单相变压器的认识与使用

变压器的运行与维护【项目目标】【项目内容】单相变压器的结构、工作原理、运行持性及极性测定；其他用途变压器的结构、工作原理；三相变压器的认识及联结组别的判定；变压器的使用与维护。

掌握变压器的作用、基本结构；理解变压器的电压、电流和阻抗变换原理。掌握自耦变压器、多绕组变压器、电焊变压器、仪用互感器等特殊变压器的结构特点；理解其工作原理；了解其应用范围。掌握三相变压器的结构；理解其工作原理。会进行小型变压器的测试、维护与故障检修。

一、变压器的结构与分类变电压：电力系统变阻抗：电子电路中的阻抗匹配(如输出变压器)变电流：电流互感器1.变压器的应用任务1.1单相变压器的认识与使用节省金属材料(经济)电能损耗小I→导线截面积S电力工业中常采用高压输电、低压配电(保证用电安全)。在能量传输过程中，当输送功率P=UIcos及负载功率因数cos一定时电能的输送示意图G~发电机输电线降压变压器高压配电线降压变压器低压配电线发电厂区域变电所工厂(用户)发电厂工厂6.3～10.5kV35～500kV6～10kV380V/220V2.变压器的结构变压器的基本结构主要由铁芯和绕组两部分组成。(1)铁芯铁芯采用厚度为0.35～0.5mm，材料表面涂有绝缘漆的热轧(或冷轧)硅钢片，冲压成型并叠合组装成一个整体的铁芯。铁芯的基本结构形式有心式和壳式两种，如图1-1所示。

各种变压器的铁芯，先将硅钢片冲压成条形，然后将条形硅钢片交错地叠合组装成“囗”字形或“曰”字形，如图1-2所示。铁轭的截面有矩形、外T形、内T形和多级阶梯形，如图1-3所示。铁芯柱的截面如图1-4所示。(2)绕组根据高、低压绕组在铁芯柱上排列的方式不同，变压器的绕组可分为同心式和交叠式两种，如图1-5和1-6所示。

二、变压器的运行

1.单相变压器的工作原理单相变压器的工作原理如图1-8所示。根据电磁感应定律，交变的主磁通在原、副绕组中分别感应出电动势e1与e2有忽略绕组中的漏电抗压降，不考虑绕组中的电阻压降，原、副绕组的端电压可表示为若二次绕组开路，这种运行方式称为变压器的空载运行。若二次绕组接负载，这种运行方式称为变压器的负载运行。其中N1和N2分别为一次、二次绕组的匝数。

2.变压器的空载运行变压器空载运行是指变压器的一次绕组接在额定频率、额定电压的交流电源上，而二次绕组开路时的运行状态，如图1-9所示。设主磁能为：＝msint，则e1与e2的有效值分别为：则于是有

3.变压器负载运行变压器的负载运行是指原绕组加额定电压，副绕组与负载相接通时的运行状态，如图1-10所示。这时副边电路中有了电流i2，它的大小由副绕组电动势和副边电路的等效阻抗来决定。磁动势平衡方程式为：当变压器接近满载时，I0N1的远小于I1N1，即可认为I0N1≈0，于是有变压器除有变压作用和变流作用之外，还可用来实现阻抗的变换。设在变压器的副边接入阻抗为ZL，由图1-11可知，从原绕组输入端看进去的输入阻抗值|ZL|为：

4.变压器的工作特性(1)变压器的外特性变压器的外特性是指电源电压和负载的功率因数为常数时，二次侧电压随负载电流变化的规律，即U2＝f(I2)。变压器的外特性曲线如图1-12所示。(2)电压变化率电压变化率是指变压器一次绕组加上交流50Hz的额定电压，二次绕组空载电压U20和带负载后在某一功率因数下二次绕组电压U2之差与二次绕组额定电压U2N的比值，用ΔU表示，即(3)变压器的损耗变压器输入功率与输出功率之差(P1－P2)是变压器本身消耗的功率，称为变压器的功率损耗，简称损耗，它包括以下两部分：铜损耗PCu，也称为可变损耗；铁损耗PFe，又称之为不变损耗。(4)变压器的效率和效率特性变压器的效率是指变压器的输出功率与输入功率之比，用百分数表示，即一般中、小电力变压器效率在95%以上，大容量电力变压器最高效率可达98%~99%以上。在计算效率时，可采用下列几个假定。①以额定电压下的空载损耗P0作为铁损耗PFe，并认为铁损耗不随负载而变化，即P0＝PFe＝常数。②以额定电流时的短路损耗Pk作为额定电流时的铜损耗PCuN，且认为铜损耗与负载电流的平方成正比，即，③由于变压器的电压变化率很小，负载时U2的变化可不予考虑，即认为U2＝U2N。故输出功率为式中，为负载系数，＝I2/I2N，则在功穷率因吸数一汽定时溪，变慢压器睬效率遭与负社载系蒜数之嫂间的手关系η＝f(β)称为南变压妈器的脆效率夸特性锅曲线预，如勇图1-岭13所示好。为提北高变员压器陶的运膛行效榆率，剂设计界时使丘铁损趴耗相柱对比括较小球一些百，一额般取βm＝0.节5～0.石6。三、样其他骂用途偷的变康压器1.自耦香变压甲器普通弓双绕叶组变鞋压器眨原、错副绕畏组之批间仅话有磁屯的耦尤合，蚁并无沿电的傻直接菊联系霜。自窑耦变标压器以只有蔬一个惨绕组号，如班图1-僚14所示竿，即桨原、浇副绕梦组公链用一涛部分伴绕组迁，所详以自处耦变轿压器喘原、改副绕烘组之闪间除晴有磁姿的耦浪合外糖，又现有电汉的直洗接联节系。携实质胳上自庭耦变更压器苍就是耐利用规一个摆绕组师抽头冻的方察法来窗实现刃改变权电压裙的一钩种变考压器律。自耦荡变压葡器的好中间匙出线战端，债如果前做成群能沿见着整芳个线牲圈滑鄙动的淋活动鞋触点册，如雪图1-乓15码(b充)、(c循)所示搂，这膛种自递耦变切压器哈称为够自耦增调压边器，庸其副妇边电减压U2可在0到稍掩大于U1的范腾围内欧变动咏。图1-型15棋(a碑)所示吩是单浮相自涌耦调恐压器垒的外掀形。自耦同变压坛器的定变比乏不宜戴过大住，通戏常选漫择变瞧比k＜3，而损且不届能用荒自耦变变压挣器作工为36桥V以下潜安全难电压辜的供歌电电苦源。2.电焊蛛变压广器电焊借变压集器是哈交流丈弧焊旨机的鄙主要缴组成战部分叮，它畜是一扮种双球绕组樱变压旺器，渗在副雀绕组装电路疫中串具联一半个可冒变电树抗器遭。如另图1-泰16所示。对电死焊变刷压器望的要陡求是测：空倒载时和应有眯足够退的引忘弧电蕉压(约为60非~7榆5V态)，以高保证搁电极属间产矛生电腥弧。茧有载绑时，膜副绕秒组电祸压应赚迅速正下降惭，当弊焊条膊与工抖件间姑产生帮电弧碎并稳含定燃百烧时边，约悲有30虎V的电筹压降吧，短徒路时(焊条王与工恋件相乳碰瞬再间)，短摄路电侦流不量能过球大，艳以免苗损坏汇焊机扣。另许外，偷为了避适应遍不同吧的焊衔件和恨不同职规格偏的焊芬条，迈焊接缘瑞电流膝的大南小要级能够微调节虏。3.仪用鼠互感市器仪用婶互感泻器有云两种满：电右压互谈感器剪和电机流互毒感器肚。电压污互感穷器的款原理非图如面图1-牢17所示泼。电娃压互恒感器笛的主勒要原纪理是彻根据沟变压赵器的贼变压育作用宰而工别作的衡。电流深互感仿器的搅原理门图如图1-减18所示仍。电流越互感摄器的护主要陕原理矮是根己据变驻压器直的变麦流作柏用而握工作询的。使用敢互感冠器时缎，必洗须注桨意：旁由于巾电压启互感郑器的告副绕粪组电烫流很涉大，纷因此资绝不皇允许念短路道；电笔流互搞感器吃的原撞绕组己匝数茂很少殿，而枝副绕漏组匝跌数较岭多，音这将胖在副叠绕组弯中产姻生很绵高的租感应萝电动倚势，得因此戴电流肺互感韵器的深副绕侮组绝菌不允烫许开项路。便携祝式钳婚形电宵流表谜，图1-壁19是它原的外骡形图症和原握理图探，其非副绕评组端沙接有茅电流绸表，零铁芯廊由两怒块U形元执件组签成，世用手醋柄能脊将铁妄芯张岛开与串闭合么。测量岗电流边时，月不需别断开趴待测脚电路业，只摧需张祝开铁堡芯将悠待测穿的载字流导灭线钳禽入(即图1-纱19辅(a伞)中的A、B端)，这旋根导拨线就蹲成为俗互感标器的砌原绕援组，生于是懂可从罪电流凤表直霜接读衡出待披测电陈流值辰。【任务巴实施】1.任务珠实施耳的内谨容小型骨变压咏器的析变压歼、变滤流和调阻抗浮变换弦作用煎的测抬试；肃变压假器的捕空载雷试验豆和短唉路试馋验。2.任务巧实施牛的要传求(1劳)正确铃使用破测试铺仪表但。(2意)正确远测试绢电压屋及电案流等泡相关破数据恰并进核行数禾据分责析。3.设备冷器材小型炕变压适器(2能20破V/译55猴V)，1台；竟交流然电流陈表，1块；遵交流忆电压勉表，1块；盯万用宋表，1块；由灯泡(3叨6V字/2摇5W踏)，3只；醉交流少调压扁器(0伟~2立50常V)，1台；创电工血实验滚实训蜡台，1套。4.任务蛙实施动的步树骤(1惩)小型盛变压矮器变毅换电沟压、咬电流撞和阻戴抗试鸣验按照闭图1-孟20所示哭电路哀接好历线路抽，调搞节调善压器脖使用都单相连变压致器空权载时匹的输缘瑞出为36诊V，然废后分亭别在神变压钳器的骄副边栽接入1只、2只、3只灯胃泡，蓄测量司单相妙变压进器的佩输入限电压常和输券出电轿压、寄输入泊电流笋和输换出电钟流，驶将测晴量数猜据填踢入表1.紫1中。煌根据幕表中补的数肥据计胜算|ZL|、|ZL|值，乘分析宿变压损器的痒阻抗线变换莲作用昼。(2桶)变压版器的吹空载恐试验①断财开交尸流电把源，惭将图1-想20中所思示的获单相尽变压秒器的辆低压帆线圈a、x接电芒源，何高压鼓线圈A、X开路仅。②将磨调压数器旋输钮向俩逆时现针方羡向旋娱转到勤底，摘即将贞其调窝到输杀出电遵压为兄零的碎位置阵。合举上交摘流电刷源开服关，版调节挽调压遭器的基旋钮魔，使于变压猜器空伴载电凡压U0＝1.拜2UN，然森后逐揉次降诊低电谈源电意压，倦在1.菜2～0.伍2UN的范赏围内笨，测枯取变舒压器神的U0、I0、P0。③测拥取数家据时红，U0＝UN点必相须测破，并旷在该冲点附六近测通的点毯较密容，共巡寿测取悟数据7~吹8组。朋记录劣于表1.乳2中。④为美了计席算变喘压器未的变么比，给在UN以下计测取雨原边神电压撞的同茧时测通出副渔边电坊压数浮据记职录于固表1.标2中。⑤空堤载试煎验数俩据分泥析a.计算叫变压们比。巨由空铅载试绞验测率变压知器的义一、矮二次猜侧电荐压的欠数据眨，计璃算出与电压献比，太然后游取其恶平均零值作俱为变冰压器套的变歪压比山。b.绘出荒空载高特性惯曲线U0＝f(I0)，P0＝f(U0)，co朗s0＝f(U0)。(3所)变压糠器的挪短路开实验将变工压器丧的高消压线合圈接咸电源稿，低值压线糖