校本教材《电动机实训项目式教学》

国家中等职业教育改革发展示范学校建设项目校本教材电动机实训项目式教学PAGEPAGE4国家中等职业教育改革发展示范学校建设项目校本教材电动机实训项目式教学电动机实训项目式教学顾问：郭旭东柳臻（焦作市教育局职成教研室主任）主编：郭建成副主编：李红利行业专家：韩建国（中原活塞股份有限公司）杜世武（河南省中原内配股份有限公司）参编人员：程娟刘生高惠敏杨艳丽张志兰张明卓崔东亮张山孟州市职业中等专业学校机电技术应用专业

前言为了更好地适应我校机电技术应用专业的教学要求，适应孟州市厂矿企业对机电技术人才的能力需求，全面提升教学质量，我校教务处组织机电专业教师和行业、企业专家，在充分调研企业生产和学校教学情况的基础上，吸收和借鉴各地高级技工学校教学改革的成功经验，在原有同类教材的基础上，组织编写了我校机电技术应用专业的《电动机与变压器实训》专业教材。本次教材编写工作的目标主要体现在以下几个方面：第一，完善教材体系，定位科学合理针对初中生源培养技术工人的教学要求，调整和完善了教材体系，使之更符合我校教学需求。同时，根据机电技术人才从事相关岗位的实际需要，合理确定学生应具备的能力和知识结构，对教材内容的深度、难度做了适当调整，加强了实践性教学内容，以满足技能型人才培养的要求。第二，反映技术发展，涵盖职业标准根据相关工种及专业领域的最新发展，更新教材内容，在教材中充实新知识、新技术、新材料、新工艺等方面的内容，体现教材的先进性。教材编写以国家职业标准为依据。第三，融入先进理念，引导教学改革专业课教材根据“教学做”一体化教学模式需要编写，将工艺知识与实践操作有机融为一体，构建“做中学，学中做”的学习过程；通用专业知识教材根据所授知识的特点，注意设计各类课堂实验和实践活动，将抽象的理论知识形象化、生动化，引导教师不断创新教学方法，实现教学改革。第四，精心设计形式，激发学习兴趣在教材内容的呈现形式上，较多地利用图片、实物照片和表格等形式将知识点生动地展示出来，力求让学生更直观地理解和掌握所学内容。针对不同的知识点，设计了许多贴近实际的互动栏目，在激发学生学习兴趣和自主学习积极性的同时，使教材“易教易学，易懂易用”。编者2013年2月PAGEPAGEII目录6449绪论 115005模块一变压器 425980项目一变压器的结构与工作原理 532297活动1变压器的用途和分类 521555活动2变压器的结构 828179活动3变压器的空载运行及负载运行 116125活动4变压器的阻抗变换 194507活动5变压器的外特性 2126058活动6变压器的空载试验与短路试验 2328866活动7变压器的故障检修及一般试验 266076活动8变压器绕组、绝缘故障原因分析及解决方法 2828634项目二三相变压器 3521069活动1单相变压器绕组的极性及其判定 3513501活动2三相变压器及连接组别 3720865活动3三相变压器的并联运行 4119115活动4电力变压器铭牌及参数的简单计算 4223993项目三特种变压器 458730活动1仪用变压器 4512488活动2电焊变压器 4713308活动3自耦变压器 505273模块二电动机 513145项目四三相异步电动机 524116活动1旋转磁场 5224018活动2三相异步电动机的工作原理及分类 5423593活动3三相异步电动机的结构 554516活动4三相异步电动机的转矩与电压、功率的关系 5627172活动5三相异步电动机的机械特性 585762活动6异步电动机的启动 6019898活动7异步电动机的调速 626470活动8电磁调速异步电动机 6412404活动9异步电动机的反转和制动 6521796活动10异步电动机的使用、维护及一般试验 6724920项目五三相异步电动机绕组 7125377活动1三相异步电动机绕组概述 7127399活动2三相单层绕组 7427205活动3三相双层绕组 8011179项目六单相异步电动机 8524139活动1单相异步电动机的工作原理及分类 851380活动2单相电容（电阻）异步电动机 8710460活动3单相罩极式异步电动机 9013083活动4单相异步电动机的定子绕组 9114745活动5单相异步电动机的反转与调速 9327871项目七电动机额定功率的选择 95PAGEPAGE103绪论教学目的与要求通过教学使学生掌握电机在国民经济中的地位；电机的主要类型；我国电机工业发展概况了解学习本课程的方法及需要的基础知识教学重点与难点电机在国民经济中的地位学习本课程所需要的基础知识一、电机在国民经济中的作用电能是现代主要的能源，而电机是与电能的生产、传输和使用紧密相关的能量转换装置，它不仅是工业、农业、交通运输业、国防工业、IT技术产业的重要设备，而且在日常生活中的应用也越来越广泛。人类早期使用的原动力是畜力、水力和风力，后来发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，十九世纪发明了电动机，由于电动机有以下优点：电机的效率高，运行经济；电能的传输和分配比较方便；电能容易控制。所以电动机的应用越来越广泛，现在绝大部分生产机械都采用电动机进行拖动，即用电动机作为原动机。让电机运转需要电能，电能主要来自发电机，为了经济的传输和分配电能需要变压器，另外随着自动化程度的不断提高，自动控制技术得到空前的发展，出现了各种各样的控制电机，此外在文教、医疗卫生、信息产业及日常生活中电机的应用将会愈加广泛。二、电机的主要类型电机的型式和种类很多，但其工作原理都是基于电磁感应定律和电磁力定律，电机的分类方法很多，按功能进行分类，可分为：（1）发电机将电能转换为机械能（2）电动机将机械能转换为电能（3）变压器将电能变换为不同等级的电能（4）控制电机作为控制系统中的元件三、我国电机工业发展概况解放前电机工业极端落后，仅几个城市有电机制造厂。解放后电机工业发展很快第一个五年计划结束时，年产量和单机容量都较解放前提高了几十倍。改革开放以来我国电机工业在引进、吸收和消化国外先进技术的基础上对原有电机进行了优化设计，使电机性能大大提高，并相继研制和开发了多种新系列电机，不仅满足了国内生产需要，而且向国外出口。目前我国已开发制成125个系列，900多个品种，几千种规格的各种电机。电机工业发展趋势是电子与电机工业结合，开展新原理、新结构、新材料电机的研制工作。四、电机的分类按功能用途分：有发电机、电动机、变压器和控制电机4类。按电机的结构或转速分：分为静止变压器和旋转电机。按电源的不同分：分为直流电机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。综上分类方法，可归纳如下：直流发电机直流电动机直流电机同步电机同步发电机同步电动机异步发电机异步电动机交流电机异步电机电机控制电机变压器（也属交流电机的一种，但它静止不动）五、课程性质、任务和内容性质：是一门专业基础课。它是将“电机学”、“电力拖动”和“控制电机”等课程有机结合而成的一门课。任务：掌握各电机的基本结构和工作原理以及电力拖动系统的运行性能、基本分析计算、电机选择方法。内容：直流电机、直流电动机的电力拖动、变压器、三相交流异步电动机、三相交流异步电动机的电力拖动、单相异步电动机、同步电机、电动机的选择控制电机等。六、课程特点课程特点：理论性强，应用性强。涉及的基础理论和实际知识面广，是电学、磁学、动力学、热学等学科知识的综合，所以理论性较强。而用理论分析各种电机及拖动的实际问题时，必须结合电机的具体结构、采用工程观点和工程分析方法。在掌握基本理论的同时，还要注意培养学生的实验操作技能和计算能力，因此实践性也较强。七、学习方法学习时应注意以下几点：1）抓主要矛盾，抓本质，忽略次要因素。2）抓基本概念、原理和主要特性。3）良好的学习方法，如对比学习，找出各种电机的共性和特点，加深理解。4）理论联系实际，重视实验和到工厂实践。5）把电机视为拖动系统中的一个器件来学习，不宜过多地耗时于电机的内部电磁关系。模块一变压器项目一变压器的结构与工作原理项目二三相变压器项目三特种变压器项目一变压器的结构与工作原理活动1变压器的用途和分类教学目的与要求通过教学使学生掌握变压器的定义、变压器的用途和分类一、变压器的主要用途变压器是一种通过电磁感应作用将一定数值的电压、电流、阻抗的交流电转换成同频率的另一数值的电压、电流、阻抗的交流电的静止电器。在电力系统中，专门用于升高电压和降低电压的变压器统称为电力变压器。电力变压器是使用最广泛的变压器。变压器是利用电磁感应原理制成的静止电气设备。它能将某一电压值的交流电变换成同频率的所需电压值的交流电，以满足高压输电、低压供电及其他用途的需要。在绝大多数情况下，交流电能来自于远离用电地区的水力发电站、火力发电站、核电站的交流发电机。由于绝缘材料和散热等方面的限制，交流发电机发出的电压不可能太高，一般多为10.5kV和18kV。如果以此等级的电压直接向远距离的用电地区传送大功率的电能，那么输电线路必然流过很大的电流，大大增加了输电线路上的电能损耗和电压损耗，这是很不经济的，甚至于不能将电能送出去。如果采用升压变压器，把发电机发出的电压升高到几十千伏或几百千伏的电压后，再向远距离的用电地区传送大功率的电能，那么输电线路上流过的电流自然就变小了，这样就能经济地把电能送出去。一般地，输电电压的高低与输电距离、输电功率有关，若要求输电距离较远且输电功率较大，则要求较高的输电电压。而用电设备的电压等级绝大多数为380V或220V，用电设备不能直接与高压输电线路连接，必须采用降压变压器，先将输电电压降低到合适的电压等级，再供用户使用。二、变压器的基本工作原理它的基本工作原理可以用图1.1说明。图1.1是单相变压器的工作原理图。这个单相变压器由一个闭合的铁心和套在其上的两个绕组构成。这两个绕组彼此绝缘，同心套在一个铁心柱上，但是为了分析问题的方便，我们将这两个绕组画在铁心柱两侧上，其中，与电源连接的绕组称为原绕组，也称为一次绕组或原边；与负载连接的绕组称为副绕组，也称为二次绕组或副边。我们在表示原绕组电磁量的符号右下角加标号“1”，在表示副绕组电磁量的符号右下角加标号“2”，以便于区别。例如，,,分别表示原绕组的电压、感应电动势、电流相量；,，,分别表示副绕组的电压、感应电动势、电流相量。将原绕组的两个出线端与单相交流电源连接，原绕组中便流过交流电流，该电流在铁心中生成与电源频率相同的交变磁通，此交变磁通同时链过原、副绕组。据电磁感应原理，原、副绕组中将分别感应出交变电动势。将副绕组的两个出线端与负载连接，负载就有交流电流通过。对应某一瞬时，单相变压器中各物理量的方向标示于图1.1。图1.1单相变压器工作原理图设,分别为原绕组的电压、感应电动势瞬时值，,分别为副绕组的电压、感应电动势瞬时值，,分别为原绕组、副绕组的匝数，F为铁心中同时链过原、副绕组的磁通。如果单相变压器副绕组的两个出线端不与负载连接并忽略数值很小的原绕组电阻、电抗，可以得出下面的瞬时值方程式其中，依据电磁感应定律有将该式代入上式，得 有 由此可见，通过选用不同于原绕组匝数N1的副绕组匝数N2，便可使副绕组的电压u2不等于原绕组的电压u1，k称为变压器的变压比，其大小是由变压器的结构参数N1,N2所决定的。综上所述，变压器以原、副绕组能同时链过铁心中同一变化磁通的特有结构，利用电磁感应原理，将原绕组吸收电源的电能传送给副绕组所连接的负载——实现能量的传送，使匝数不同的原、副绕组中感应出大小不等的电动势——实现电压等级变换，这就是变压器的基本工作原理。三、变压器的分类变压器可以按照用途、绕组数目、相数、冷却方式、调压方式分类。按照用途分，主要有电力变压器、调压变压器、仪用互感器（如测量用电流互感器和电压互感器）、供特殊电源用的变压器（如整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、脉冲变压器）。按照绕组数目分，主要有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。按照相数分，主要有单相变压器、三相变压器、多相变压器。按照冷却方式分，主要有干式变压器、充气式变压器、油浸式变压器（按照冷却条件，又可细分为自冷、风冷、水冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷变压器）。按照调压方式分，主要有无载调压变压器、有载调压变压器、自动调压变压器。容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。

活动2变压器的结构变压器的基本结构图1.2为三相油浸式电力变压器的结构示意图。图1.2三相油浸式电力变压器1—油箱2—铁心及绕组3—储油柜4—散热筋5—高、低压绕组6—分接开关7—气体继电器8—信号温度计三相油浸式电力变压器主要由铁心、绕组及其他部件组成。现简单叙述各部件的结构、作用。1．铁心铁心作为变压器的闭合磁路和固定绕组及其他部件的骨架。为了减小磁阻、减小交变磁通在铁心内产生的磁滞损耗和涡流损耗，变压器的铁心大多采用薄硅钢片叠装而成。变压器的铁心有心式和壳式两种基本形式。心式变压器的铁心由铁心柱、铁轭和夹紧器件组成，绕组套在铁心柱上，如图3.3所示。心式变压器的结构简单，绕组的装配工艺、绝缘工艺相对于壳式变压器简单，国产三相油浸式电力变压器大多采用心式结构。壳式变压器的铁心包围了绕组的四面，就像是绕组的外壳，如图3.4所示。壳式变压器的机械强度相对较高，但制造工艺复杂，所用材料较多，一般的电力变压器很少采用。图1.3三相心式变压器1—铁心柱2—铁轭3—高压绕组4—低压绕组图1.4单相壳式变压器1—铁心柱2—铁轭3—绕组2．绕组绕组是变压器的电路部分，原绕组吸取供电电源的能量，副绕组向负载提供电能。变压器的绕组由包有绝缘材料的扁导线或圆导线绕成，有铜导线和铝导线两种。按照高、低压绕组之间的安排方式，变压器的绕组有同心式和交叠式两种基本形式。3．其他部件（1）油箱变压器的器身放置在灌有高绝缘强度、高燃点变压器油的油箱内。变压器运行时，铁心和绕组都要发出热量，使变压器油发热。发热的变压器油在油箱内发生对流，将热量传送至油箱壁及其上的散热器，再向周围空气或冷却水辐射，达到散热的目的，从而使变压器内的温度保持在合理的水平上。（2）储油柜（也称为油枕）储油柜装置在油箱上方，通过连通管与油箱连通，起到保护变压器油的作用。变压器油在较高温度下长期与空气接触容易吸收空气中的水分和杂质，使变压器油的绝缘强度和散热能力相应降低。装置储油柜的目的是为了减小油面与空气的接触面积、降低与空气接触的油面温度并使储油柜上部的空气通过吸湿剂与外界空气交换，从而减慢变压器油的受潮和老化的速度。（3）气体继电器（也称为瓦斯继电器）气体继电器装置在油箱与储油柜的连通管道中，对变压器的短路、过载、漏油等故障起到保护的作用。（4）安全气道（也称为防爆管）安全气道是装置在较大容量变压器油箱顶上的一个钢质长筒，下筒口与油箱连通，上筒口以玻璃板封口。当变压器内部发生严重故障又恰逢气体继电器失灵时，油箱内部的高压气体便会沿着安全气道上冲，冲破玻璃板封口，以避免油箱受力变形或爆炸。（5）绝缘套管绝缘套管是装置在变压器油箱盖上面的绝缘套管，以确保变压器的引出线与油箱绝缘。（6）分接开关分接开关装置在变压器油箱盖上面，通过调节分接开关来改变原绕组的匝数，从而使副绕组的输出电压可以调节，以避免副绕组的输出电压因负载变化而过分偏离额定值。分接开关有无载分接开关和有载分接开关两种。一般的分接开关有三个挡位，+5%挡、0挡和-5%挡。若要副绕组的输出电压降低，则将分接开关调至原绕组匝数多的一挡，即+5%挡；若要副绕组的输出电压升高，则将分接开关调至原绕组匝数少的一挡，即-5%挡。

活动3变压器的空载运行及负载运行教学目的与要求通过教学使学生掌握变压器的基本结构、变压器的空载运行及负载运行教学重点与难点变压器的基本结构、变压器的空载运行及负载运行变压器的空载运行及负载运行技能及知识点变压器的结构、变压器空载运行及负载运行时的方程式、相量图、等效电路等一、变压器的空载运行什么是空载运行：（一）空载运行时的物理情况原绕组接交流电源时有电流通过，称空载电流。交变的流过原绕组，产生磁动势，产生通过绕组中心的交变的磁通，此磁通由单独激励，所以也称为励磁电流或激磁电流。图1.5单相变压器空载运行原理图主磁通：绝大部分的磁通经由铁心闭合，称为主磁通，用表示。作用：主磁通与原、副绕组同时交链而传递能量。在原、副绕组中产生感应电动势,。漏磁通：很少一部分磁通经由原绕组周围的空气或变压器油闭合，它不是传递能量的载体，称漏磁通，用表示。漏磁通在原绕组中感应电动势。（二）感应电动势1．各电、磁量正方向的规定有利于讨论各电、磁量的量值关系和相位关系。原边：视变压器原边为电源的负载，原边电流的正方与电源电压的正方向一致。副边：将副边视为负载的电源，副边电流的正方向由副边电势的正方向确定，副边电压的正方向依据副边电流流过负载的压降方向确定。磁通：正方向与电流的正方向符合右手螺旋定则。感应电动势：正方向与磁通的正方向符合右手螺旋定则，实际方向由楞次定律确定。各电、磁量正方向见图1.5。2．感应电动势交流电压产生交流磁通，有则原绕组感应电动势有效值的数值为且在相位上以90°滞后于。用相量表示，有同理，E2在相位上也以90°滞后于Fm。用相量表示，有变压器的原绕组有漏磁通链过，漏磁通也是按正弦规律变化的，同理有由于漏磁路主要由非磁性介质构成，可近似地看成线性磁路，其磁阻也可近似地看成常数，则漏电感L1s和漏电抗x1也可近似地看成常数，因此，漏感电势可以看成是漏电抗上的压降。3．电压平衡关系据基尔霍夫电压定律，得到原、副边的电压平衡方程式由于漏磁路磁阻很大，漏磁通很小，因此反映漏磁通的漏电感和漏电抗很小，I0Z1也很小，有由此看出，主磁通的大小主要决定与电源电压的大小，只要电源电压不变，主磁通维持不变，这是一个很重要的结论，对变压器负载运行时仍然成立。（三）空载电流和空载损耗空载运行时，只有原绕组流过空载电流，所以励磁电流也就是空载电流。由于铁心采用高磁化能力、低涡流损耗和磁滞损耗的硅钢片叠压而成，空载电流是很小的，只占原边额定电流的4%～10%，甚至更低。空载运行时，交变的磁通一方面在铁心中产生涡流，另一方面使铁磁材料中的磁畴随磁场方向的交变而运动，其后果都会使铁心发热，将变压器原边吸收电源能量的一部分消耗掉。分别称为涡流损耗和磁滞损耗，合称为铁损耗。（四）等效电路用电路形式反映其电磁关系称之为等效电路。漏感电势可以看成是漏电抗上的压降，即，再与空载电流在原绕组电阻上的压降合并为一项，即漏阻抗压降。原绕组通过空载电流，在铁心中产生主磁通、产生铁损耗，才会产生感应电动势，实际上反映了主磁通和铁损耗的大小，也可以仿照漏阻抗压降的处理方式，认为在U1和f1不变时，Fm恒定，可将zm视为常数。得由此得到空载运行时的等效电路。并进行空载运行时的定量分析。图1.6单相变压器空载运行等效电路变压器的负载运行（一）负载运行时的物理情况负载运行时，副绕组中有电流流过，变压器便可以同时与原、副绕组相交链的主磁通为媒介，将原绕组从电源吸收的电能传送到副绕组，向负载供电。负载运行时，副绕组中有电流流过，副绕组中产生相应的磁动势，与原绕组中产生的磁动势共同作用，产生铁心中的主磁通。图1.7单相变压器负载运行原理图（二）负载运行时的基本方程式1．磁动势平衡方程式铁心中的磁动势由原边磁动势和副边磁动势合成，为。由于电压不变，主磁通不变，即磁动势仍然为。有由此看出，负载运行时的原边磁动势有两部分作用：一是产生铁心中的励磁磁动势，以产生主磁通；二是产生一个与副边磁动势大小相等、方向相反的磁动势（－），抵消副边磁动势的作用，以维持铁心中的主磁通不变。该式称为磁动势平衡方程式。将磁动势平衡方程式改变为负载运行时的原边电流大于变压器空载运行时的原边电流的，它由反映主磁通大小的励磁电流分量和反映负载大小的负载电流分量（－）组成。当负载增加时，增加，副边磁动势增加，原边电流的负载电流分量（－）也相应增加，可见，虽然变压器的原、副边没有直接的电路联系，但负载电流的变化也会使原边电流相应地改变。2．电压平衡方程式副边电路流过电流，产生副边磁动势。副边磁动势一方面与原边磁动势共同作用产生铁心中的主磁通，另一方面还产生仅与副绕组交链的漏磁通。漏磁通在副绕组中感应出漏感电动势，也可以以副边漏电抗上的压降形式来表示，有据原、副边电路，列出变压器负载运行时的电压平衡方程式综上所述，可以列出变压器负载运行时的基本方程式组如下（三）等效电路利用上面得出的变压器基本方程式组，便可以对变压器进行定量计算了。但因原、副绕组的匝数不等，原、副边只有磁耦合关系而无直接的电联系，实际求解起来是相当困难的。我们可以构造一个能正确反映变压器的电、磁关系和功率关系的纯电路──等效电路，以便找到一种简便实用的计算方法。1．折算所谓折算，就是假设使原、副绕组的匝数相同，以简化变压器的定量计算过程，但要保证变压器折算前后的电、磁关系和功率关系不变。现以将副绕组折算成原绕组为例，确定副边各物理量的折算值。副边各物理量的折算值用原有符号加“'”表示。（1）副边电动势的折算值折算的目的就是使折算后的副绕组匝数等于原绕组的匝数，即，有（2）副边电流的折算值为保证折算前后副边磁动势的作用不变，有（3）副边阻抗的折算值为保证折算前、后的铜损耗不变，有，为保证折算前、后的无功功率不变，有，则同理有（4）副边电压的折算值为保证折算前、后的视在功率不变，有，折算后，变压器负载运行时的基本方程式组可简化为如下的方程式组，，，，，2．等效电路在将变压器副绕组的匝数折算为与原绕组的匝数相等后，原、副绕组中的感应电动势和是相等的。若将分别作用于原、副边电路的,看成是（或）同时作用于原、副边电路，便得到形状像“T”字的等效电路，如图1.8所示。图1.8单相变压器负载运行时的T型等效电路变压器负载运行时的T型等效电路是与实际变压器的电、磁关系和功率关系是完全等效的。但此T形等效电路属于混联电路，要对其进行复数运算是比较麻烦的。在工程上，可根据要分析、计算的具体问题，对T型等效电路做进一步的简化，得到如图1.9所示的简化等效电路。图1.9中，叫短路电阻，叫短路电抗,叫短路阻抗，可由变压器的短路试验得出。图1.9单相变压器负载运行时的简化等效电路例1.1已知一台单相变压器的数据为：，＝380V/115V，r1＝0.15W，r2＝0.024W，x1＝0.27W，x2＝0.053W，其负载阻抗为：zL＝4+j3W。当外加电压为额定值时，用简化等效电路计算原、副边电流及副边电压。解变比原边电流副边电流副边电压

活动4变压器的阻抗变换教学重点与难点变压器阻抗变换的应用一、变压器的外特性运行特性：1.外特性2.效率特性作用：反映变压器带负载运行时的性能。一、变压器的损耗与效率损耗：铜损、铁损，每一种又包括基本损耗和附加损耗。基本铜损：原、副绕组中的直流电阻损耗。附加铜损：漏磁通在原、副绕组中产生集肤效应、使其电阻增大而增加的铜损，通常很小。铜损的大小与负载电流的平方成正比，是可变损耗。基本铁损：铁心中的磁滞和涡流损耗。附加铁损：主磁通在变压器的结构件及铁心的某些局部引起的涡流损耗。基本铁损是铁损耗的主要部分。铁损为不变损耗。效率：输出功率与输入功率之比，即效率特性：负载小时，效率随负载的增加而增加；负载大时，效率随负载的的增加而减小。效率有一个最大值，用表示。一般当＝0.5～0.7范围内时达到。图1.13变压器的效率特性二、变压器的阻抗变换变压器一次侧接交流电源，对电源来说是一个负载。其输入阻抗可用输入电压、输入电流来计算，即变压器的输入阻抗为Zl＝,而变压器的二次侧输出又接了负载，电压、电流、负载之间存在Z2==Z关系。可以看出经过变压器把Z接到电源上和不要变压器直接把Z接到电源上，两者是完全不一样的，这里变压器起到改变阻抗的作用，把Z变成Z可以在U的电压下工作。变换公式这说明负载Z经过变压器以后阻抗扩大了K倍。如果已知负载阻抗Z的大小，要把它变成另一个一定大小的阻抗Z，只需接一个变压器，该变压器的变比K=在电子线路中，这种阻抗变换很常用，如扩音设备中扬声器的．阻抗很小(4~16)，直接接到功放的输出，则扬声器得到的功率很小，声音就很小。只有经输出变压器把扬声器阻抗变成和功放内阻一样大，扬声器才能得到最大输出功率。这也称为阻抗匹配。例1一1某晶体管收音机的输出变压器的一次侧匝数N=230匝，二次侧匝数N=80匝，原来配接8Ω的扬声器，现要改用同样功率而阻抗为4Ω的扬声器，则二次侧匝数N应改绕成多少?解：先求出一次侧的Z，因为不论N和Z怎么变，必须保证Z不变，才能保证功率输出最大。Z=KZ=()×8=66.13Ω再由Z和新的扬声器阻抗Z=4Ω，求出新的K和NK===4.07N==≈57匝则二次侧匝数N应改绕成57匝。

活动5变压器的外特性（一）外特性与电压变化率当电源电压及负载功率因数一定时，反映副边端电压随副边电流变化而变化的曲线U2＝f（I2）,称为变压器的外特性。外特性直观反映了变压器输出电压随负载电流变化的趋势。图1.10变压器的外特性电容性负载：U2随I2的增大而增大（容性负载减小了无功电流分量）；电阻和电感性负载：U2随I2的增大而减小。变化程度用电压变化率来表示。定义：一般情况下，在（感性）左右时，额定负载的电压变化率约为4%～5.5%。变压器的外特性对负载来说，变压器相当于电源。对一个电源，我们关心的是它的输出电压随负载的变化而变化的情况：负载变化时，输出电压改变多少？变化程度有多大？电力系统的用电负载是经常发生变化的，负载变化所引起的变压器输出电压（副绕组的端电压）的变化程度，既与负载的大小和性质（电阻性、电感性、电容性和功率因数的大小）有关，又与变压器本身的性质有关。只有了解变压器的输出电压随负载变化的规律，才能适应不同负载的需要，对变压器的输出电压进行必要的调整，保证供电质量。当原绕组电压U1和负载的功率因数COSφ一定时，副绕组输出的电压U2与负载电流I2的关系U2=f(I2)，称为变压器的外特性。据对变压器负载运行情况的分析，当原绕组电压Ul不变时，如果负载电流I2变化，则副绕组内的阻抗压降也会变化，副绕组输出的电压U随之变化。这种变化关系可以用实验的方法求得。图1.10所示为用实验方法得到的几条功率因数不同的外特性曲线。当原绕组加额定电压U1N且I2=0时，变压器的输出电压U20=U2N，即变压器副绕组空载时的端电压U20即为变压器的额定电压U2N。从图1-29的外特性曲线可以看出，负载的性质不同，输出电压的变化情况是不相同的。(1)负载为纯电阻当负载为纯电阻时，COSφ2=1，随着负载电流I2的增大，变压器副绕组的输出电压逐渐降低，即变压器输出电压具有下降的外特性，但下降得并不多。(2)负载为电感性当负载为电感性时，O<COSφ2<1，随着负载电流12的增大，变压器副绕组的输出电压下降较快。这是因为无功电流滞后，对变压器磁路中主磁通的去磁作用较强，使副绕组的感应电动势E2下降所致。(3)负载为电容性当负载为电容性时，一1<COSφ2<0，φ2为负值。超前的无功电流有助磁作用，主磁通会有所增加，副绕组的感应电动势E2也随之增加，使U2随I2的增加而增加。以上说明，功率因数对变压器外特性的影响是很大的。负载的功率因数确定之后，变压器的外特性曲线也就随之确定了。为了满足不同负载的工作要求，不同用途的变压器具有不同的外特性。例如，照明用变压器应当有较为平直的外特性；但是有些负载则要求变压器具有陡降（即电流I2增加时，U2下降很大）的外特性，如电弧焊使用的电焊变压器。

活动6变压器的空载试验与短路试验教学重点与难点变压器空载与短路试验变压器空载与短路试验的应用一、空载试验试验目的：确定变压器的变比k、铁损耗PFe和励磁阻抗Zm。为便于测量仪表的选用、确保试验安全，空载试验在低压边进行。将高压边开路，在低压边加电压为额定值U2N、频率为额定值的正弦交变电源，测出开路电压U10、空载电流I20、空载损耗P0。空载试验接线图对单相变压器，有据空载等效电路，以及,，有，励磁感抗可由,计算空载铜损很小，有对于三相变压器的空载试验，测出的电压、电流均为线值，测出的功率为三相功率值，计算时应进行相应的换算，即将电压、电流换算为相值，将功率换算为单相值。二、短路试验目的：是确定变压器的铜损耗、短路阻抗。短路试验在高压边进行，将低压端短接，高压边交流电源，缓慢升压至I1＝I1N时停止，测出短路电压U1s、短路电流I1s、短路损耗ps。短路电压U1s相对于额定电压U1N来说很小，故磁通很小，铁损pFe很小，有铜损为原、副铜损之和短路试验接线图因是在额定电流时测定，故为额定运行时的铜损耗。由于短路试验时，，又有，因此可以用简化等效电路来进行计算。有U1s称为短路电压，常用对的百分值us%来表示，us%称短路电压百分值式中zs%为短路阻抗百分值可见，us%＝zs%。短路电压百分值反映了变压器漏阻抗的大小。变压器是负载的电源，其漏阻抗就是电源的内阻抗。us%或zs%越小，变压器的输出电压随负载变化而变化的程度就越小。us%是变压器的一个很重要的参数。例6.1一台Y/Y0连接的三相变压器，SN＝100kVA,＝6kV/0.4kV。在低压边做空载试验，测出：U20＝400V，I20＝9.37A，P0＝600W；在高压边做短路试验，测出：U1S＝317V，I1s＝9.4A，ps＝1920W。试验时的室温为25℃，试求：（1）折算到高压边的励磁阻抗和短路阻抗；（2）变压器的短路电压百分值。解（1）变比励磁参数，短路参数，。（2）短路电压百分值

活动7变压器的故障检修及一般试验为了保证变压器的安全运行，应对它进行经常维护和定期检查。一、检查和清洁变压器(1)检查瓷套管是否清洁，有无裂纹与放电痕迹，螺纹有无损坏及其他异常现象发现应尽快停电更换。(2)检查各密封处有无渗油和漏油现象，严重的应及时处理。(3)检查储油柜的油位高度及油色是否正常，若发现油面过低应加油。(4)检查箱顶油面温度计的温度与室温之差是否低于55℃。(5)定期进行油样化验及观察硅胶是否吸潮变色，需要时进行更换。(6)注意变压器的声响与原来相比是否正常。(7)察看防爆管的玻璃膜是否完整，或压力释放阀的膜盘是否顶开。(8)检查油箱接地情况。(9)观察瓷管引出排及电缆头接头处有无发热变色，火花放电及异状停电检查，找出原因后修复。(10)察看高、低压侧电压及电流是否正常。(11)冷却装置是否正常，油循环是否破坏。另外，要注意变电所门窗和通道的封闭情况,以防小动物进入变压器室，造成电气事故二、故障检查1．观察法变压器的故障如过载、短路、接触不良、打火等通常都反映在发热上，变压器油温上升，有气体、油冲出，有焦味，有爆裂声、打火声等，可以观察变压器上的保护装置是否动作；防爆膜是否冲破；喷出油的颜色是否变黑或有焦味(变黑、有焦味说明故障严重)；上层油温是否超过85C；液面是否正常；各连接部位是否漏油；箱内有无不正常声音。总之，通过看、闻、听就可大致判断变压器是否有问题。2．测试法(1)2500V兆欧表测相间和每相对地的绝缘电阻可以发现绝缘电阻破坏的情况。（2）绕组的直流电阻测量三、检修后的一般试验(1)绝缘电阻和吸收比的测量吸收比是兆欧表摇动60s时测得的绝缘电阻R与摇动15s时测得的绝缘电阻R的比值。用2500V兆欧表分别测相间及每相对地的吸收比R/R，只要这个值大于1．3(电压等级60kV及其以上的变压器要大于1，5)就可认为变压器绕组是干燥的，没有受潮。测量时其他非被测部位和油箱一起要接地。(2)测绕组的直流电阻(要求同前)。(3)测量各分接头上变压比，高压侧应接电压互感器测量，要求各相在相同分接头位置上测出变压比应与铭牌值相符，相差不应超过1％。(4)测定三相变压器的连接组别。(5)测定额定电压下的空载电流Io，Io应在I的5％左右。(6)耐压试验耐压试验是检验绕组对地及对另一绕组之间的绝缘。接线如图所示。当试验高压绕组时，将高压各相端线连在一起，接到高压试验变压器T2，低压各相端线、中线和油箱—起接地，即可加电试验。如要测试低压绕组，则要把高压各相端线、中线和油箱一起接地。

活动8变压器绕组、绝缘故障原因分析及解决方法变压器绕组及绝缘故障主要表现为：绕组绝缘电阻低，绕组接地，绕组对铁心放电，绕组相间短路，匝间或排间短路，原、副边绕组之间短路；绕组断路，绕组绝缘击穿或烧毁；油浸式变压器的绝缘油故障；绕组之间，绕组与铁心之间绝缘距离不符合要求，绕组变形等。这些故障均会使变压器不能正常运行，而且这类故障是变压器的常见故障，如果不及时发现和处理，其后果十分严重。一、变压器绕组及绝缘故障的原因分析变压器绕组及绝缘电阻不符合规范主要有以下几种原因：1．变压器绕组受潮，接地绝缘电阻不合格；2．变压器内部混入金属异物，造成绝缘电阻不合格；3．变压器直流电阻不合格及开、短路故障；4．绕组放电、击穿或烧毁故障；5．变压器油含有水分。二、变压器绕组及绝缘故障的解决方法1．变压器绝缘电阻测量用仪表由于变压器一、二次绕组额定电压等级较多，差别较大，因此不能用一个电压级别的绝缘电阻表去测量，否则不是测量值错误，就是将变压器绕组绝缘击穿。表8-1为绝缘电阻表的分类使用数据。表8-1绕组额定电压与测量用绝缘电阻表电压等级之间的关系绕组额定电压／V＜100100~10001000~30003000~6000＞6000绝缘电阻表等级1005001000250050002．变压器绕组受潮、接地绝缘电阻不合格的分析处理对运行、备用或修理的变压器，均有受潮的可能，所以一定要防止潮气和水分侵入，以免导致绕组、铁心和变压器油(油浸式)受潮，引起绝缘电阻低而造成变压器的各种故障。1）对需要吊心检修的变压器，要保持检修场所干净无潮气，吊心检修超过24h的，器身一定要烘烤，在检修中如发现变压器已受潮，必须先烘干后套装。2）受潮的油要过滤。3）变压器密封处要密封好。4）要定期检查储油柜、净油器及去湿器应完好，定期更换硅胶等吸湿剂。5）库存备用变压器应放置在干燥的库房或场地，变压器油要定期进行化验。6）要定期检查防雷装置，尤其是雷雨季节更要检查。7）非专业人员不可随意打开变压器零部件。总之，使用、维修、保管变压器均要采取防止变压器受潮、受腐蚀的措施。案例5.1在一次日巡视检测中，发现一台JS6—750／10型变压器整体绝缘电阻降低，测得此时该变压器的绝缘电阻仅为1.2MΩ。分析处理如下：经对该变压器进行检查，未发现变压器绕组有接地现象。但发现去湿器玻璃外壳破裂，外界潮气较长时间由此侵入，去湿器内硅胶变色发霉，吊心检查和油化验，发现油中水分超标，器身受潮。随后将变压器器身放入烘箱在(110土5)℃下烘干12h，对变压器油进行真空过滤且化验合格，又更换了去湿器，组装后全面检查合格，排除了该故障。案例8.2有一台备用三相电力变压器10／0.4kV在库中存放一年多，运至现场时用2000V兆欧表测一次绕组绝缘电阻仅为0.9MΩ。分析处理如下：查入库前记录各项指标合格。检查发现箱盖边沿密封不严，放置中潮气、水分入浸，吊心检查发现油箱内侧面有锈迹，由于变压器静止存放，入侵水分沉在油箱底部，由于处于静止状态，侵入水分和变压器油及挥发物达到基本平衡，整个铁心和绕组尚未受潮。所以只需要对油进行处理。在现场对变压器油采取真空滤油处理，使油箱底部水分在真空加热滤油过程中挥发掉，直至绝缘电阻合格为止。3．变压器内部混入金属异物，造成绝缘电阻不合格的分析处理。案例5.3一台电炉变压器B相对地的绝缘电阻为零。分析处理如下：该变压器在运行中二段母线接地信号铃响，电压表指示一相电压降低、两相电压升高。经拉闸检查6kV开关、母线和变压器高压套管均无异常，用兆欧表测变压器绝缘，一次侧B相绝缘电阻为零，其余正常，判定B相接地。经吊心检查发现一、二次绕组之间有一只顶丝，使一次对二次短路放电，引起不完全的接地，同时还发现二次绕组裸扁铜排外层有轻度电弧烧伤。经取出顶丝检查，发现是上方电抗器线圈上的顶丝因松脱落入变压器内。将顶丝重新拧入电抗器线圈上，再合闸，变压器运行正常，B相绝缘电阻达120MΩ。案例5.4有一台S7-800kV.A变压器相对地绝缘击穿。分析处理如下：该变压器在运行中有异常响声且绝缘电阻仅为1.5MΩ，但未引起值班人员重视，某天突然出现A相瓷瓶处放电，气体继电器动作。经检查为A相绕组接地而击穿。原因是有一个M10×85螺柱卡在A相瓷瓶和箱盖之间，构成A相绕组接地。取下M10螺栓，吊出器身解体，取出A相一次绕组进行清理、检查，未发生排间、层间及匝间短路，将外层用绝缘带包扎好后套入，考虑到加强整体绝缘强度，全部绕组重新烘干、浸漆处理，变压器油重新过滤合格。该类故障要求检修人员检修时一定要仔细，不要排除了旧故障，又因操作不当引起新故障。4．变压器直流电阻不合格、断路和短路故障对三相变压器其一次或二次绕组出现三相直流电阻不平衡，或某一相(或两相)大，另两相(或一相)小，说明变压器绕组有开路、引线脱焊或虚接，绕组匝数错误或有匝间、层间短路等故障；还可能是同一绕组用不同规格导线绕制以及绕向反或连接错等。而这些原因均会造成变压器三相直流电阻不平衡、变压器送电跳闸、不运行或带负载能力下降等。为防止断路故障，应从下述几方面做好预防工作。1）绕组绕制时用力不宜过猛，换位时换位处S弯不要弯折过度；2）接头焊接要牢，不应有虚焊、假焊，焊口不应有毛刺或飞边；3）绕制的线圈层间、排间绝缘距离要符合规范，以防放电时灼伤导线而断路；4）防止变压器过载运行；5）母排和一次绕组瓷套管导杆连接要牢，一、二次绕组引线与本相套管引接头焊接要牢，如螺栓连接的螺母要拧紧；6）应加强变压器的日常维护保养工作。案例5.5有一台SJl—560kV.A变压器在运行中过热，拉闸检查发现三相直流电阻不平衡。分析处理如下：该变压器额定电压为13.8／0.4kV、Y/yn0连接，经检查发现A相直流电阻是B、C相的两倍。经吊心检查A相两根并绕的导线有一根在引线处脱焊。将脱焊的这根导线重新和另一根并齐焊牢在引线上，从而排除了故障。案例5.6有一台SJL-1000／10型变压器在运行中因过热而跳闸，拉闸检查发现三相直流电阻不平衡。分析处理如下：吊心检查发现B相二次绕组绝缘变色，该相直流电阻比A、C相小，经检查B相双螺旋式绕组中有三匝，因匝间绝缘损坏而形成匝间短路。将该二次绕组用3.08mm×10.80mm扁铝纸包线14根并绕18匝组成，该B相绕组取出加热后将电缆纸剥去，分别用0.05mm×25.00mm亚胺薄膜粘带穿套式连续补包好，略加整形，恢复原高度后再套装好。变压器油二次过滤，器身经烘烤合格。5．绕组放电、击穿或烧毁故障在变压器内部如果存在局部放电，表明变压器绝缘有薄弱环节，或绝缘距离不符合要求，放电时间一长或放电严重，将会使绝缘击穿，绕组击穿或烧毁是较大故障。只有提高修造质量、按规程操作、加强维护保养，才能防止放电或击穿变压器。因此必须采取有效措施，防止变压器发生放电故障。1）加强日常维护保养，对大中型及重要供电区域的变压器应有监视设备；2）修理变压器应选用优质的绝缘材料，绝缘距离应符合要求，修复后密封要严；3）保持吸湿器有效，应有防雷措施；4）大型高压变压器要装有接地屏，防止放电案例5.7有一台SJ6—750kV.A变压器一次绕组出现放电故障。分析处理如下：该变压器在运行中出现异声，油温逐渐升高，最后经气体继电器动作，用1000V绝缘电阻表测一次绝缘电阻为0.5MΩ，二次为2.1MΩ。吊心检查发现器身受潮，A、B两相一次绕组中底部有放电痕迹。查出其主要原因是注油后注油孔未垫胶垫和拧入堵塞，潮气由此入侵，而吸湿器因注油孔未堵不起吸湿作用，所以绕组和油均受潮而放电。对变压器油现场真空滤油，一次绕组虽放电但并未受电弧严重灼伤，不需包扎处理，仅器身烘干后组装，封、堵好注油孔，即排除了该故障。6．变压器油不合格的原因、防止措施和判定方法变压器油如果保管存放不当、在运行中油受潮或过热，都会逐渐变质、老化和劣化，使绝缘性能下降，必须及时更换，或采取滤油方式，使不合格的绝缘油合格，从而保证油浸变压器及互感器正常运行，减少变压器故障。1）运行中的变压器油受潮原因及防止方法a.变压器油注入油箱后，在运行中油会受潮或进入水分，其主要原因是：在吊心检修时或向变压器中注油时，油本身接触了空气，虽时间不长，但已吸收了少量潮气和水分；安装或检修变压器时密封不严、外界潮气和水分进入了变压器油箱。b.防止方法如下：修理人员必须将变压器严格密封，既防止油漏出，又防止外界潮气入侵；吊心检修必须在晴天进行，超过24h的，变压器器身必须烘干处理；注油、滤油应采取真空滤油为好；防止变压器过热和温升超限，减少油氧化发生。2）变压器油质的判定方法打开油箱盖(或放出一器皿油)，用肉眼观察变压器油的颜色，如果油的颜色发暗、变成深褐色，或油黏度、沉淀物增大，闻到有酸的气味，油中有水滴等，均说明该变压器油已经老化和劣化，已经不合格，必须采取措施，提高其性能。3）运行中变压器油质量标准、内容及指标要判定变压器油的质量，应进行多项测定和化验，所测数值应与标准值对比，这样从量的角度来判定其超标的程度，因此掌握运行油的质量标准，对维修人员十分重要。运行油质量标准可参见相关标准。三、变压器铁心过热故障的原因分析及解决方法导致变压器铁心过热的主要原因是铁心多点接地和铁心片间绝缘不好造成铁耗增加所致。因此必须加强对变压器铁心多点接地的检测和预防。1．铁心多点接地的检测1）交流法给变压器二次(低压)绕组通以220～380V交流电压，则铁心中将产生磁通。打开铁心和夹件的连接片，用万用表的毫安挡检测，当两表笔在逐级检测各级铁轭时，正常接地时表中有指示，当触接到某级上表中指示为零时，则被测处因无电流通过，该处叠片为接地点。2）直流法打开铁心与夹件的连接，在铁轭两侧的硅钢片上施加6V直流电压，再用万用表直流电压挡，依次测量各级铁心叠片间的电压。当表指针指示为零或指针指示相反时，则被测处有故障接地点。3）电流表法当变压器出现局部过热，怀疑是铁心有多点接地，可用电流表测接地线电流。因为铁心接地导线和外接地线导管相接，利用其外引接地套管，接入电流表，如测出有电流存在，说明铁心有多点接地处；如果只有一点正常接地，测量时电流表应无电流值或仅有微小电流值。2．变压器铁心多点接地的预防措施制造或大修变压器而需要更换铁心时，要选好材质；裁剪时，勿压坏叠片两面绝缘层，裁剪毛刺要小；保持叠片干净，污物、金属粉粒不可落在叠片上，叠压合理，接地片和铁心要搭接牢固，和地线要焊牢。接地片离铁轭、旁柱符合规定距离，防止器身受潮使铁心锈蚀，总装变压器时铁心与外壳或油箱的距离应符合规定；其他金属组件、部件不可触及铁心，加强维护，防止过载运行，一旦出现多点接地应及时排除。四、变压器铁心接地、短路故障的检测检测方法如下。1．电流表法用钳式电流表分别测量夹件接地回路中电流I1和铁心接地回路中电流I2。当测得回路中电流相等，判定为上铁轭有多点接地；当所测I2＞＞I1，则说明下铁轭有多点接地；当所测I1＞＞I2，根据多年测试经验判定为铁心轭部与外壳或油箱相碰。2．用绝缘电阻表测量绝缘电阻用绝缘电阻表检测铁心、夹件、穿心螺杆等件的绝缘电阻时，判定其标准如下：对运行的大中型变压器，一般采用1000V绝缘电阻表测量穿心螺杆对铁心和对夹件的绝缘电阻。对10kV及以下变压器，绝缘电阻应不小于2MΩ为合格；20～35kV级的绝缘电阻应不小于5MΩ；40～66kV级的，应不小于7.5MΩ；66kV以上至220kV高压变压器绝缘电阻应不小于20MΩ。所测小于上述规定时，说明有短路故障存在，应进一步打开接地片，分别测夹件、铁心、穿心螺杆、钢压环件对地的绝缘电阻，找出短路故障并及时排除。3．直流电压法用12~24V直流电压施加在铁心上铁轭两侧，再用万用表毫伏挡分别测量各级铁心段的电压降，对称级铁心段的电压降应相等。在测量时若发现某一级电压降非常小，可能该级叠片间有局部短路故障，应进一步检查排除。4．双电压表法给变压器内、外铁心施给一定的励磁电压，来测量铁心内外磁路电压值。具体方法是：用两只电压表，电压表V1两表笔接内铁心、电压表V2接外铁心，如果磁路有故障，则电压表指示为零：当表V1=0而V2不为零，则外磁路有短路处，当表V2=0而V1不为零，是内磁路有故障。项目二三相变压器活动1单相变压器绕组的极性及其判定教学目的与要求掌握单相变压器绕组的极性及其判定一、变压器绕组的极性变压器绕组的极性是指变压器一次侧、二次侧绕组在同一磁通作用下所产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。在图2--1中，铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过，在任何某个瞬间，电动势都处于相同极性(如正极性)的线圈端就称同名端；而另一端就成为另一组同名端，它们也处于同极性(如负极性)。不是同极性的两端就称为异名端。例如在交变磁通曲的作用下，感应电动势与的正方向所指的lU2、2U2是一对同名端，在互感器绕组上常用“+”和“—”来表示(并不表示真正的正负意义)。对一个绕组而言，哪个端点作为正极性都无所谓，但一旦定下来，其他有关的线圈的正极性也就根据同名端关系定下了。有时也称为线圈的首与尾，只要一个线圈的首尾确定了，那些与它有磁路穿通的线圈的首尾也就定下了。二、极性的重要性1．绕组串联时(1)正向串联，也称为首尾相连，即把两个线圈的异名端相连，总电动势为两个电动势相加，电动势会越串越大。(2)反向串联，也称为尾尾相连(或首首相连)，总电动势为两个电动势之差，电动势将变小。正因为正、反向串联的总电动势相差很大，所以常用此法来判别两个绕组的同名端。2．绕组并联时也有两种连接方法。(1)同极性并联，它又分两种情况。1)与大小一样，则两个绕组回路内部的总电动势为零，不会产生内部环流，这是最理想状态，变压器的并联，就应符合这种条件：2)与大小不等，则两个绕组回路内部的总电动势不为零，外部不接负载时，也会产生一定的环流。这对绕组的正常工作不利，环流会产生损耗和发热，输出电压、电流都减少，严重时甚至烧坏绕组。(2)反极性并联这时两个绕组回路内部的环流将很大，甚至烧坏线圈，这种接法是不允许的，应绝对避免。以上说明绕组极性判别对变压器绕组的连接是十分重要的。三、极性的判别1．直观法因为绕组的极性是由它的绕制方向决定的，所以可以用直观法判别它们的极性。2．测试法无法观察到绕组的绕制方向(如绕组密封在内部)，只能借助仪表来测试。（1）如果U3=U1+U2，，则是正向串联，1U1与2U1是异名端；如果U3=U1—U2则是反向串联，1U1与2U1是同名端(2)检流计法P为检流计(检流计指针偏向电流流人的一端)。当合上开关飞，如电流向下，说明这时1U1与2U1都处于高电位，所以它们是同名端。用这个方法时，为了省电和保护检流计，一般将高压侧接检流计。也可用直流毫安表代替检流计，直流毫安表量程由大至小试用，直到反应明显为止。以上是对单相绕组的极性判别。对三相变压器来说，它的每一相的一次侧、二次侧绕组之间的同名端判别，同单相变压器一样。但三相绕组之间严格地讲不属于同名端判别范畴。

活动2三相变压器及连接组别教学目的与要求掌握三相变压器及连接组别三相交流电无论在经济、技术上都有极大的优越性，所以现代电力系统都采用三相交流电，为此三相交流变压器被广泛应用。它可以由三个单相变压器连接组成，称为三相组式变压器。但大多数均采用三相合为一体的三相芯式变压器，因为它体积小，经济性也好。一、三相变压器的磁路结构1．三相组式变压器的磁路它的三个单相变压器铁心磁路是各自独立的，只要三相电压平衡，则磁路也是对称一样的，每只变压器可作为单相变压器来分析。2．三相芯式变压器的磁路三相芯式变压器有三个铁心柱，供三相磁通Φ、Φv、Φw分别通过。在三相电压平衡时，磁路也是对称的，总磁通Φ=Φ+Φv+Φw=0，所以就不需要另外的铁心来供参总通过。类似于三相对称电路中省去中线一样，这样就大量节省了铁心的材料。但由于中间铁心磁路短一些，造成三相磁路不平衡，使三相空载电流也略有不平衡，但大变压器的空载电流Io很小，影响不大。由于三相芯式变压器体积小，经济性好，所以被广泛使用。相芯式变压器绕组的连接二、三相绕组的首尾判别星型接法(1)星形接法的优点1）与三角型接法相比，相电压低，可节省绝缘材料，对高电压特别有利；2)有中性点可引出，适合于三相四线制，可提供两种电压；3)中点附近电压低，有利于装分接开关；4）相电流大，导线粗，强度大，匝间电容大，能承受较高的电压冲击。(2)星形接法的缺点1）存在谐波，造成损耗增加，1800kVA以上的变压器不能采用此种接法2)中性点要直接接地，否则当三相负载不平衡时，中点电位会严重偏移，对安全不利3）当某相发生故障时，只好整机停用。3．三角形接法它是把三相绕组的各相首尾相接构成一个闭合回路，把三个连接点接到电源上去。因为首尾连接的顺序不同，可分为正相序和反相序两种接法。与星形接法一样，如果一次侧有一相首尾接反了，磁通也不对称，就会同样出现空载电流急剧增加，比星形接法还严重，这是不允许的。二次侧绕组正确接法时，闭合回路的三相电动势之和为零，所以也就不产生环流。电动势相量图是闭合的，这时任意打开回路中的一个接点，测量该点两端所得的电压，称为三角形的开口电压，其值应该为零。三角形接法的优点1)输出电流比星形接法大，可以省铜，对大电流变压器很合适，2)当一相有故障时，另外两相可接成V形运行。缺点是没有中性点，没有接地点，不能接成三相四线制。三、连接组及其判别1．连接组根据不同的需要，一次侧、二次侧有各种不同接法，形成了不同的连接组别，也反映出不同的一次侧、二次侧的线电压之间的相位关系。两台三相变压器并联，如果它们的一次侧、二次侧电压大小一样，但相位不同，不能并联，要求它们的连接组别一样才能并联，从而说明连接组别判别的重要性。国际上规定，标志三相变压器高、低压绕组线电动势的相位关系用时钟表示法。即规定高压侧线电动势为长针，永远指向12点位置；低压侧线电动势为短针，它指向几点钟，就是连接组别的标号。如Y，d11表示高压边为星形接法，低压边为三角形接法，一次侧线电压落后二次侧线电压相位30°。虽然连接组别有许多，但为了便于制造和使用，国家标准规定了五种常用的连接组。2．连接组别的判别方法在常用的连接组别中，可分成Y，y和Y，d两类接法，下面分别介绍它们的判别方法。(1)Y，y接法知道变压器的绕组连接图及各相一次侧、二次侧的同名端，如图2-15a所示，可按下列步骤判别。步骤一，首先要在接线图中标出每个相电动势的正方向及和的正方向，一次侧和二次侧都指向各自的首端即1U1、2U1。再画出一次侧绕组(高压边)电动势相量图，最好按书中方位画，这样画出的线电势，正巧在钟表“12”的位置，不用再移动了。步骤二，画出二次侧绕组的电动势相量图，由接线图中的同名端可判断出，和一次侧的电动势是同相位(即同极性)，所以它的相量图也和一次侧一样步骤三，画出时钟的钟点，只要把一次侧的直l放在“12”点，再把二次侧作为短针放上去即可，很明显二次侧是12点，也就是0点，所以是Y，y0连接组。如果接线图改变了，二次侧的同名端换成另一端，则二次侧的相电动势反相，结果会怎样呢?不需重新画图，只要把二次侧的线电压反过去180°就可以了，即由0点变成了6点，标记变成了Y，y6。当然，如果二次侧不变，而把一次侧的极性接反，结果也是一样。Y,d接法

活动3三相变压器的并联运行一、并联运行的原因在配电站中，通常由几台变压器并联供电，其原因是：(1)当某台变压器需要检修或故障时，就可以由备用变压器并列运行，以保证不停电从而提高了供电质量。(2)当负载随昼夜、季节而波动时，可根据需要将某些变压器断开(称为解列)或投入(称为并列)以提高运行效率，减少不必要的损耗。(3)随着社会经济的发展，供电站的用户不断增加，需扩展容量而增加变压器并列的台数。当然并列台数也不能太多，因为如单台机组容量太小，会增加损耗，增加投资和成本，也会使运行操作复杂化。二、变压器并联运行的条件必须符合以下三个条件的变压器才可以并联运行。1．一次侧、二次侧的电压分别相等，即变比K相等如果两台二次侧电压不同的变压器负载运行时，两台变压器的承载也不平衡，电压偏大的一台承载过大。为此规定了两台变压器的一次侧、二次侧电压需相等，变压比K的误差不允许超过±0．5％。2．连接组别应相同前面在分析连接组时就讲到，它是反映一次侧、二次侧线电压的相位关系。3．短路阻抗要相等

活动4电力变压器铭牌及参数的简单计算教学目的与要求掌握电力变压器铭牌及参数的简单计算一、国产电力变压器的铭牌1、型号型号表示变压器的结构特点、额定容量(kVA)和高压侧的电压等级(kV)。(1)旧型号SJL—560／10。第一字母S——三相，D——单相；第二字母J——油浸自冷，F——风冷，G——干式，S——水冷；第三字母L——铝线，P——强迫油循环；数字560——额定容量(kVA)，10——高压侧电压(kV)。(2)新型号S7—500／10——三相电力变压器第7设计序号。S=500kVA，=10kV(高压侧)。S9—80／10——三相电力变压器第9设计序号，S=80KVA，U=10kV；SZ9——代表有载调压三相电力变压器；S9—M——代表全密封三相电力变压器。2、额定电压U一次侧额定电压是指它正常工作时的线电压，它是由变压器的绝缘强度和允许发热条件所规定的。二次侧额定电压是指一次侧额定电压时，分接开关位于额定电压位置上，二次侧空载时的线电压，单位是V。3、额定电流额定电流是指在某环境温度、某种冷却条件下允许规定的满载线电流值。当环境温度和拎却条件改变时，额定电流也应变化。额定电流的大小主要由绕组绝缘和散热条件限制。例如，干式变压器加风扇散热后，电流可提高50％。我国规定变压器的环境温度是40℃。4．额定容量S额定容量的单位为kVA，也称视在功率，表示在额定工作条件下变压器的最大输出功率，而满负荷时实际的输出功率为：P=ScosΦ。当然，S也和I一样受到环境和冷却条件的影响。单相时：S=UI三相时：S=UI通常可忽略损耗，认为UI=UI，以计算一次侧、二次侧的额定电流I、I。5．阻抗电压U阻抗电压U也称短路电压，与输出电压的稳定性有关，也与承受短路电流的能力有关，要综合考虑。6．温升温升是变压器额定工作条件下，内部绕组允许的最高温度与环境温度之差,它取决于所用绝缘材料的等级。绕组的最高允许温度为额定环境温度加变压器额定温升，如40+65=105℃，为A级绝缘的耐热温度。这时变压器油面的最高温度为40+55=95℃，一般上层油温应工作在85℃以下，以控制油的老化不致太快。7．冷却方式ONAN——油浸自冷。8．绝缘水平L1——雷击耐压75LV，AC——交流耐压35kV。9．其他数据其他数据还有油质量、器身质量、总质量等，这些数据为变压器维修提供依据，根据它来准备变压器油、起吊设备、其他维修材料和设备。具体标准可查有关标准代号。二、国产电力变压器的简介我国已生产多种系列电力变压器，多数采用油浸式。除普通三相双线圈变压器外，还生产三相三线圈变压器和三相自耦变压器。目前使用最多的是20~6300kVA之间的中小型三相电力变压器，它们主要包括如下。SJ6系列SJL系列SJL1系列S7与SL7系列S9系列S10-M系列树脂浇注型干式变压器项目三特种变压器活动1仪用变压器教学目的与要求难使学生掌握常用的仪用变压器、电焊变压器要做一个直接测量大电流、高电压的仪表是很困难的，操作起来也是十分危险的。利用变压器能改变电压和电流的功能，制造出特殊的变压器——仪用变压器(或称互感器)。把高电压变成低电压，就是电压互感器；把大电流变成小电流，就是电流互感器。利用互感器使测量仪表与高电压、大电流隔离，从而保证仪表和人身的安全，又可大大减少测量中能量的损耗，扩大仪表量限，便于仪表的标准化。因此，仪用变压器被广泛应用于交流电压、电流、功率的测量中，以及各种继电保护和控制电路中。一、电流互感器1．工作原理电流互感器结构上与普通双绕组变压器相似，也有铁心和一次侧、二次侧绕组，但它的一次侧绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被测的电路中，流过被测电流，被测电流的大小由用户负载决定，电流互感器的二次侧绕组匝数较多，它与电流表或功率表的电流线圈串联成为闭合电路，由于这些线圈的阻抗都很小，所以二次侧近似于短路状态。由于二次侧近似于短路，所以互感器的一次侧的电压也几乎为零，因为主磁通正比于一次侧输入电压，总磁势为零。2．电流互感器使用中应注意的事项：(1)运行中二次侧不得开路，否则会产生高压，危及仪表和人身安全，因此二次侧不能接熔断器；运行中如要拆下电流表，必须先将二次侧短路才行。(2)电流互感器的铁心和二次侧绕组一端要可靠接地，以免在绝缘破坏时带电而危及仪表和人身安全。(3)电流互感器的一次侧、二次侧绕组有“+”“—”或“。”的同名端标记，二次侧接功率表或电能表的电流线圈时，极性不能接错。(4)电流互感器二次侧负载阻抗大小会影响测量的准确度，负载阻抗的值应小于互感器要求的阻抗值，使互感器尽量工作在“短路状态”。并且所用互感器的准确度等级应比所接的仪表准确度高两级，以保证测量准确度。例如，一般板式仪表为1．5级，可配用0．5级电流互感器。二、电压互感器1．工作原理电压互感器的原理和普通降压变压器是完全一样的，不同的是它的变压比更准确；电压互感器的一次侧接有高电压，而二次侧接有电压表或其他仪表(如功率表、电能表等)的电压线圈。因为这些负载的阻抗都很大，电压互感器近似运行在二次侧开路的空载状态，U2为二次侧电压表上的读数，只要乘变比K就是一次侧的高压电压值。2，电压互感器的使用一般电压互感器二次侧额定电压都规定为100V，一次侧额定电压为电力系统规定的电压等级，这样做的优点是二次侧所接的仪表电压线圈额定值都为100V，可统一标准化。和电流互感器一样，电压互感器二次侧所接的仪表刻度实际上已经被放大了K倍，可以直接读出一次侧的被测数值。例如，JDC—0．5型表示为单相干式电压互感器，额定电压为500V。选择电压互感器时，一要注意额定电压要符合所测电压值；二要注意二次侧负载电流总和不得超过二次侧额定电流，使它尽量接近“空载运行”状态。使用中的注意事项：（1）二次侧不能短路，否则会烧坏绕组。为此，二次侧要装熔断器(2)铁心和二次侧绕组的一端要可靠接地，以防绝缘破坏时，铁心和绕组带高电压。（3）二次侧绕组接功率表或电能表的电压线圈时，极性不能接错。三相电压互感器和三相变压器一样．要注意连接法，接错会造成严重后果。(4)电压互感器的准确度与二次侧的负载大小有关，负载越大，即接的仪表越多，误差越大。

活动2电焊变压器交流弧焊机由于结构简单、成本低、制造容易和维护方便而得到广泛应用。电焊变压器是交流弧焊机的主要组成部分，它实质上是一个特殊性能的降压变压器。为了保证焊接质量和电弧燃烧的稳定性，电焊变压器应满足以下条件：(1)二次侧空载电压应为60—75V，以保证容易起弧。同时为了安全，空载电压最高不超过85V。(2)具有陡降的外特性，即当负载电流增大时，二次侧输出电压应急剧下降，通常额定运行时的输出，电压U2s为30V左右(即电弧上电压)。(3)短路电流／1c不能太大，以免损坏电焊机，同时也要求变压器有足够的电动稳定性和热稳定性。焊条开始接触工件短路时，产生一个短路电流，引起电弧，然后焊条再拉起产生一个适当长度的电弧间隙。所以，变压器要能经常承受这种短路电流的冲击。(4)为了适应不同的加工材料、工件大小和焊条，焊接电流应能在一定范围内调节。为了满足以上要求，根据前面分析，影响变压器外特性的主要因素是一次侧、二次侧绕组的漏阻抗Z和Z。以及负载功率因数cosΦ2。由于焊接加工是属于电加热性质，故负载功率因数基本上都一样，cosΦ2≈1，所以不必考虑。而改变漏抗可以达到调节输出电流的目的，根据形成漏抗和调节方法的不同，下面介绍几种不同的电焊变压器。一、带可调电抗器的电焊变压器带可调电抗器的电焊变压器有外加电抗器式和共轭式两种结构形式。1．外加电抗器式外加电抗器式电焊变压器是在一台降压变压器的二次侧输出端再串接一台可调电抗器组合而成。为了调节二次侧空载电压U，在一次侧绕组中备有分接头。电焊变压器输出电流的调节主要通过改变电抗器的气隙大小来实现，如气隙减小时，电抗增大，电焊机输出外特性下降陡度就增大，电流就减小。2．共轭式共轭式电焊变压器是将变压器铁心和电抗器铁心制成一体成为共轭式结构(即有部分磁轭是共用的)。它除了变压器一次侧、二次侧线圈1和2外，还有个电抗线圈3和动铁心4。变压器二次侧输出线圈是与电抗器线圈串联的，设E是电抗器上的电动势，是变压器二次侧电动势，当两者是顺极性串联时，输出电压为两者之和。当两者是反极性串联时，输出电压为两者之差。因此得到两种不同空载电压的外特性。当然，这两条曲线相差较大(即粗调)，如果能得到它们中间的一些曲线，即达到微调电流的目的，只要调节电抗器铁心中间的动铁心，通过改变气隙来改变E．的大小和电抗值，从而改变曲线的下降陡度，达到改变电流的目的。二、磁分路动铁式电焊变压器磁分路动铁式电焊变压器是在铁心的两柱中间又装了一个活动的铁心柱，称为动铁心。一次侧绕组绕在左边一铁心柱上，而二次侧绕组分两部分，一部分在左边与一次侧同在一个铁心柱上；另一部分在右边一个铁心柱上。当改变二次侧绕组的接法时就达到改变匝数和改变漏抗的目的，从而达到改变起始空载电压和改变电压下降陡度的作用，以上是粗调作用。粗调有I和Ⅱ两挡。如果要微调电流，则要微调中间动铁心的位置。如果把动铁心从铁心的中间逐步往外移动，那么从动铁心中漏过的磁通会慢慢地减少。因为动铁心往外移动；气隙加大，磁阻也加大，漏磁通就减少，漏抗随之减少，电流下降速度就慢。当连接片接在I位置时(即粗调电流)，次级绕组匝数较多，所以空载电压较高。这时把动铁心移到最里面，则漏磁通最多，漏抗最大，曲线下降最陡，即为曲线1；反之，把动铁心慢慢移出来，曲线就慢慢向曲线2靠近。如果工作电压为30V，工作电流就会从60A左右慢慢向170A变化，这就是微调电流的原理。当粗调节器放在Ⅱ位置，由于二次侧匝数少了，空载电压从70V降到60V，曲线3、4的陡度也小了。同前面分析的一样，当动铁心从最里面移动到最外面时，工作，电流将从130A左右慢慢向450A变化。三、动圈式电焊变压器前面两种变压器的一次侧、二次侧绕组是固定不动的，只是改变动铁心位置，即改变气