第五章 变压器.docx

1、第五章 变压器第五章 变压器一、概述与说明 (一) 变压器的分类和用途变压器一般按用途分类。变压器的用途十分广泛，常见的有下列几类：电力变压器 供输配电系统中升压或降压用，是变压器的主要品种。特殊用途变压器 如电炉变压器、电焊变压器、整流变压器、矿用变压器、船用变压器等。仪用互感器 如电压互感器、电流互感器。试验变压器 如供电气设备作耐压试验的高压变压器。控制变压器 用于自动控制系统中的小功率变压器。变压器的主要用途是：改变交变电压，改变交变电流，变换阻抗及改变相位等。(二) 单相及三相变压器1变压器的基本构造 变压器主要是由铁心和绕组两大部分组成，此外还有其他附件。铁心构成变压器的磁路，用硅

2、钢片叠成以减小磁阻和铁损。绕组构成变压器的电路，用绝缘导线绕制而成，其中接电源的一侧叫一次绕组，接负载的一侧叫二次绕组。对于油浸式电力变压器，其他附件主要有油箱、油枕、安全气道、气体继电器、分接开关、绝缘套管等，其作用是共同保证变压器安全、可靠地运行。油箱中的变压器用来绝缘、防潮和散热；油枕作来隔绝空气、避免潮气浸入；安全气道用来保护油箱防止爆裂；气体继电器是变压器的主要保护装置，当变压器内部发生故障时，轻则发出报警信号，重则自动跳闸，避免事故扩大。2变压器的基本工作原理 变压器的基本原理是电磁感应原理。单相变压器空载运行时，一次绕组中通过空载励磁电流0在铁心中激起交变主磁通，在一次、二次绕组

3、中产生感应电动势E1、E2。单相变压器负载运行时，只要一次电压U1一定，则铁心中主磁通最大值m就基本一定。当二次电流增大I2时，一次电流I1也随之增大，以维持m的基本不变，并维持变压器的功率平衡。变压器一次、二次侧的电压与匝数成正比，而电流与匝数成反比： 3变压器的铭牌数据（1）型号。表示变压器的相数、冷却方式、循环方式、绕组数、导线材质、调压方式、设计序号、额定容量、高压绕组额定电压等级、防护代号等。（2）额定电压。一次电压UN1是根据绝缘强度和允许发热条件而规定的正常工作电压值，二次电压UN2是当一次电压为UN1时二次侧的空载电压值。对于三相变压器，额定电压指线电压。（3）额定电流。是根据

4、变压器的允许发热条件而规定的满载电流值。对于三相变压器，额定电流指线电流。（4）额定容量。是变压器额定运行时允许传递的最大功率。对于单相变压器，SN=UN2IN2；对于三相变压器SN= UN2IN（5）阻抗电压。是短路电压占一次侧额定电压的百分数，又称短路电压标么值，即：式中短路电压UK是当变压器二次侧短路时，使变压器一次二次侧刚好达到额定电流时在一次侧施加的电压值。（6）温升。是变压器在额定运行时允许超过周围环境温度的数值，它取决于变压器的绝缘等级。设计的一般规定环境温度为400C。 （三）电焊变压器 电焊变压器又称交流弧焊机。根据弧焊工艺的要求，电焊变压器空载时要有足够的引弧电压（6575

5、V）；负载时应具陡降的外特性；额定负载时电压约为30V；短路电流不大；焊接电流随时可调。常见的电焊变压器有： 1磁分路中铁式电焊变压器。这种变压器有三个铁心柱，一个主铁心柱上绕有一次、二次绕组，另一主铁心柱上绕有电抗绕组，中间为可动铁心柱，用来改变漏抗。改变二次绕组和电抗绕组的匝数，可以改变空载电压，这是粗调，空载电压升高则焊接电流增大。改变动铁心位置，这细调。动铁心移入，漏抗增大，外特性变陡，焊接电流减小。 2动圈式电焊变压器。这种变压器的一次绕组分为两部分，固定在铁心柱的底部；二次绕组也分为两部分，可沿铁心柱上下移动。改变一次、二次绕组的连接方式，可以改变空载电压，这是粗调。改变二次绕组的

6、位置，这是细调。一次、二次绕组间距离增大，则漏抗增大，焊接电流减小。（四）互感器1电压互感器。电压互感器将高电压变为低电压以便于进行测量。其特点是：（1）一次绕组匝数多，线径小，使用时并联在被测线路上；二次绕组匝数少，二次电压规定为100V，使用时接高内阻电压表或其他仪表的电压线圈，相当于空载状态。（2）铁心采用优质硅钢片叠成，工作时空载电流很小。（3）使用时二次侧绝对不允许短路，否则将烧坏互感器。 （4）铁心及二次绕组一端应可靠接地，以防止二次侧出现高压，危及设备及人员安全。2电流互感器。电流互感器将大电流变为小电流以便于测量。其特点是：一次绕组匝数少、线径大，使用时串联在被测电路上；二次绕

7、组匝数多、线径小，二次电流规定为5A，使用时接电流表或是其它仪表的电流线圈，相当于短路状态电流互感器一次电流由被测电路决定，与互感器二次电路无关。使用时二次侧绝对不允许开路，否则将造成铁心过热、二次侧产生高压危及人身及设备安全。 铁心及二次绕组一端必须可靠接地，以防止二次侧出现高压危及人身及设备安全。（五）变压器连接组的含意变压器的连接组是指出变压器高、低压绕组的连接方式及以时钟时序数表示的相对相位移的通用标号。通常表示为： A ， B C 。其中A项表示高压绕组的连接方式：D表示形连接，Y表示Y形连接，YN表示带中线YN形连接。B项表示低压绕组的连接：d表示形连接，y表示Y形连接，yn表示带

8、中线YN形连接。C项表示低压绕组的电压滞后于高压绕组对应电压的相位角是300角的倍数值，即将高压绕组某一线电压相量视为时钟的长针，始终指向12点位置，则低压绕组对应线电压视为时钟的短针，指到钟面上的时数，用011表示12种连接组别。国家标准规定三相变压器的五种标准连接组是Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0、Y，y0，其中前三种最常用。（六）变压器的并联1变压器并联运行的优越性。变压器并联运行有利于逐步增加用电负荷、合理地分配负荷，从而降低损耗、提高运行效率，延长运行寿命；可改善电压调整率，提高电能的质量；有利于变压器的检修，提高供电的可靠性。2变压器并联运行的条件。相互并联的变压

9、器，其额定电压和变比应相等，连接组别必须相同，阻抗电压应相等。（七）小型变压器的线圈绕制在日常电气设备维护中，经常会碰到小型变压器线圈、交直流接触器线圈、各种继电器线圈、电磁铁及电磁阀线圈烧毁而需要重新绕制的问题。现以小型变压器的绕制为例，介绍小型线圈的绕制方法。 1小型电源变压器的绕制方法（1）绕制前的准备工作选择导线、绝缘材料。制作木芯。制作骨架。（2）绕制线包 图51 绕组的绕制a）绕线方法 b）绕组线头的紧固 c）绕组线尾的紧固裁剪好各种绝缘纸（布），绝缘纸的宽度应稍长于骨架的长度，而长度应稍大于骨架的周长，还应考虑到绕组绕大后所需的裕量。起绕。绕线前，利用木芯将骨架固定在绕线机轴上，

10、如图51a所示。若采用无框骨架，起绕时在导线引线头压入一条绝缘带的折条，以便抽紧起始线头，如图51b所示。导线起绕点不可过于靠近骨架边缘，以免绕线时导线滑出。若采用有框骨架，线要紧靠边框，不必留出空间。绕线方法。导线要求绕得紧密、整齐，不允许有叠线现象。绕线的要领是：按图52所示拉线，拉线的手顺绕线的前进方向移动。拉力大小要适当。导线较粗时，每绕完一层要垫层间绝缘。线包的层次。绕线的顺序按一次侧绕组、静电屏蔽、二次侧高压绕组、低压绕组依次叠绕。每绕完一组绕组后，要衬垫绕组间绝缘材料。 图52 绕制时待线的方法 图53 静电屏蔽层的形状 图54 利用原线作引线线尾的紧固。当一组绕组的绕制接近结束

11、时，要垫上一条绝缘带的折条，继续绕线至结束，将线尾插入绝缘带的折缝中，抽紧绝缘带，线尾便固定了。如图51c所示。静电屏蔽层的制作。电子设备中的电源变压器，需在一、二次侧绕组间放置静电屏蔽层。屏蔽层可用厚约0.lmm的铜箔或其它金属箔制成，其宽度比骨架长度稍短l3mm，长度比一次侧绕组的周长短5mm左右，如图53所示。屏蔽层夹在一、二次侧绕组的绝缘垫层间，不能碰到导线或自行短路，铜箔上焊接一根多股软线作为引出接地线。如无铜箔，可用0.120.15mm的漆包线密绕一层，一端埋在绝缘层内，另一端引出作为接地线。引线。当线径大于0.2mm时，绕组的引线可利用原线，按图54所示的方法绞合后引出即可。线径

12、小于0.2mm时应采用多股软线焊接后引出，焊剂应采用松香焊剂。引出线的套管应按耐压等级选用。外层绝缘。线包绕好后，外层用青壳纸绕23层，用胶水粘牢。 (3)浸漆、绝缘处理。(4) 安装铁心铁心要求紧密、整齐，铁心片一片一片地交叉对镶，最后要将铁心用螺栓或夹板紧固。2变压器极性的判别（1）按图55接线，电池接于高压侧，毫伏表接于低压侧。（2）接通开关S的瞬间，若毫伏表指针正摆（右摆），则A与a为同名端，否则为异名端。 图55 极性的判别3三相变压器的联结组别。三相变压器一次侧、二次侧绕组有不同的接法，构成多种联结组别，最常见的有：Y，yn；Y，d和YN，d。其中大容量变压器通常采用Y，d或YN，

13、d连接，小容量且需要中性线的变压器广泛采用Y，yn连接。二、技能实训小型变压器的绕制及检测1实训目的（1）掌握变压器的工作原理及接线方法。（2）掌握单相变压器的绕制及极性的判别方法。2设备和器件小型电源变压器塑料骨架及铁心、木芯、手动绕线机、剪刀、尖嘴钳、铁锤 直流毫伏表（万用表）、干电池、三相变压器 3操作内容及要求（1）小型电源变压器的绕制及检测利用已给的骨架、木芯、硅钢片绕制 380V36V的电源变压器。一次侧导线用 mm漆包线，匝数为 匝；二次侧导线用 mm漆包线，匝数为 匝；（具体数值由教师根据所备骨架计算给出）测出一、二次电压，算出变压比K。测一次侧空载电流。给二次侧接入一适当负载

14、，用电流表测出一、二次电流，算出变流比1/k。（2）三相变压器极性判别及接线以一个绕组为基准，利用干电池和毫伏表判断6个绕组的极性，标出同名端。练习 Y、yn；YN、d和 Y、d三种联结组别的接线。（3）电力变压器结构和性能的认识由教师指导学生认识油浸式电力变压器的结构，口述主要部件的作用。认识电力变压器的铭牌，了解电力变压器的性能。4实训报告（1）分析变压器的变压、变流原理。（2）写出电力变压器（油浸式）的主要结构并说明其作用。5考核要求（1）能正确绕制小型电源变压器，口述变压器的工作原理。（2）能掌握单相变压器的测试方法。 （3）能正确回答电力变压器的结构及各主要部件的作用，认识铭牌。（4）文明实训、注意安全，不发生违纪和实训事故。