單相變壓器的認(rèn)識(shí)與使用

變壓器的運(yùn)行與維護(hù)【項(xiàng)目目標(biāo)】【項(xiàng)目?jī)?nèi)容】單相變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行持性及極性測(cè)定；其他用途變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理；三相變壓器的認(rèn)識(shí)及聯(lián)結(jié)組別的判定；變壓器的使用與維護(hù)。

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(diǎn)；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(huì)進(jìn)行小型變壓器的測(cè)試、維護(hù)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(rèn)識(shí)與使用節(jié)省金屬材料(經(jīng)濟(jì))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(guò)程中，當(dāng)輸送功率P=UIcos及負(fù)載功率因數(shù)cos一定時(shí)電能的輸送示意圖G~發(fā)電機(jī)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(gè)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(cuò)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(jí)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(yùn)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(dòng)勢(shì)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(kāi)路，這種運(yùn)行方式稱為變壓器的空載運(yùn)行。若二次繞組接負(fù)載，這種運(yùn)行方式稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)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(yùn)行變壓器空載運(yùn)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(kāi)路時(shí)的運(yùn)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(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行是指原繞組加額定電壓，副繞組與負(fù)載相接通時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，如圖1-10所示。這時(shí)副邊電路中有了電流i2，它的大小由副繞組電動(dòng)勢(shì)和副邊電路的等效阻抗來(lái)決定。磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式為：當(dāng)變壓器接近滿載時(shí)，I0N1的遠(yuǎn)小于I1N1，即可認(rèn)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(lái)實(shí)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(jìn)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(fù)載的功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，二次側(cè)電壓隨負(fù)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(fù)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(jiǎn)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?jǐn)?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(dá)98%~99%以上。在計(jì)算效率時(shí)，可采用下列幾個(gè)假定。①以額定電壓下的空載損耗P0作為鐵損耗PFe，并認(rèn)為鐵損耗不隨負(fù)載而變化，即P0＝PFe＝常數(shù)。②以額定電流時(shí)的短路損耗Pk作為額定電流時(shí)的銅損耗PCuN，且認(rèn)為銅損耗與負(fù)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(fù)載時(shí)U2的變化可不予考慮，即認(rèn)為U2＝U2N。故輸出功率為式中，為負(fù)載系數(shù)，＝I2/I2N，則在功窮率因吸數(shù)一汽定時(shí)溪，變慢壓器睬效率遭與負(fù)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(yùn)膛行效榆率，劑設(shè)計(jì)界時(shí)使丘鐵損趴耗相柱對(duì)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(cuò)副繞畏組之批間僅話有磁屯的耦尤合，蟻并無(wú)沿電的傻直接菊聯(lián)系霜。自窯耦變標(biāo)壓器以只有蔬一個(gè)慘繞組號(hào)，如班圖1-僚14所示竿，即槳原、澆副繞夢(mèng)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(shí)質(zhì)胳上自庭耦變更壓器蒼就是耐利用規(guī)一個(gè)擺繞組師抽頭凍的方察法來(lái)窗實(shí)現(xiàn)刃改變權(quán)電壓裙的一鉤種變考?jí)浩髀?。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(jiàn)著整芳個(gè)線牲圈滑鄙動(dòng)的淋活動(dòng)鞋觸點(diǎn)冊(cè)，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(dòng)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(guò)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(jī)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(gè)可冒變電樹(shù)抗器遭。如另圖1-泰16所示。對(duì)電死焊變刷壓器望的要陡求是測(cè)：空倒載時(shí)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(shí)，膜副繞秒組電禍壓應(yīng)賺迅速正下降慚，當(dāng)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(shí)邊，約悲有30虎V的電籌壓降吧，短徒路時(shí)(焊條王與工戀件相乳碰瞬再間)，短攝路電偵流不量能過(guò)球大，艷以免苗損壞匯焊機(jī)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(jí)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(jī)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(jì)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(hù)主要陜?cè)戆歉簱?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(shí)緞，必洗須注槳意：旁由于巾電壓?jiǎn)⒒ジ朽嵠鞯母娓崩@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(dòng)倚勢(shì)，得因此戴電流肺互感韻器的深副繞侮組絕菌不允燙許開(kāi)項(xiàng)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(píng)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(kāi)與串閉合么。測(cè)量崗電流邊時(shí)，月不需別斷開(kāi)趴待測(cè)腳電路業(yè)，只摧需張祝開(kāi)鐵堡芯將悠待測(cè)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(biāo)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(cè)電陳流值辰?！救蝿?wù)巴實(shí)施】1.任務(wù)珠實(shí)施耳的內(nèi)謹(jǐn)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(cè)抬試；肅變壓假器的捕空載雷試驗(yàn)豆和短唉路試饞驗(yàn)。2.任務(wù)巧實(shí)施牛的要傳求(1勞)正確鈴使用破測(cè)試鋪儀表但。(2意)正確遠(yuǎn)測(cè)試絹電壓屋及電案流等泡相關(guān)破數(shù)據(jù)恰并進(jìn)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(tái)；竟交流然電流陳表，1塊；遵交流憶電壓勉表，1塊；盯萬(wàn)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(tái)；創(chuàng)電工血實(shí)驗(yàn)滾實(shí)訓(xùn)蠟臺(tái)，1套。4.任務(wù)蛙實(shí)施動(dòng)的步樹(shù)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?guó)Q驗(yàn)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(shí)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(cè)量司單相妙變壓進(jìn)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(cè)晴量數(shù)猜?lián)钐呷氡?.紫1中?；透鶕?jù)幕表中補(bǔ)的數(shù)肥據(jù)計(jì)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(yàn)①斷財(cái)開(kāi)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(kāi)路僅。②將磨調(diào)壓數(shù)器旋輸鈕向倆逆時(shí)現(xiàn)針?lè)搅w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(kāi)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(cè)枯取變舒壓器神的U0、I0、P0。③測(cè)擁取數(shù)家據(jù)時(shí)紅，U0＝UN點(diǎn)必相須測(cè)破，并曠在該沖點(diǎn)附六近測(cè)通的點(diǎn)毯較密容，共巡壽測(cè)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(jì)席算變喘壓器未的變么比，給在UN以下計(jì)測(cè)取雨原邊神電壓撞的同繭時(shí)測(cè)通出副漁邊電坊壓數(shù)浮據(jù)記職錄于固表1.標(biāo)2中。⑤空堤載試煎驗(yàn)數(shù)倆據(jù)分泥析a.計(jì)算叫變壓們比。巨由空鉛載試絞驗(yàn)測(cè)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(jì)璃算出與電壓獻(xiàn)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(kāi)實(shí)驗(yàn)將變工壓器喪的高消壓線合圈接咸電源稿，低值壓線糖