正相√課題四電力變壓器的銘牌參數(shù)一、電力變壓器的銘牌銘牌上的主要技術(shù)數(shù)據(jù)有型號、額定容量、額定電壓、額定電流、額定頻率等1、型號和含義型號表示變壓器的結(jié)構(gòu)特點、額定容量和高壓側(cè)的電壓等級等1、型號表示變壓器的結(jié)構(gòu)特點、額定容量（kVA）和高壓側(cè)的電壓等級（kV）（1）舊型號SJL-560/10第一字母S：三相，D：單相第二字母J：油浸自冷，F(xiàn)：風(fēng)冷，G：干式，S：水冷第三字母L：鋁線，P：強迫油循環(huán)數(shù)字560：額定容量（kVA），10：高壓側(cè)電壓（kV）（2）新型號S7-500/10三相電力變壓器第7設(shè)計序號。SN=500kVA，U1N=10kV（高壓側(cè)）S9-80/10三相電力變壓器第9設(shè)計序號。SN=80kVA，U1N=10kV（高壓側(cè)）例如2、額定電壓(U1N/U2N)一次側(cè)繞組的額定電壓U1N是指變壓器額定運行時，一次側(cè)繞組所加的電壓二次側(cè)額定電壓U2N為變壓器空載情況下，當一次側(cè)加上額定電壓時，二次側(cè)測量的空載電壓值3、額定電流(I1N/I2N)額定電流是變壓器繞組允許長期連續(xù)通過的工作電流，是指在某環(huán)境溫度、某種冷卻條件下允許的滿載電流值4、額定容量SN額定容量是指變壓器的視在功率，表示變壓器在額定條件下的最大輸出功率：單相時：SN=U2NI2N三相時：SN=U2NI2N5、額定頻率fN我國規(guī)定額定頻率為50Hz6、溫升T溫升是變壓器在額定工作條件下，內(nèi)部繞組允許的最高溫度與環(huán)境的溫度差，它取決于所用絕緣材料的等級二、變壓器參數(shù)的簡單計算1、變比、電壓、電流和功率的簡單計算例2-1已知三相變壓器的容量SN=500kVA，接法為Y，d11連接組，一次側(cè)、二次側(cè)額定電壓U1N=10000V、U2N=400V，三相負載的每相阻抗為Z=（0.8+j0.6）Ω。求（1）I1N、I2N，K值；解：I1N=U1NSN==×104500×10328.87AI2N=U2NSN==×400500×103721.71A變壓器的變比:K=U1φ/U2φ10000/400=14.43=三、新型變壓器簡介1、環(huán)氧樹脂干式變壓器鐵心和繞組用環(huán)氧樹脂澆注或浸漬作包封的干式變壓器稱為環(huán)氧樹脂干式變壓器損耗小、體積小、質(zhì)量輕、阻燃、防爆、無污染、過載能力強，被廣泛應(yīng)用于對消防和安全可靠性較高要求的場合2、S9系列油浸式變壓器鐵心材料采用單位損耗小的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒極向硅鋼片繞組采用酚醛漆包絕緣并繞制成圓桶式油箱采用片式散熱器，提高了散熱系數(shù)3、非晶合金鐵心變壓器比硅鋼片鐵心變壓器的空載損耗下降70%-80%比硅鋼片鐵心變壓器空載電流下降80%左右在節(jié)能降耗方面具有絕對優(yōu)勢4、密封式變壓器分為空氣密封型、充氮密封型和全充油密封式第三單元變壓器并聯(lián)運行、維護和檢修課題一三相變壓器的并聯(lián)運行課題二變壓器的維護及檢修課題一三相變壓器的并聯(lián)運行一、三相變壓器并聯(lián)運行的原因1、當負載隨晝夜、季節(jié)而波動時，可根據(jù)需要將某些變壓器斷開(稱為解列)或投入(稱為并列)以提高運行效率，減少不必要的損耗2、當大功率用電器使用時，需要變壓器增加電容量來滿足用電器的用電要求，而當不使用大功率電器時，用電量較少，通過電容補償無法提高功率因數(shù)，只能通過解列變壓器的方法來提高運行效率3、當某臺變壓器出現(xiàn)故障或需要檢修時，可以由備用變壓器并列運行，以保證不停電，從而提高了供電質(zhì)量二、變壓器并聯(lián)運行的條件1、各變壓器的原邊額定電壓要相等，各副邊額定電壓也要相等，即變比要相等；2、各變壓器副邊線電勢對原邊線電勢的相位差應(yīng)相等，即連接組要相同；3、各變壓器的阻抗電壓標么值應(yīng)相等，短路阻抗角應(yīng)相等。

1、對變壓器的并聯(lián)運行狀態(tài)有一定的要求，最理想的并聯(lián)運行情況是：1、空載時各臺變壓器中只有原邊的空載電流，由各變壓器副邊繞組通過母線組成的回路中，以及原邊回路中沒有環(huán)流。2、負載時各變壓器所分擔的負載量，應(yīng)該按各自額定容量的大小成比例分配，防止其中某臺過載或欠載。3、負載時各變壓器所分擔的電流，應(yīng)該與總的負載電流同相位。這樣當總的負載電流一定時，各變壓器所分擔的電流最?。蝗绻髯儔浩魉值碾娏饕欢〞r，則總的負載電流最大。2、要達到上述理想的并聯(lián)狀態(tài)，并聯(lián)運行的變壓器必須具備以下三個條件：變壓器一次可以并聯(lián)，二次并聯(lián)要注意同名端（相位），功率要接近，輸出電壓要一樣。接線參考下圖；變壓器并聯(lián)接線圖1、沒有環(huán)流，I環(huán)=0◆一次側(cè)、二次側(cè)的電壓分別相等，即變比K相等◆連接組別應(yīng)相同2、運行時的負載分配要合理歸納并聯(lián)運行條件BCabcⅠⅡⅢKⅠKⅡKⅢA變壓器的并聯(lián)運行

變壓器的并聯(lián)運行是指將兩臺或兩臺以上的變壓器原、副邊分別接在公共母線，共同向負載供電的運行方式，如圖所示。

(a)

圖三相變壓器的并聯(lián)運行接線圖

(a)三相接線圖；(b)單線圖(b)

并聯(lián)運行的優(yōu)點：

（1）提高了供電的可靠性。并聯(lián)運行時，如果某臺變壓器發(fā)生故障或需要檢修時，可以將它從電網(wǎng)切除，而不中斷向重要用戶供電。（2）可以根據(jù)負載的大小調(diào)整投入并聯(lián)運行變壓器的臺數(shù)，以提高運行效率。（3）可以減少備用容量，并可隨著用電量的增加，分期分批地安裝新的變壓器，以減少初期投資。并聯(lián)變壓器的臺數(shù)不宜太多，否則總的設(shè)備費用、材料消耗、占地面積都將增大，使變電站總的造價升高，通常為兩臺并聯(lián)運行。

課題二變壓器的維護及檢修一、變壓器運行中的日常維護應(yīng)定期對變壓器及附屬設(shè)備進行全面檢查，每天至少一次，檢查過程中，要遵守“看、聞、嗅、摸、測”五字準則，仔細檢查檢查項目如下：1、檢查變壓器上層油溫2、檢查儲油柜的油色、油位3、檢查套管外部4、檢查變壓器的響聲5、檢查引線接頭接觸6、檢查壓力釋放器或安全氣道及防爆膜7、檢查氣體繼電器8、檢查變壓器鐵心接地線和外殼接地線9、檢查變壓器的外部表面10、檢查調(diào)壓分接頭位置指示二、特殊巡視檢查項目1、電力系統(tǒng)發(fā)生短路或變壓器事故后的檢查2、大風(fēng)、雷雨、冰雹后的檢查3、濃霧、小雨、下雪時的檢查4、氣溫驟變時的檢查5、過負荷運行時的檢查6、新投入或經(jīng)大修的變壓器投入運行后的檢查變壓器常見故障的種類、現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及處理方法三、變壓器常見故障處理第四單元特殊用途的變壓器課題一自耦變壓器課題二儀用變壓器課題三電焊變壓器課題一自耦變壓器自耦變壓器三相自耦變壓器自耦變壓器的一次側(cè)、二次側(cè)共用一個繞組，一次側(cè)、二次側(cè)繞組不但有磁的聯(lián)系，還有電的聯(lián)系1、自耦變壓器的優(yōu)點▲可改變輸出電壓▲用料省、效率高2、自耦變壓器的缺點◆如高壓繞組絕緣損壞，高電壓可直接進入低壓側(cè)，這是很不安全的◆如果在自耦變壓器的輸入端把相線和零線接反，雖然二次側(cè)輸出電壓大小不變，仍可正常工作，但這時輸出“零線”已經(jīng)為“高電位”，是非常危險的自耦變壓器一定義如圖：(a)一般雙繞組變壓器，原副方只有磁聯(lián)系；無直接電連接。(b)單相自耦變壓器，有直接電連接，省去一個繞組。(c)自耦變壓器：原，副繞組有共同部分的變壓器稱為自耦變壓器。鐵心AXax雙繞組變壓器鐵心AXax單相自耦變壓器自耦變壓器U1

U2u2

u1

+-+-U1

I1

U2

II2

原付邊共用一部分繞組的變壓器。（一）特點：1、原付繞組既有磁的聯(lián)系，又有電的聯(lián)系。2、能量傳遞，既有磁場傳遞的，又有直接傳遞的。如圖：(a)一般雙繞組變壓器，原副方只有磁聯(lián)系(b)單相自耦變壓器，省去一個繞組。

(c)自耦變壓器：原，副繞組有共同部分的變壓器稱為自耦變壓器。

自耦變壓器特點1、自耦變壓器的繞組容量小于額定容量,與同容量的雙繞組變壓器相比，體積小、用銅材料少。K越接近“1”，優(yōu)點越顯著。2、短路阻抗標幺值比構(gòu)成它的雙繞組變壓器小，短路電流大；有較小的電壓變化率4、低壓側(cè)和高壓側(cè)繞組在電氣方面連在一起，若原邊引起過電壓也會影響到低壓邊。5、適用于一、二次側(cè)電壓相差不大的場合，一般K=1.5—2.0本節(jié)是針對降壓變壓器分析的，其分析方法適用升壓變壓器。3、效率較高1、副繞組是原繞組的一部分(如圖1的自耦降壓變壓器）2、原繞組是副繞組的一部分(如圖2的自耦升壓變壓器)自耦變壓器降、升壓對比（非教材）自耦變壓器最大特點是：降壓:I2=I1+I,I=I2-I1升壓:I2=I1-I,I=I1-I2I1是原繞組電流,I2是副繞組電流課題二儀用變壓器儀用變壓器是在測量高電壓、大電流時使用的一種特殊的變壓器，也稱為儀用互感器。儀用變壓器有電流互感器和電壓互感器兩種形式電流互感器電壓互感器（1）可使儀表和繼電器標準化。如電流互感器副繞組的額定電流都是5A；電壓互感器副繞組的電壓通常都規(guī)定為100V。（2）可使測量儀表、繼電器等二次設(shè)備與一次主電路隔離。降低儀表及繼電器的絕緣水平，簡化儀表構(gòu)造，同時保證工作人員的安全。（3）可以避免短路電流直接流過測量儀表及繼電器的線圈。儀用互感器互感器是電流互感器和電壓互感器的合稱，互感器的主要功能是:電壓互感器和電流互感器①擴大常規(guī)儀表的量程；②使測量回路與被測系統(tǒng)隔離，以保障工作人員和測試設(shè)備安全；③由互感器直接帶動繼電器線圈，為各類繼電保護提供控制信號，也可以經(jīng)過整流變換成直流電壓，為控制系統(tǒng)或微機控制系統(tǒng)提供控制信號。一、電流互感器◆把大電流變成小電流的互感器就是電流互感器◆電流互感器一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，只有一匝到幾匝，導(dǎo)線都很粗，串聯(lián)在被測的電路中◆電流互感器的二次側(cè)繞組匝數(shù)較多，近似于短路狀態(tài)◆選用電流互感器可根據(jù)測量準確度、電壓、電流要求選擇二、電流互感器作用：把被測的大電流通入電流互感器的原邊，變換成副邊的小電流，送到電流表或控制回路。結(jié)構(gòu)特點：原邊繞組匝數(shù)少、截面大，串入被測回路；副邊匝數(shù)多、截面小，串接儀表。Ai1i2原理分析：正常運行時相當于變壓器副邊短路。被測的大電流計算：I1=kiI2I2--副邊額定電流規(guī)定為5A或1Aki：電流互感器的電流比。注意事項：1電流互感器副方不允許開路。開路后，原方電流全為勵磁作用，鐵心過飽和，電壓較高，鐵心嚴重發(fā)熱。

2電流互感器副繞組一端和鐵心須可靠接地.二、電壓互感器▲把高電壓變成低電壓的互感器就是電壓互感器▲電壓互感器的原理和普通降壓變壓器是完全一樣的，不同的是它的變壓比更準確▲電壓互感器的選用與電流互感器的選用類同，一般電壓互感器二次側(cè)額定電壓都規(guī)定為100V，一次側(cè)額定電壓為電力系統(tǒng)規(guī)定的電壓等級電壓互感器一、電壓互感器VU1U2結(jié)構(gòu)特點：原邊繞組匝數(shù)多、截面小，并聯(lián)接入被測回路；副邊匝數(shù)少、截面大，串接線圈阻抗大的電壓儀表。作用：把被測的大電壓通入電壓互感器的原邊，變換成副邊的小電壓，送到電壓表或控制回路。注意事項：

1電壓互感器副邊絕不允許短路。因短路電流將使繞組發(fā)熱，破壞絕緣，危及人身和設(shè)備的安全。

2電壓互感器鐵心和副繞組的一端必須可靠接地。保障人身安全。原理分析：正常運行時相當于變壓器副邊開路。被測的大電壓計算：U1=kvU2U2--副邊額定電YA2規(guī)定為100Vkv：電壓互感器的電壓比。課題三電焊變壓器

（1）帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器

帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器有外加電抗器式和共軛式兩種結(jié)構(gòu)形式。一、常用電焊變壓器的類型和基本結(jié)構(gòu)電焊變壓器

圖帶電抗器的電焊變壓器電焊變壓器

1）外加電抗器式

外加電抗器式電焊變壓器是在一臺降壓變壓器的二次側(cè)輸出端再串接一臺可調(diào)電抗器組合而成，如圖5-1所示。為了調(diào)節(jié)二次側(cè)空載電壓U02，在一次側(cè)繞組中備有分接頭。電焊變壓器輸出電流的調(diào)節(jié)主要通過改變電抗器的氣隙大小來實現(xiàn)，如氣隙減小時，電抗增大，電焊機輸出外特性下降陡度就增大，電流就減小，如圖5-2所示。電焊變壓器

圖

5-2焊接變壓器電流的調(diào)節(jié)1-空載曲線；2-電抗小時的外特性；3-電抗大時的外特性。電焊機輸出外特性電焊變壓器

2）共軛式

共軛式電焊變壓器是將變壓器鐵心和電抗器鐵心制成一體成為共軛式結(jié)構(gòu)（即有部分磁軛是公用的），如圖5-3所示。它除了變壓3和動鐵心4。變壓器二次側(cè)輸出線圈是與電抗器線圈串聯(lián)的，設(shè)EX是電抗器上的電動勢，E2是變壓器二次側(cè)電動勢，當兩者是順極性串聯(lián)時，輸出電壓為兩者之和，即U02=E2+EX。當兩者是反極性串聯(lián)時，輸出電壓為兩者之差，即U02=E2-EX。因此得到兩種不同空載電壓的外特性，如圖5-4所示。電焊變壓器

圖5-3共軛式電焊變壓器的接線圖(a)順極性；(b)反極性電焊變壓器

圖5-4共軛式電焊變壓器的外特性

1）順接時；2）反接時

電焊變壓器

（2）磁分路動鐵式電焊變壓器

磁分路動鐵式電焊變壓器是在鐵心的兩柱中間又裝了一個活動的鐵心柱，稱為動鐵心，如圖5-5（a）所示。一次側(cè)繞組繞在左邊的鐵心柱上，而二次側(cè)繞組分兩部分，一部分在左邊與一次側(cè)同在一個鐵心柱上；另一部分在右邊一個鐵心柱上。當改變二次繞組的接法就達到改變匝數(shù)和改變漏抗的目的，從而達到改變起始空載電壓和改變電壓下降陡度的作用，以上是粗調(diào)作用，如圖5-5（b）所示。粗調(diào)有I和Ⅱ兩擋。電焊變壓器

如果要微調(diào)電流，則要微調(diào)中間動鐵心的位置。如果把動鐵心從貼心的中間逐步往外移動，那么從動鐵心中漏過的磁通會慢慢地減少。因為動鐵心往外移動，氣隙加大，磁阻也加大，漏磁通就減少，漏抗隨之減少，電流下降速度就慢，如圖5-5（c）所示。當連接片接在I位置時（即粗調(diào)電流），次級繞組匝數(shù)較多，所以空載電壓較高，為曲線1、2。這是把動鐵心移到最里面，則漏磁通最多，漏抗多大，曲線下降最陡，即為曲線1；反之，把動鐵心慢慢移出來，曲線就慢慢向曲線2靠近。從圖5-5（c）中看出，如果工作電壓為30V，工作電流就會從60A左右慢慢向170A變化。這就是微調(diào)電流的原理。電焊變壓器

當粗調(diào)節(jié)器放在Ⅱ位置，由于二次匝數(shù)少了，空載電壓從70V降到60V，曲線3、4的陡度也小了。同前面分析的一樣，當動鐵心從最里面移動到最外面時，工作電流將從130A左右慢慢向450A變化。電焊變壓器

圖5-5動鐵式交流弧焊機(a)結(jié)構(gòu)圖；(b)電路圖；(c)外特性曲線1-粗調(diào)Ⅰ、動鐵最里面；2-粗調(diào)Ⅰ、動鐵最外；3-粗調(diào)Ⅱ、動鐵最里面；4-粗調(diào)Ⅱ、動鐵最外電焊變壓器

（3）動圈式電焊變壓器

前面兩種變壓器的一次側(cè)、二次側(cè)繞阻是固定不動的，只是改變動鐵心位置，即改變氣隙大小來改變漏磁通的大小，從而改變了漏抗大小，達到改變曲線的下降陡度、調(diào)節(jié)電流的目的。電焊變壓器

動圈式電焊變壓器的鐵心是殼式結(jié)構(gòu)，鐵心氣隙是固定不可調(diào)的，一次側(cè)繞組固定在鐵心下部，二次繞組置于它的上面，并且可借助手輪轉(zhuǎn)動螺桿，使二次側(cè)繞組上下移動，從而改變一次側(cè)、二次側(cè)的距離來調(diào)節(jié)漏磁的大小。顯然，原、副繞組越近則耦合越緊，漏抗就小，輸出電壓也高，下降陡度也小，輸出電流就大；反之則電流就小。以上介紹的是微調(diào)。還可以通過將一次側(cè)和二次側(cè)的部分繞組接成串聯(lián)或并聯(lián)（它們均有兩部分線圈構(gòu)成）來擴大調(diào)節(jié)范圍，這是電焊變壓器的粗調(diào)。

電焊變壓器

二、電焊變壓器的特點 （1）二次側(cè)空載電壓應(yīng)為60~75V,以保證容易起弧。同時為了安全，空載電壓最高不超過85V。 （2）具有陡降的外特性，即當負載電流增大時，二次側(cè)輸出電壓應(yīng)急劇下降，如圖3—5所示。通常額定運行時的輸出電壓U2N為30V左右（即電弧上電壓）。 （3）短路電流IK不能太大，以免損壞電焊機，同時也要求變壓器有足夠的電動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。焊條開始接觸工作短路時，產(chǎn)生一個短路電流，引起電弧，然后焊條再拉起產(chǎn)生一個適當長度的電弧間隙。所以，變壓器要能經(jīng)常承受這種短路電流的沖擊。電焊變壓器

（4）為了適應(yīng)不同的加工材料、工作大小和焊條，焊接電流應(yīng)能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。為了滿足以上要求，根據(jù)前面分析，影響變壓器外特性的主要因素是一次側(cè)、二次側(cè)繞組的漏阻抗ZS1和ZS2以及負載功率因數(shù)cosφ2。由于焊接加工是屬于電加熱性質(zhì)，故負載功率因數(shù)基本上都一樣，cosφ2≈1，所以不必考慮。而改變漏抗可以達到調(diào)節(jié)輸出電流的目的。 第四單元特殊用途的變壓器

課題一自耦變壓器課題二儀用變壓器課題三電焊變壓器三

相

自

耦

變

壓

器三

相

自

耦

變

壓

器1.電流互感器電流互感器簡稱CT（文字符號為TA，單二次繞組電流互感器圖形符號為），是變換電流的設(shè)備。（1）工作原理和接線方式電流互感器的基本結(jié)構(gòu)原理如圖4-14所示，它由一次繞組、鐵芯、二次繞組組成。其結(jié)構(gòu)特點是：一次繞組匝數(shù)少且粗，有的型號還沒有一次繞組，利用穿過其鐵芯的一次電路作為一次繞組（相當于1匝）；而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細。電流互感器的一次繞組串接在一次電路中，二次繞組與儀表、繼電器電流線圈串聯(lián)，形成閉合回路，由于這些電流線圈阻抗很小，工作時電流互感器二次回路接近短路狀態(tài)。電流互感器的變流比Ki用表示，則

式中，I1N、I2N分別為電流互感器一次側(cè)和二次側(cè)的額定電流值，N1、N2為其一次和二次繞組匝數(shù)。變流比一般表示成如100/5A形式。（2）電流互感器種類和型號按一次電壓分，有高壓和低壓兩大類；

按一次繞組匝數(shù)分有單匝（包括母線式、芯柱式、套管式）和多匝式（包括線圈式、繞環(huán)式、串級式）；

按用途分有測量用和保護用兩大類；

按絕緣介質(zhì)類型分有油浸式、環(huán)氧樹脂澆注式、干式、SF6氣體絕緣等。電流互感器型號的表示和含義如下：圖4-15LQZ-10型電流互感器的外形圖圖4-16LMZJ1-0.5型電流互感器的外形圖（3）電流互感器使用注意事項①電流互感器在工作時二次側(cè)不得開路。

②電流互感器二次側(cè)有一端必須接地

③電流互感器在接線時，必須注意其端子的極性2.電壓互感器電壓互感器簡稱PT，是變換電壓的設(shè)備。文字符號為TV，單相式電壓互感器圖形符號為（1）工作原理和接線方式電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)原理如圖4-17所示，它由一次繞組、二次繞組、鐵芯組成。一次繞組并聯(lián)在線路上，一次繞組匝數(shù)較多，二次繞組的匝數(shù)較少，相當于降低變壓器。二次繞組的額定電壓一般為100V。二次回路中，儀表、繼電器的電壓線圈與二次繞組并聯(lián)，這些線圈的阻抗很大，工作時二次繞組近似于開路狀態(tài)。圖4-17電壓互感器的結(jié)構(gòu)原理電壓互感器的變壓比用Ku表示

式中，U1N、U2N分別為電壓互感器一次繞組和二次繞組額定電壓，N1、N2為一次繞組和二次繞組的匝數(shù)。變壓比Ku通常表示成如10/0.1kV的形式。電壓互感器有單相和三相兩大類，在成套裝置內(nèi)，采用單相電壓互感器較為常見。

（3）電壓互感器使用注意事項

①電壓互感器在工作時，其一、二次側(cè)不得短路

②電壓互感器二次側(cè)有一端必須接地

③電壓互感器在接線時，必須注意其端子的極性圖4-19JDZ-3、6、10型電壓互感器外型結(jié)構(gòu)

圖4-20JSW-10型電壓互感器外型結(jié)構(gòu)第三節(jié)電焊變壓器

電弧焊工藝對電焊變壓器的要求

為保證電弧焊的質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，對電焊變壓器有以下幾點要求：（1）空載時，空載電壓U20

60~75V

左右，以保證起弧容易。但為了操 作者安全，U20最高不超過85V。（2）負載（焊接）時，電焊變壓器應(yīng) 具有迅速下降的外特性，如圖所 示，在額定負載時的輸出電壓U2

（焊鉗與工件間）約為30V左右。（3）短路時，短路電流不應(yīng)過大。（4）為了適應(yīng)不同焊接件和不同規(guī)格 的焊條，要求焊接電流大小在一定 范圍內(nèi)要均勻可調(diào)。

(一)感應(yīng)電動勢與主磁通

1.變壓器感應(yīng)電勢1)主磁通若u1

隨時間按正弦規(guī)律變化，則?m也按正弦規(guī)律變化，設(shè)則對e1有：e1(t)=-N1dFm/dt=-wN1Fm

coswt=wN1Fm

sin(wt-90°)=E1msin(wt-90°)而對e2有：e2(t)=-N2dFm/dt=-wN