电机与控制（第三版） 项目2

电子工业出版社出版河北师范大学制作项目2变压器与应用电子工业出版社出版河北师范大学制作任务2.1变压器的认识学习【任务目标】

1.掌握变压器的基本结构和工作原理

2.具有变压器的参数、型号选择和绕组组别判别的能力

3.了解其他类型变压器电子工业出版社出版河北师范大学制作2.1.1变压器的分类①电力变压器——在电力系统中使用的用于升高电压或降低电压的变压器。②特种变压器——根据冶金、矿山、化工、交通等部门的具体要求而设计制造的专用变压器。按用途分：仪用变压器——电压、电流互感器，旋转变压器。按相数分：①单相变压器②三相变压器电子工业出版社出版河北师范大学制作按绕组分：①双绕组变压器②三绕组变压器③多绕组变压器2.1.1变压器的分类按冷却条件分：①油浸式变压器——变压器的铁心和绕组浸在变压器油中。②空冷式变压器——铁心和绕组通过空气进行冷却。按铁心结构分：①心式变压器②壳式变压器电子工业出版社出版河北师范大学制作电源变压器电力变压器环形变压器接触调压器控制变压器三相干式变压器变压器电子工业出版社出版河北师范大学制作1—铭牌

标额定值、运行条件、使用环境等。5—储油柜（或油枕）

避免油与空气直接接触，减缓变压器油受潮及老化速度，并使油有热胀冷缩的空间。7—气体继电器（或瓦斯继电器）在储油柜和油箱的连接通道里，是变压器内部故障的信号装置。2.1.2变压器的基本结构和工作原理电子工业出版社出版河北师范大学制作10—分接开关

为稳定副边输出电压，改变高压绕匝数从而改变变比。11—油箱

放置铁心、绕组，充满变压器油。变压器油起绝缘和冷却作用（矿物油）。2.1.2变压器的基本结构和工作原理电子工业出版社出版河北师范大学制作变压器的主要结构：铁心和绕组。铁心是变压器的磁路部分；绕组是变压器的电路部分。为了提高磁路的导磁性能和降低铁心的涡流及磁滞损耗，铁心通常用0.35mm~0.5mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠制而成。2.2.1变压器的结构——铁心电子工业出版社出版河北师范大学制作单相壳式变压器心式变压器迭片奇数层偶数层铁芯由铁芯柱和铁轭组成。铁轭铁心柱AXaxABC高低2.2.1变压器的结构——铁心电子工业出版社出版河北师范大学制作同心式绕组交迭式绕组对于三相变压器，根据两组绕组的相对位置，绕组可分为同心式和交叠式两种，如以下两图所示。电子工业出版社出版河北师范大学制作绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。2.2.1变压器的结构——绕组绕组包括高压绕组和低压绕组。高、低压绕组同心套装在铁芯柱上。低压绕组在里，高压绕组在外。三相变压器的高、低压绕组存在相间联结问题。电子工业出版社出版河北师范大学制作同心式绕组交迭式绕组对于三相变压器，根据两组绕组的相对位置，绕组可分为同心式和交叠式两种，如以下两图所示。电子工业出版社出版河北师范大学制作根据绕组和铁心的相对位置，变压器有壳式结构和心式结构两种，如以下两图所示。电子工业出版社出版河北师范大学制作变压器其它附件温度计；吸湿器，储油柜；油表；安全气道；气体继电器；高压套管；低压套管；分接开关；油箱等等电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.1变压器的工作原理

变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势e1、e2。根据电磁感应定律可写出电动势的瞬时方程式：

只要：(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变电压的目的。电子工业出版社出版河北师范大学制作2.1.3变压器的参数指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。是输出能力保证值。额定容量指长期运行时所能承受的工作电压，单位：V、KV。额定电压指在额定容量下，变压器在连续运行时允许通过的最大电流有效值。在三相变压器中指的是线电流。额定电流单位：V·A、KV·A、MV·A其实际输出功率取决于负载的大小和性质，即P=Scosφ。

U1N是指根据绝缘强度和允许发热所规定的应加在一次绕组上的正常电压有效值。

U2N是指一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压。单位：A电子工业出版社出版河北师范大学制作此外，额定值还有效率、温升等。除额定值外，铭牌上还标有变压器的相数、联结组和接线图、短路电压（或短路阻抗）的标么值、变压器的运行方式及冷却方式等。三者关系：单相：三相：额定频率fN指电源频率，我国规定标准工频为50Hz。为考虑运输，有时铭牌上还标有变压器的总重、油重、器身重量和外形尺寸等附属数据。电子工业出版社出版河北师范大学制作2.1.3变压器的型号

型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，举例表示为：如：SL—180/10表示三相油浸自冷式铝线双绕组容量为180kVA、高压侧电压为10kVA电力变压器；电子工业出版社出版河北师范大学制作为了正确联接，必须将绕组的各个出线端给予标志：高压首端A,B,C（或U1,,V1,W1)末端X,Y,Z（或U2,V2,W2)低压首端a,b,c（或u1,v1,w1)末端x,y,z（或u2,v2,w2)2.1.3变压器绕组组别电子工业出版社出版河北师范大学制作2.1.3变压器绕组组别末端连在一起，首端引出，为星形连接“Y”，中点引出Yo；一相绕组末端与另一相绕组首端相连，依次得到一闭合回路，为三角形连接“”，有顺、逆之分。

ABCXYZ星形连接ABCXYZ三角形连接电子工业出版社出版河北师范大学制作（1）高、低压绕组中电动势相位关系（单相绕组）单相变压器中，高压绕组首端为“A”、末端为“X”；低压绕组首端为“a”、末端为“x”。原、副绕组被同一主磁通交链，感应电动势在任一瞬间原边绕组一端点为高电位，副边绕组也有一端点为高电位。这两个端点为“同名端”。AXaxAXax2.1.3变压器绕组组别A与a同名端A与a异名端电子工业出版社出版河北师范大学制作对于任意标定的a、x，感应电势和的相位关系有两种结果，即与同相或反相。时钟表示法：标志变压器高、低压绕组的相位关系。

时钟表示法：高压绕组电势从A到X，记为,作为时钟的长针，指向12点；低压绕组电势从a到x，记为，作为时钟的短针，根据相位关系，指向针面上哪个数字，改数字为变压器的联接组别的标号。单相变压器：I/I-12；I/I-6；2.1.3变压器绕组组别电子工业出版社出版河北师范大学制作三相变压器的联接组是用副边线电动势与原边线电动势的相位差来决定。与原、边三相绕组的联接方法、绕组的绕向和绕组的首末端的标法有关;

确定三相变压器的联接组号需通过画相量位形图来判别。ABCXYZABCABCXYZABCXZY2.1.3变压器绕组组别电子工业出版社出版河北师范大学制作以Y/Y连接的三相变压器为例说明联接组的判别（1）根据三相变压器绕组联结方式,画出高低压绕组接线图（2）标出相电势和线电势的假定正方向

（3）根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动势的相位关系，画出副边绕组电动势位形图。将“a”点与“A”点重合，使相位关系更直观。ABC可以判断得到，该联接组为Y/Y－12

或Y，y12ABCXYZabcxyz（4）比较原、副绕组线电动势与的相位关系。根据钟点法确定联接组别。2.1.3变压器绕组组别电子工业出版社出版河北师范大学制作ABCXYZabcxyzABCY/Y－6(Y,y6）ABCXYZabcxyzABCY/Y－4（Y,y4）同一铁心柱上绕组的是c－a－b改变同名端2.1.3变压器绕组组别电子工业出版社出版河北师范大学制作连接组别的几点认识：（1）当变压器的绕组标志（同名端或首末端）改变时，变压器的联接组号也随着改变。（2）Y/Y联接的三相变压器，其联接组号都是偶数；（3）Y/联接的三相变压器，其联接组号都是奇数；（4）

/联接可以得到与Y/Y联接相同的组号；/Y联接也可以得到与Y/联接相同的组号；

（5）最常用的联接组是Y/Y-12和Y/-11；2.1.3变压器绕组组别电子工业出版社出版河北师范大学制作2.1.4.1自耦变压器原副边共用一部分绕组的变压器。

1、电压、电流关系电压比：磁势方程：AXa合成电流：2.1.4其它用途变压器电子工业出版社出版河北师范大学制作原边由1匝和几匝截面较大的导线构成。利用原、副边匝数不同，变成副边的小电流，送仪表电流线圈测量或控制。副边的额定电流规定为5A或1A。2.1.4.2电流互感器电子工业出版社出版河北师范大学制作电流互感器是一个近似短路运行的单相变压器。I0很小误差相位误差电流误差根据误差大小，电流互感器分级，0.2,0.5,1.0,3.0,102.1.4.2电流互感器电子工业出版社出版河北师范大学制作注意事项：（1）副边绝对不允许开路。开路时，原边电流将成为励磁电流，造成铁损耗急剧上升，过热，烧毁绝缘，并在副边出现极高的电压。（2）副边可靠接地；电子工业出版社出版河北师范大学制作原边由多匝导线构成，接到被测的高电压上。利用原、副边匝数不同，把原边高电压变成副边的低电压，送仪表电流线圈测量或控制。2.1.4.2电压互感器电子工业出版社出版河北师范大学制作电压互感器线圈阻抗大，近似开路，近似一个开路运行的单相变压器。误差相位误差电压误差根据误差大小，电压互感器分级，0.2,0.5,1.0,3.02.1.4.2电压互感器电子工业出版社出版河北师范大学制作注意事项：（1）副边绝对不允许短路。正常运行时，接近空载。短路时，电流将变得很大，引起绕组过热而烧毁。（2）副边可靠接地；电子工业出版社出版河北师范大学制作

基本方程式、等效电路和相量图是分析T运行状况的三种方法。定量计算相位关系通过三种方法求解T时，需知道新的T，通过计算得到。已有的T，通过空载和短路试验测定。2.1.5变压器参数测定电子工业出版社出版河北师范大学制作VWAaxAXVV考虑安全和测量，电压加在低压边电流较小，测量需较准确，因此电流表与功率表的电流线圈接靠T绕组侧接线注意：通过空载实验，可以测定变压器的变比K、空载电流I20、铁损耗PFe，从而计算励磁阻抗Zm。试验目的：2.1.5.1变压器的空载实验U10电子工业出版社出版河北师范大学制作WAaXAxV考虑测量，电压加在高压边电压较小，测量需较准确，因此电压表与功率表的电压线圈接靠T绕组侧接线注意2.1.5.2变压器的短路实验通过短路实验测量UK、IK、PK，从而计算短路阻抗ZK及铜耗。试验目的：电子工业出版社出版河北师范大学制作任务2.2变压器在工厂供配电系统中的应用

【任务目标】

1、了解电力变压器在工厂供配电系统中的应用2、具有工厂电力系统变压器容量选择和巡检、异常情况处理的能力电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.1工厂的供配电系统简介电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.2变压器的选择降压变电所主变压器的台数选择应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术经济上允许的时候可以选择多台变压器。对季节性负荷或昼夜负荷变化大的的应采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可取两台变压器三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时也可以采用两台主变压器电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.2变压器的选择降压变电所主变压器容量的选择

装有两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量应同时满足以下两个条件：任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%～70%的要求任一台主变压器单独运行时，应能满足全部第一﹑二级负荷的需要，

一般来讲，变压器容量和台数的确定是与变电所主接线方案一起确定的，在设计主接线方案是，也要考虑到用电单位对变压器台数和容量的要求。

电子工业出版社出版河北师范大学制作变压器并联运行：原、副绕组分别并联到原边和副边的公共母线上。变压器并联运行的优点：（1）能提高供电的可靠性；（2）提高系统的运行效率；（3）减少初投资；2.2.3变压器的并列运行电子工业出版社出版河北师范大学制作（1）各变压器的原、副边额定电压分别相等，即变比k相等。（2）各变压器的联接组号相同（必须严格保证）；（3）各变压器短路电压或短路阻抗的相对值相等。变压器并联运行满足的条件：并联运行的理想情况：（1）空载时各变压器之间无环流，避免环流损耗。（2）负载时各变压器合理分担负载，负载与变压器容量大小成比例分配。2.2.3变压器的并列运行电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.4电力变压器运行巡视和检查（1）常规巡视

①通过仪表监视电压、电流，判断负荷是否在正常范围之内。②监视温度计及温控装置，看油温及温升是否正常。③冷却系统的运行方式是否符合要求，冷却装置(风扇、油、水)是否运行正常，各组冷却器、散热器温度是否相近。④变压器的声音是否正常。⑤绝缘子（瓷瓶、套管）是否清洁，有无破损裂纹、严重油污及放电痕迹。⑥油枕、充油套管、外壳是否有渗油、漏油现象，有载调压开关、气体继电器的油位、油色是否正常。⑦变压器的接地引线、电缆和母线有无过热现象。⑧外壳接地是否良好。⑨装置控制箱内的电气设备、信号灯运行是否正常；操作开关，联动开关位置是否正常；二次线端子箱是否严密，有无受潮及进水现象。⑩变压器室的门、窗、照明应完好，房屋不漏水，通风良好，周围无影响其安全运行的异物（如易燃、易爆和腐蚀性物体）。电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.4电力变压器运行巡视和检查（2）特殊巡视

①系统发生短路故障时，应立即检查变压器系统有无爆裂、断脱、移位、变形、焦味、烧损、闪络、烟火和喷油等现象。②下雪天气检查变压器引线接头部分有无落雪立即融化或蒸发冒气现象，导电部分有无积雪、冰柱。③大风天气应检查引线摆动情况和是否搭挂杂物。④雷雨天气应检查瓷套管有无放电闪络现象（大雾天气也应进行此项检查），以及避雷器放电记录器的动作情况。⑤气温骤变时检查变压器的油位和油温是否正常。⑥大修及安装的变压器运行几个小时后，应检查散热器排管的散热情况。

电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.5变压器的投运和试运行投运和试运行前需做的一些检查：

1）变压器本体、冷却装置和所有附件无缺陷、不渗油。

2）轮子的制动装置的牢固性。

3）油漆完好、相色标志正确、接地可靠。

4）变压器顶盖上无遗留杂物。

5）事故排油设施完好，消防设施齐全。

6）储油柜、冷却装置、净油器等油系统上的油门均打开，油门指示正确。

7)电压切换装置的位置符合运行要求；有载调压切换装置的远方操作机构动作可靠，指示位置正确。

8）温度指示正确，整定值符合要求。

9）冷却装置试运行正常。

10）保护装置整定值符合规定，操作和联动机构动作灵活、正确

电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.6变压器异常的处理响声异常油温异常油位异常保护异常

异常现象种类电子工业出版社出版河北师范大学制作2.2.6变压器异常的处理异常运行的现象及处理方法响声异常：变压器正常运行时，会发出均匀