变压器实习报告1

1、（电机学）课程实习与实训报告电气2012级“卓班”企业课程（电机学）实习与实训报告评语：考 勤（10）守 纪（10）实习报告（20）实训过程（20）实训报告（30分）小组答辩（10）总成绩（100）专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气1201 姓 名： 张娟 学 号： 201209608 指导教师： 赵峰 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年7月 27日1 实习报告1.1 实习项目1.1.1 实习项目1时间：2014-7-16，上午8：00至12: 00 地点：甘肃宏宇变压器有限公司指导教师：赵峰实习内容：了解变压器生产、制造的工艺流程及测试方法这是暑假的第一次实习，我们所有的

2、同学与老师们一起坐车去甘肃宏宇变压器有限公司参观学习变压器的制造原理、工艺和测试方法。在总工的带领下我们进入了变压器制造厂房。我们首先看到了涂有绝缘漆的硅钢片，硅钢片经叠压工艺最终构成变压器的铁芯。铁芯既是变压器的磁路部分，又是套装绕组的骨架。铁芯由芯柱和铁轭两部分组成。芯柱上套装着绕组，铁轭将心柱连接起来，使之形成闭合磁路。让我吃惊的是，铁芯的一层是由多片人工裁制好的不同尺寸的硅钢片组成的，这和我所理解的完全不同。通过总工的讲解后，我才终于理解和明白为何要这样做了。由于目前的制造工艺和技术设备的限制，对于铁芯做成整体型看似合理，简便，但实际却不然。虽然这样构成的铁芯没有接缝，损耗会更小，然而

3、却存在着许多问题。首先，对于绕组的绕制不易实现，其次，当绕组损坏后无法及时更换，最后，会造成对硅钢片的浪费，从而降低了经济效益。而铁芯做成组合型后，虽然会因为接缝的存在而造成损耗，但可以通过提高剪切的精度、接缝处选取45等方法减小损耗。组合型铁芯最大的好处就是铁轭与芯柱是分离的，当绕组损坏后可以及时更换，并且操作简单。如图1所示。图1变压器按绝缘介质可分为油浸式变压器和环氧浇注干式及空气绝缘干式变压器。油浸式变压器在变压器中注入绝缘油，绝缘油具有绝缘与散热的作用。变压器通过绝缘油的对流将产生的热量带到外部，从而降低内部温度。然而，不同的绝缘介质在同等热量的作用下，其老化程度也不同但其总的规律是

4、：温度高，老化速度加快，温度低，老化速度变慢。这边影响了变压器的使用寿命。干式变压器防火性能好，具有难燃和自熄功能，使用更加安全，尤其在建筑物周围普遍使用。变压器的无励磁分接开关主要用于调节电压，需要在不带电的情况下进行操作。气体继电器是变压器的一种保护装置，不但可以测定油速，还可以在短路时通过跳闸来报警。压力释放环也是一种保护装置。当变压器内部温度升高时，气体膨胀，压力增大，而此时可以打 开压力释放环喷出一定的气体和绝缘油，从而减小压力。 压力释放环 气体继电器 绕组虽然只是短暂的实习，却让我了解到了许多有关变压的知识，也丰富了我的理论基础。参观后的最大感慨就是，在整个变压器的制造工艺与流程

5、中，绝大部分是手工完成，自动化程度不高。相比于现在的科技，变压器的制造却显得如此“原始”，这让我不得不思考，究竟怎样才能让变压器制造的自动化程度提高，这也许会在以后的学习中慢慢得出结论吧。1.1.2 实习项目2时间：2014-7-*，上午8：00至12: 00 地点：中国北车集团兰州机车厂指导教师：赵峰实习内容：了解电机生产、制造的工艺流程及测试方法今天，我们来到了中国北车兰州机车厂了解电机生产、制造的工艺流程及测试方法。兰州机车厂隶属中国北方机车车辆工业集团公司，是西北地区机车检修的重要基地，目前检修的主要品种有东风系列内燃机车和韶山型电力机车。在老师的带领下，我们主要参观了东风系列内燃机车

6、的发电机。发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、定子绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。图2所示为内燃机车发电机转子。图2 内燃机车发电机转子我们还参观了直流牵引电机，第一次看到了自励磁的电机。励磁绕组的供电方式称为励磁方式。按照励磁方式，直流电机分成他励和自励两大类。他励式直流电机的励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组与电枢绕组不相连。在自励式发

7、电机中，利用电机自身发出的电流来励磁。电机采用自励时，不需要外界单独的励磁电源,设备比较简单。但如果原先电机内部没有磁场,它就不可能产生电动势，也就不可能进行自励。所以实现自励的条件是电机内部必须有剩磁。老师还向我们介绍了无刷同步牵引发电机。在交-直电传动内燃机车中，同步牵引发电机发出的交流电经整流装置输出直流电，供给直流牵引电动机，驱动机车。无刷发电机与有刷发电机相比，无滑动接触部分，维护简单，可靠性高，可长期连续运行而不需要保养，特别适用于无人管理的自动化电站。没有旋转接触的导电部分，不会产生火花，因此特别适用于有易燃气体及多粉尘等恶劣环境条件的运行场合。除此之外，我们好参观了一些变压器设

8、备，如平波电抗器、高压电压互感器等。由于电网电压会有波动，所以利用平波电抗器可以有效地减小电流波动。图3所示为无刷同步牵引发电机。图3 无刷同步牵引发电机经过一个上午的参观学习，我对电机的定、转子结构有了一个基本的了解和认识，也学到了一些与电机相关的知识。与此同时，对于电机学中的有些概念与结构图有了更清晰地认识，顿时感到豁然开朗了许多。然而遗憾的是，师傅们讲解的还是不够清晰与透彻，我任然有许多困惑与不解，希望在以后的学习中通过自己的努力解决掉这些问题。1.1.3 技术讲座时间：2014-7-20，上午9：00至12: 00 地点：学院楼205室主讲人：赵亚东讲座主题：军用微电机行业特点与发展今

9、天，来自兰州万里航空机电有限公司的赵亚东主任为我们介绍了军用微电机行业特点与发展。赵主任首先介绍了一下电机行业。电机行业是一个传统行业，也是基础行业。经过200多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心基础，是国民经济中重要的一环。随着生产现代化程度的不断提高和技术进步，产品快速更新换代，市场需求越来越大，处于高速增长阶段。而军用微电机是电机行业中的一个特殊行业，具有自生的发展特点和趋势。紧接着军用微电机的发展现状。军用微电机行业的发展现状在技术上表现为：产品向高性能、小体积方向发展；直流微电机向永磁化、无刷化方向发展；控制类电机向高性能，、组合化方向发展。而微电机行业的变化表现在不

10、再采用单纯的交直流直接供电，而是采用电力电子驱动器供电，产品的可靠性要求也越来越高。其次介绍了我国军用微电机的现状。我国在60-70年代主要采用前苏联标准，产品从前苏联测绘仿制，并在其基础上自主开发。在80年代末开始引进欧美产品和标准，形成两个体系共存。在90年代后期国家开始重视微电机行业制造技术的提升和改进，引进欧美技术、设备，微电机行业逐步走向现代化大规模生产。微电机行业发展的重点技术是交流变频控制技术、无数电机及控制技术、永磁交流伺服及控制技术、步进电机及控制技术和直线电机及控制技术。技术发展趋势也在向无刷化、微型化、一体化、永磁化、数字化方向发展。图4所示为军用微电机。 图4 军用微电

11、机从图4中可以看出，军用微电机的一个显著特点就是体积小，重量轻。最后，赵主任简单的介绍了电动机的分类。电动机可以分为直流电动机和交流电动机。而直流电动机可以分为有刷电动机和无刷电动机，交流电动机可以分为同步电动机和异步电动机。通过赵主任的讲解，我大体了解了军用微电机的相关知识。军用微电机作为一种特殊的电机，有着其显著地特点与严格的技术要求与规范。通过这几次的实习与讲座，我渐渐明白，每个行业的电机都有其独特的一面，都在本行中发挥着重要的作用。因为所处的行业决定了其功能与性能，也决定了其特殊的技术要求。这让我更坚定了以后的学习，也对电机有了更浓的兴趣。1.2体会虽然只是短暂的实习，却让我了解到了许

12、多有关变压器和电机的知识，也丰富了我的理论基础。参观后的最大感慨就是，在整个变压器的制造工艺与流程中，绝大部分是手工完成，自动化程度不高。相比于现在的科技，变压器的制造却显得如此“原始”，这让我不得不思考，究竟怎样才能让变压器制造的自动化程度提高，这也许会在以后的学习中慢慢得出结论吧。与此同时，我对电机的定、转子结构有了一个基本的了解和认识，对于电机学中的有些概念与结构图有了更清晰地认识，顿时感到豁然开朗了许多。然而遗憾的是，师傅们讲解的还是不够清晰与透彻，我任然有许多困惑与不解，希望在以后的学习中通过自己的努力解决掉这些问题。最后，通过赵主任的讲解，我大体了解了军用微电机的相关知识。军用微电

13、机作为一种特殊的电机，有着其显著地特点与严格的技术要求与规范。通过这几次的实习与讲座，我渐渐明白，每个行业的电机都有其独特的一面，都在本行中发挥着重要的作用。因为电机所处的行业决定了其功能与性能，也决定了其特殊的技术要求。这让我更坚定了以后的学习，也对电机有了更浓的兴趣，希望在以后学到更多有关电机和变压器的知识。2 实训报告2.1 必做题2.1.1 设计题目及具体任务分工1 设计题目三相配电变压器的电磁计算与设计设计一台三相配电变压器，与该变压器相匹配的数据如下所示：容量：60KVA； 额定电压：10±5%/0.4KV；额定频率：50HZ； 相数：3；联接组号：Y,yn0； 冷却方式

14、：ONAN；短路阻抗：4%； 短路损耗：1040W；空载损耗：200W； 绝缘等级：H级；效率：在功率因数cos为0.82（滞后）的满负载时为96%执行标准：GB20052-2006三相配电变压器能效限定值及节能评价值2 具体任务分工刘晓冰：确定变压器铁芯尺寸，检查在运行点铁芯是否达到饱和，计算铁芯其他相关参数并绘制计算流程图；罗童：绕组相关数据计算，并确定原、副边导线的尺寸并绘制计算流程图；张娟：变压器其它参数的核算。根据设计计算出的等值电路相关参数，评估是否满足效率性能的指标要求，以进行多次参数优化并绘制计算流程图。我主要是进行变压器其它参数的核算，并根据设计计算出的等值电路相关参数，评估

15、是否满足效率性能的指标要求，以进行多次参数优化并绘制计算流程图。变压器其它参数包括负载损耗、空载损耗以及绕组对油温升。因为该设计产品为小容量的变压器，引线损耗与各种附加损耗较小，所以根据经验公式可将其忽略。当负载损耗过大时，要重新进行匝数分配，直到符合要求为止。变压器的空载损耗主要是铁芯损耗，它由磁滞损耗和涡流损耗组成。影响空载损耗的主要参数是芯柱和铁轭的重量，不符合要求时，主要调节这两个参数。绕组对油温升是整个计算过程的难点，主要是有效散热面积的确定非常困难。温升是指变压器绕组或铁芯的温度与周围冷却介质的温度之差。标准规定绕组温升为65K，考虑油平均温升及制造误差时，绕组温升一般控制在25K

16、以内。所以计算出的高低压绕组对油温升符合要求。因此，整个计算过程可以看作是对参数进行多次优化的过程。2.1.2 设计思路分析变压器是一种静止的电器。变压器主要由铁芯、绕组和其他部件组成。变压器的技术参数主要包括：产品型号、额定容量、电压组合、绕组联结组标号、电压分接范围及级数、短路阻抗、空载损耗、负载损耗等。具体设计思路如下：（1） 计算额定电压和额定电流三相变压器的联结组别的不同，线电压U1、相电压Up及线电流I1、相电流Ip之间的关系也不同。该变压器高低压均为Y联结，因此U1=Up，I1=Ip。（2） 确定铁芯直径铁芯是变压器的磁路部分，是能量转换的媒介。选取合适的铁芯直径，可以在符合其性

17、能参数（短路阻抗、负载损耗、空载损耗等）和满足制造工艺的情况下，做到用铜、用铁量均衡，主材成本最少。（3） 计算绕组数据本设计产品为10KV小型配电变压器，低压绕组结构选择为偶数层圆筒式线圈，高压绕组结构选择为多层圆筒式线圈，并确定高低压绕组匝数、选择导线及计算线圈尺寸、计算绕组电阻及导线重量。（4） 计算铁芯数据根据前面算出的数据计算铁芯窗高及铁芯重。（5） 核算变压器短路阻抗将算出的短路阻抗值同短路阻抗标准值进行比较，若在误差允许范围内，则说明设计方案符合规定，否则回到（二）重新计算，直到符合要求为止。（6） 核算变压器其它参数变压器其他参数包括负载损耗、空载损耗及绕组对油温升，其中绕组对

18、油温升是计算的难点。2.1.3 计算流程图2.1.4 设计计算结果 硅钢片牌号 高压侧匝数 低压侧匝数 短路阻抗（%） 30Q120 1785/1700/1615 68 4.18% 铁芯直径（mm） 高压侧层数 低压侧层数 空载损耗P0（W） 115 14(4/10) 4 212.71 磁通密度（T） 高压侧每层匝数低压侧线规（mm） 负载损耗Pk（W） 1.719 130 2.44*12.5 1084.7 硅钢片重（kg） 高压侧线规 （mm）低压侧电流密度 （A/mm2） 低压侧绕组温升 （K） 128.76 1.40 3.031 21.61 窗高（mm） 高压侧电流密度 （A/mm2）低

19、压侧线重（kg） 高压侧绕组温升 （K） 250 2.363 23.96 22.47 中心距（mm） 高压侧线重（kg） 主空道（mm） 227 45.37 7.52 感应电机轴零件的CAD制图 2.1 设计题目 感应电机轴零件如截图3所示，按照CAD工程图绘制该模型的左视图及剖面图。图3 电机轴截图2.2设计思路分析为了体现感应电机零件的结构，运用CAD软件画出其左视图和剖面图。首先在CAD中新建图层，确定所画的不同线的相关参数，然后绘制图框，接着绘制左视图，最后绘制剖面图，完成绘制。 3 总结变压器是一种静止的电器。变压器主要由铁芯、绕组和其他部件组成。变压器的技术参数主要包括：产品型号、

20、额定容量、电压组合、绕组联结组标号、电压分接范围及级数、短路阻抗、空载损耗、负载损耗等。变压器设计主要包括电磁计算和结构设计两部分，电磁方案计算指根据相关国家标准及用户需求，经设计人员运用有关的理论和计算方法进行参数计算，确定变压器铁芯直径、线圈匝数、导线规格、导线缠绕方式等主要参数，并计算变压器主要结构尺寸及性能指标，使变压器性能指标满足设计要求。在整个设计过程中，为了使变压器性能指标满足各种要求，我们参考了许多有关变压器电磁优化计算的书籍，其中存在最大的问题是，每本书中对同一性能指标的取值范围各不相同，而且计算公式也有很大的出入，这让我们很是困惑。除此之外，有些概念的描述过于简练，一时半会

21、很难理解。这都对我进行参数计算产生了很多困难。但是通过大家的努力，我们最终完成了任务。4 参考文献1 康华光. 电子技术基础M. 第5版. 北京：高等教育出版社，2006.2 戴文进. 电机设计M 北京：清华大学出版社，2010.3 戴文进.电机原理与设计的MATLAB分析M. 北京:电子工业出版社，2006.4 王冲权.电机的计算机辅助设计与优化技术M. 上海.上海交通大学出版社，1989.附录一 三相配电变压器的电磁计算与设计MATLAB程序及附图1 MATLAB程序%第一部分 额定数据%Sn=63000;f=50;cos_phi=0.8;m=3;U1N=10000;U1N_x=U1N/s

22、qrt(3);I1N=Sn/(sqrt(3)*U1N);I1N_x=I1N;U2N=400;U2N_x=U2N/sqrt(3);I2N=Sn/(sqrt(3)*U2N);I2N_x=I2N;Sz=Sn/m;fprintf('计算出来的高低侧电流参数为：%c %cn',I1N_x,I2N_x);data4;%第二部分 铁芯直径数据%D=9.6*sqrt(sqrt(Sz);D=floor(D);At=88.9;%查表%G0=16.0;%查表%B=1.7;Et=B*At/45;Nd=U2N_x/Et;Nd=floor(Nd);Et=U2N_x/Nd;B=45*Et/At;Ngmax=

23、1.05*U1N_x/Et;Ng=U1N_x/Et;Ngmin=0.95*U1N_x/Et;Ngmax=round(Ngmax);Ng=round(Ng);Ngmin=round(Ngmin);Cd=4;Cgn=4;Cgw=10;Zd=Nd/Cd;Zg=130;fprintf('计算出来的铁芯直径为: %dn',D);fprintf('计算出来的磁通密度为: %cn',B);fprintf('计算出来的高压匝数为: %d %d %dn',Ngmax,Ng,Ngmin);fprintf('计算出来的低压匝数为：%dn',Nd);%第

24、三部分 导线选择及线圈尺寸数据%Jd=3.031;Jg=2.363;Ad=I2N_x/Jd;Ag=I1N_x/Jg;jd=0;jg=0.1;DZBk1=DZBk+0.45;DZBh1=DZBh+0.45;Fd=DZBh1*Cd+0.08*3*3;ZXd=DZBk1*Zd+jd*(Zd+1);Fgn=GQQ1*Cgn+0.08*3*(Cgn-1);Fgw=GQQ1*Cgw+0.08*3*(Cgw-1);ZXg=GQQ1*Zg+(Zg+1)*jg;fprintf('计算出来的高低压侧电密为: %c %cn',Jg,Jd);fprintf('计算出来的高低压侧线规为： %c

25、%c*%cn',GQQ,DZBh,DZBk);%第四部分 绝缘半径数据%Det1=5;Det2=7.5;Det3=3.5;Det4=7;r=D/2;b1=Fd;b2_=Fgn;b2=Fgw;rdn=r+Det1;rdw=rdn+b1;rgn1=rdw+Det2;rgw1=rgn1+b2_;rgn2=rgw1+Det3;rgw2=rgn2+b2;M0=2*rgw2+Det4;M0=round(M0);R1=(rdn+rdw)/2;R12=(rdw+rgn1)/2;R2_=(rgn1+rgw1)/2;R2=(rgn2+rgw2)/2;fprintf('计算出来的中心距为：%dn&#

26、39;,M0);fprintf('计算出来的主空道为: %dn',Det2);%第五部分 绕组电阻及导线重量数据%Lpd=2*pi*R1/1000;Ld=Lpd*Nd;Lpg1=2*pi*R2_/1000;Lpg2=2*pi*R2/1000;Lgn=Zg*Cgn*Lpg1+(Ng-Zg*Cgn)*Lpg2;Lg_=Zg*Cgn*Lpg1+(Ngmax-Zg*Cgn)*Lpg2;Gxd=3*Ld*Ad*8.9/1000;Gxg=3*Lg_*Ag*8.9/1000;Gxd_=Gxd*1.02;Gxg_=Gxg*1.0183;Gdx=Gxd_+Gxg_;Ru75=0.02135;Rd

27、75=Ru75*Ld/Ad;Rg75=Ru75*Lgn/Ag;fprintf('计算出来的高低压侧线重为：%c %cn',Gxg_,Gxd_);%第六部分 铁芯数据%H0=ZXg+41;H0=round(H0);Rug=7650;Gz=3*Rug*H0*At/10000000;Ge=4*Rug*M0*At/10000000+G0;G=Gz+Ge;fprintf('计算出来的铁芯窗高为：%dn',H0);fprintf('计算出来的硅钢片重为: %cn',G);H=(ZXg-GQQ1)+(ZXd-DZBk1)/2;r1=rdn+b1/2;r2=rgw1+(b2_+b2+Det3)/2;r12=rgn1+Det2/2;r22=rgn2+Det3/2;w=(Ng-Cgn*Zg)/Ng;cgmD