模块三 变 压 器课件

1、维修电工 主编：易小明 周新楠模块三变 压 器【目的与要求】【目的与要求】 了解变压器的作用和分类，掌握变压器的基本工作原理，理解变压器各技术参数的意义及实际应用。通过对变压器各组成部分特点的学习，掌握每个部分的作用及工作要求。通过对变压器运行的分析，学会正确使用变压器。 课题一变压器基础【相关知识相关知识】 现代化的工业企业广泛地采用电能作为动力来源，由于受发电机绝缘水平的限制，发电机输出的电压通常为6.3kV、10.5kV,最高不超过20kV。用这样低的电压进行远距离输电是不经济的。在电力系统中，输送同样功率的电能，电压越高，电流就越小，输电线路上的线路压降和线路损耗也越小；输电线的截面积

2、也可以减小，这样就可以减少导线的金属用量。一、变压器的分类一、变压器的分类 变压器的种类多种多样，但结构和工作原理相同，可按用途、相数、绕组数目、铁心结构、冷却方式等来分类。1)按用途分，可分为电力变压器(升压变压器、降压变压器、联络变压器和配电变压器等)、特种变压器(整流变压器、电炉变压器、矿用变压器、船用变压器和中频变压器等)、互感器(电压互感器和电流互感器)、调压变压器和试验类高压变压器等。2)按相数分，可分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。3)按绕组数目分，可分为双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。4)按铁心结构分，可分为心式变压器和壳式变压器。5)按冷却方式分，可分为油浸式

3、变压器、充气式变压器和干式变压器。课题一变压器基础图3-1中小型油浸式电力变压器的外形二、变压器的基本结构二、变压器的基本结构 变压器的种类多种多样，但结构和工作原理相同。中小型油浸式电力变压器的外形如图3-1所示。课题一变压器基础图3-2变压器的铁心结构1.1.铁心铁心(1)(1)铁心的材料铁心的材料为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般采用高磁导率的铁磁材料，即用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成。变压器用硅钢片的含硅量比较高，硅钢片的两面均涂以绝缘漆，这样可使叠装在一起的硅钢片彼此绝缘。(2) (2) 铁心的形式铁心的形式铁心是变压器的主磁路，电力变压器的铁心主

4、要采用心式结构，如图3-2所示。三相变压器是将A、B、C三相的绕组分别放在三个铁心柱上，三个铁心柱由上、下两个铁轭连接起来，构成闭合磁路。2.2.绕组绕组3.3.油箱油箱4.4.绝缘套管绝缘套管5.5.变压器油变压器油6.6.其他附件其他附件课题一变压器基础图3-3变压器的工作原理三、变压器的基本原理三、变压器的基本原理1.1.变压器的工作原理变压器的工作原理 变压器的工作原理如图3-3所示，在闭合的铁心柱上绕制两个绝缘绕组，接入电源侧的绕组称为一次绕组，输出电能负载侧的绕组称为二次绕组。2.2.变压器的空载运行和电压变换变压器的空载运行和电压变换课题一变压器基础图3-4变压器的负载运行3.3

5、.变压器的负载运行和电流变换变压器的负载运行和电流变换 变压器的一次绕组接交流电源，二次绕组接负载，二次绕组中便有负载电流流过，这种情况称为变压器的负载运行，如图3-4所示 由图3-4可见，变压器负载运行时，二次绕组中有电流 流过，一次绕组中的电流从空载时的 增大到 。课题一变压器基础I2I0I14.4.变压器的阻抗变换变压器的阻抗变换 阻抗变换是变压器一个十分重要的功能。利用变压器变换阻抗来达到阻抗匹配，从而实现输出功率最大是电子放大电路中经常采取的方法。设变压器二次侧回路阻抗为ZL，从一次绕组两端看进去的等效阻抗为ZL，如图3-5所示。在图3-5b中从一次绕组两端看进去的等效阻抗为在图3-

6、5a中二次绕组两端的阻抗为因为因此即 式(3-5)表明，变压器的二次侧接上负载ZL后，从一次绕组两端看进去，相当于接上阻抗为k2ZL的等效负载。当变压器负载ZL一定时，改变变压器一次和二次绕组的匝数比，就可获得所需要的阻抗，使电源和负载达到阻抗匹配,从而获得最大输出功率。课题一变压器基础图3-5变压器的阻抗变换课题一变压器基础图3-6变压器的铭牌四、变压器的技术数据和额定值四、变压器的技术数据和额定值 变压器的各项技术数据反映了变压器的全部性能。它们是变压器生产、使用或订货时的主要数据。变压器的技术数据一般都标在铭牌上，如图3-6所示。变压器的技术数据内容如下：课题一变压器基础表3-1电力变压

7、器绕组首、末端的标记1.1.型号型号2.2.相数和额定频率相数和额定频率fNfN3.3.额定电压额定电压U1N/U2NU1N/U2N4.4.额定电压组合额定电压组合 变压器空载时，某一绕组施加额定电压，则变压器其他绕组都同时产生额定电压。绕组之间额定电压的组合有具体的规定，见表3-2。5.5.额定电压比额定电压比6.6.额定电流额定电流I1N/I2NI1N/I2N7.7.额定容量额定容量SNSN8.8.联结组标号联结组标号(1)(1)变压器的端头标号变压器的端头标号为了在使用变压器时能正确连接，变压器绕组的每个出线端都有一定的标记。电力变压器绕组首、末端的标记规定见表3-1。课题一变压器基础(

8、2)(2)绕组联结组绕组联结组变压器联结组标号，是表征变压器一、二次绕组线电动势相位差的一种标记。变压器按高压、中压和低压绕组联结的顺序组合起来就是绕组的联结组。1)星形(Y)联结。用字母Y或y分别表示一次绕组或二次绕组的星形联结。若同时也把中性点引出，则用YN或yn表示，如图3-7a所示。图3-7三相变压器的连接方式课题一变压器基础第一部分考 核 内 容图3-8Yy0联结组标号(3)(3)绕组联结组标号绕组联结组标号下面具体分析不同联结方式的变压器联结组标号1)Yy联结。绕组联结如图3-8a所示，同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势 和 也同相位，联结组标号为Yy0。EuvEUV图

9、3-9Yd11联结组标号2)Yd11。绕组联结如图3-9所示，同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势相差330，联结组标号为Yd11。课题一变压器基础3)Yd1。绕组联结如图3-10所示，同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势相差30，联结组标号为Yd1。图3-10Yd1联结组标号课题一变压器基础表3-2电力变压器额定电压组合和联结组标号(4)标准组标号的应用变压器的联结组标号很多，为了便于制造和并联运行，国家标准规定Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五种联结组为三相双绕组电力变压器的标准联结组标号。 电力变压器额定电压组合和联结组标号见表3-2。9.阻抗电压Ud

10、%课题一变压器基础图3-11变压器的外特性曲线1容性负载2阻性负载3感性负载五、变压器的运行特性和效率五、变压器的运行特性和效率 变压器的运行特性主要有外特性和效率特性。1.1.变压器的外特性变压器的外特性 当变压器的图3-11所示为几条功率因数不同的变压器的外特性曲线。由图3-11可知，空载时，二次电压为U20，也就是二次绕组的额定电压U2N；在纯电阻负载时，cos2=1，随着负载电流I2的增大，二次绕组输出电压U2下降较小；在感性负载时,cos2=0.8，随着负载电流I2的增大，二次绕组输出电压U2下降较大；而在容性负载时，cos(-2)=0.8，随着负载电流I2的增大，二次绕组输出电压U

11、2反而上升。 课题一变压器基础图3-12变压器的效率特性曲线2.2.变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率(1)变压器的铁损PFe(2)变压器的铜损PCu(3)变压器的效率和效率特性变压器输出功率P2和输入功率P1的百分比，称为变压器的效率，即 变压器的效率是变压器的主要性能指标之一。变压器的效率一般都在95%以上。当负载的功率因数cos2为一定值时，变压器的效率与负载系数(I2/I2N，或负载电流变化) 的关系，称为变压器的效率特性曲线，如图3-12所示。它表明了变压器的效率与负载大小的关系。 从图3-12中看出，当变压器输出为零时，效率也为零；输出增大时，效率开始快速上升，直到最大值，然后又

12、下降。3.3.电压调整率电压调整率U%U%课题一变压器基础图3-13变压器并列运行单线系统图六、变压器的运行六、变压器的运行1.1.变压器的允许运行方式变压器的允许运行方式2.2.变压器并列运行变压器并列运行 将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同图3-13变压器并列运行单线系统图极性的端子之间，通过同一母线分别互相连接，这种运行方式叫变压器的并列运行，其单线系统图如图3-13所示。3.3.变压器的经济运行变压器的经济运行4.4.低损耗低损耗( (节能型节能型) )变压器变压器5.5.变压器的电压调整变压器的电压调整课题一变压器基础【目的与要求】【目的与要求】 熟悉变压器巡视检查和维护的项目与

13、要求；掌握变压器的常见故障及处理方法；掌握小型变压器常见故障及处理方法；掌握变压器的检修和试验方法与要求。课题二变压器的维护、保养与检修【相关知识】【相关知识】一、变压器运行中的检查和维护一、变压器运行中的检查和维护 变压器在运行中，值班人员应定期进行检查，以便了解并掌握变压器的运行情况，如发现问题应及时解决，力争把故障消除在萌芽状态。即使是仪表装置反映的情况也需要通过检查、分析才能做出结论，因此运行值班人员对变压器的巡视检查是十分必要的。根据运行规程规定，对变压器巡视检查和维护的项目如下：1.1.变压器的外部检查变压器的外部检查2.2.变压器负载的检查与测量变压器负载的检查与测量4.4.停电

14、清扫检查停电清扫检查3.3.运行环境检查运行环境检查二、变压器的常见故障分析二、变压器的常见故障分析1.1.小型电源变压器常见故障分析小型电源变压器常见故障分析2.2.电力变压器常见故障分析电力变压器常见故障分析3.3.变压器的检修和试验变压器的检修和试验(1)(1)变压器大修变压器大修(2)(2)变压器小修变压器小修(3)(3)变压器试验变压器试验课题二变压器的维护、保养与检修表3-3试验方法检查变压器故障(4)(4)试验方法检查变压器故障试验方法检查变压器故障可用试验方法检查变压器的故障，见表3-3，并根据故障原因作相应地检查处理。课题二变压器的维护、保养与检修表3-3试验方法检查变压器故

15、障课题二变压器的维护、保养与检修表3-3试验方法检查变压器故障课题二变压器的维护、保养与检修表3-3试验方法检查变压器故障课题二变压器的维护、保养与检修表3-3试验方法检查变压器故障课题二变压器的维护、保养与检修表3-4小型变压器常见的故障现象、原因和处理方法4.4.小型变压器常见故障分析与处理小型变压器常见故障分析与处理 小型变压器的故障主要是铁心故障和绕组故障，此外还有装配和绝缘不良等故障。小型变压器常见的故障现象、原因和处理方法见表3-4。课题二变压器的维护、保养与检修【目的与要求目的与要求】 了解特种变压器的作用和特点，学会正确使用各种特种变压器。课题三特种变压器课题三特种变压器【相关

16、知识】【相关知识】一、仪用互感器一、仪用互感器 仪用互感器是专供电工测量和自动保护装置使用的特殊变压器。仪用互感器按用途可分为电压互感器和电流互感器两大类，前者能将系统的高电压变成标准的低电压(100V或100/3V)；后者能将高压系统中的电流或低压系统中的大电流，变成低压的标准小电流(5A或1A)，用以给测量仪表和继电器供电。1.1.电压互感器电压互感器(1)(1)工作原理工作原理常用的电压互感器是利用电磁感应原理工作的，它的基本构造与普通变压器相同，主要由铁心、一次绕组、二次绕组组成。由于测量仪表、继电器等电压线圈的阻抗很大，因此，电压互感器在正常运行中相当于一个空载运行的降压变压器，其接

17、线原理如图3-14所示。(2)(2)电压互感器使用注意事项电压互感器使用注意事项图3-14电压互感器的接线原理课题三特种变压器图3-15电流互感器的接线原理2.2.电流互感器电流互感器(1)(1)工作原理工作原理由于电流表或电流绕组的内阻抗很小，所以，电流互感器工作时相当于变压器在短路运行状态。但由于一次绕组匝数很少，阻抗、电压降极小，且一次电流就是被测电流，因此，一次绕组电流并不受二次绕组状态的影响。电流互感器的接线原理如图3-15所示。(2)(2)电流互感器使用注意事项电流互感器使用注意事项课题三特种变压器图3-16电焊变压器的外特性二、电焊变压器二、电焊变压器 电焊变压器也称交流焊条电弧

18、焊机或交流手工电弧焊变压器，是焊条电弧焊焊接电源中最简单的一类，因具有结构简单、成本低、效率高、使用可靠、制造容易和维修方便等优点而被广泛采用。( (一一) )电焊变压器的原理电焊变压器的原理 交流电弧焊机(又叫交流弧焊机)的主要组成部分是电焊变压器。电焊变压器是一种特殊的降压变压器，其特殊性在于它具有陡降的外特性，如图3-16所示(图中1、2曲线分别表示电焊变压器二次侧带不同负载时的二次电压的变化情况)。课题三特种变压器图3-17电焊变压器原理图 图3-17所示为电焊变压器原理图。空载时，电焊变压器把380V或220V的电源电压变为6080V的点弧电压。焊接时，负载随焊条与焊件之间的距离发生

19、较大变化，U2随之发生较大变化。达到额定焊接电流时，U2为3035V；焊条与焊件接触短路时，U2=0。空载时，由于焊接电流I20，电抗器上没有电压降，点弧电压就等于二次绕组端电压。课题三特种变压器图3-18磁分路动铁心式电焊变压器( (二二) )电焊变压器的要求电焊变压器的要求( (三三) )电焊变压器的分类和基本结构电焊变压器的分类和基本结构1.1.磁分路动铁心式电焊变压器磁分路动铁心式电焊变压器 磁分路动铁心式电焊变压器的工作原理如图3-18a、b所示。这种变压器有三个铁心柱，两边是固定铁心，中间为活动铁心。变压器的一次绕组为一筒形绕组，绕于一个固定铁心柱上；二次绕组分为两部分，一部分绕在

20、一次绕组的外层，另一部分绕在另一个固定铁心柱上。由于中心铁心是可动的，且中心铁心两边都有气隙，这样就大大地增加了变压器的漏抗(并且可以调节)，从而获得了图3-18c所示的输出电压很陡的外特性。 焊接电流的调节有粗调和细调两种。现以图3-18c中的外特性曲线2为例加以说明，这时，连接片在接法的位置，活动铁心在最外位置。课题三特种变压器图3-19BX1系列磁分路动铁心式弧焊机的外形BX1系列磁分路动铁心式弧焊机的外形如图3-19所示。BX1系列弧焊机有三种型号，其中BX1-135的焊接电流的调节范围为25150A，用于薄钢片的焊接；BX1330的焊接电流的调节范围为50450A，BX1550的焊接电流的调节范围则为50680A，可用来焊接不同厚度的低碳钢板。课题三特种变压器图3-20带电抗器的电焊变压器的电气原理图2.2.带电抗器的电焊变压器带电抗器的电焊变压器 带电抗器的电焊变压器的电气原理图如图3-20所示，在这种变压器的二次绕组中串联一个可变电抗器，电抗器中的气隙可以用螺杆调节，从而调节电流。当气隙增大时，电抗器的电抗减小，电焊电流增大；反之，电焊电流减小。课题三特种变压器图3-21动圈式电焊变压器的结构图3.3.动圈式电焊变压器动圈式电焊变压器 动圈式电焊变压器的结构图如图3-21所示，