3、1-3小型变压器的检测与维护

一体化 教学设计首页 一体化 教学设计首页 教案序号 NO 3 系部系部电气工程系授课教师授课教师李保民 教研室教研室电工教研室审批时间审批时间张海龙 2016 2 27 授课班级高电 152 授课学时授课学时4H 授课时间2016 3 8 课题名称课题名称任务三 小型变压器的检测与维护 教教 学学 目目 的的 与与 要要 求求 1 了解变压器的同名端 异名端及极性判别方法 2 了解变压器的外特性 教教 学学 重重 点点 了解变压器的同名端 异名端及极性判别方法 教教 学学 难难 点点 了解变压器的同名端 异名端及极性判别方法 教教 学学 方方 法法 讲解法 示范法 练习法 组织教学组织教学 2 1 学生按时进入实习教室 2 点名记录考勤 3 检查学生安全情况 4 宣布课题教学目的要求 知识回顾知识回顾 回顾上次所学内容 新课内容新课内容 一 工作任务 是对小型单相变压器进行故障检查与判别 并通过分析故障现象 与原因之间的关系 掌握小型变压器的修复方法 二 任务实施 一 变压器绕组的极性 变压器绕组的极性是指变压器原 副绕组在同一磁通的作用下所产 生的感应电势之间的相位关系 同极性端 同名端 任何瞬间 两绕组中电势极性相同的两个端 钮 用符号星号 或黑点 表示 如图 3 3 对一 二次绕组的方向 当电流从 1 和 3 流入时 它们所产生的磁 通方向相同 因此 1 3 端是同名端 同样 2 4 端也是同名端 当电流 从 1 4 流入时 则 1 4 是同名端 二 变压器的外特性 变压器空载运行时 若一次绕组电压 U1不变 则二次绕组电压 U2 也是不变的 变压器加上负载之后 随着负载电流 I2的增加 I2在二 次绕组内部的阻抗压降也会增加 使二次绕组输出的电压 U2随之发生 变化 另一方面 由于一次绕组电流 I1随 U2增加 因此 I2增加时 使 一次绕组漏阻抗上的压降也增加 一次绕组电动势 E1和二次绕组电动 势 E2也会有所下降 这也会影响二次绕组的输出电压 U2 变压器的外 特性是用来描述输出电压 U2随负载电流 I2的变化而变化的情况 3 当一次绕组电压 U1和负载的功率因数 cos 2一定时 二次绕组电 压 U2与负载电流 I2的关系 称为变压器的外特性 它可以通过实验求 得 功率因数不同时的几条外特性绘于图 2 17 中 可以看出 当 cos 2 1 时 U2随 I2的增加而下降得并不多 当 cos 2降低时 即在 感性负载时 U2随 I2增加而下降的程度加大 这是因为滞后的无功电 流对变压器磁路中的主磁通的去磁作用更为显著 而使 E1和 E2有所下 降的缘故 但当 cos 2为负值时 即在容性负载时 超前的无功电流 有助磁作用 主磁通会有所增加 E1和 E2亦相应加大 使得 U2会随 I2 的增加而提高 以上叙述表明 负载的功率因数对变压器外特性的影响 是很大的 纵坐标用 U2 U2N之值表示 而横坐标用 I2 I2N表示 使得在坐标 轴上的数值都在 0 1 之间 或稍大于 1 这样做是为了便于不同容量 和不同电压的变压器相互比较 一般情况下 变压器的负载大多数是感性负载 因而当负载增加 时 输出电压 U2总是下降的 其下降的程度常用电压变化率来描述 当变压器从空载到额定负载 I2 I2N 运行时 二次绕组输出电压的变 化值 U 与空载电压 额定电压 U2N之比的百分值就称为变压器的电 压变化率 用 U 来表示 U2N为变压器空载时二次绕组的电压 称为额定电压 U2为二次 绕组输出额定电流时的电压 电压变化率反映了供电电压的稳定性 是变压器的一个重要性能指 标 U 越小 说明变压器二次绕组输出的电压越稳定 因此要求变 压器的 U 越小越好 常用的电力变压器从空载到满载 电压变化率 约为 3 5 三 变压器的损耗 效率和冷却方式 4 变压器从电源输入的有功功率 P1和向负载输出的有功功率 P2可分 别用下式计算 P1 U1I1COS 1 P2 U2I2COS 2 两者之差为变压器的损耗 P 它包括铜损耗 PCu和铁损耗 PFe两部 分 即 P PCu PFe 1 铁损耗 PFe 变压器的铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗两部分 基本铁损耗 包括铁心中的磁滞损耗和涡流损耗 它决定于铁心中的磁通密度的大小 磁通交变的频率和硅钢片的质量等 附加损耗则包括铁心叠片间因绝缘 损伤而产生的局部涡流损耗 主磁通在变压器铁心以外的结构部件中引 起的涡流损耗等 附加损耗约为基本损耗的 15 20 左右 变压器的铁损耗与一次绕组上所加的电源电压大小有关 而与负载 电流的大小无关 当电源电压一定时 铁心中的磁通基本不变 故铁损 耗也就基本不变 因此铁损耗又称 不变损耗 2 铜损耗 PCu 变压器的铜损耗也分为基本铜损耗和附加铜损耗两部分 基本铜损 耗是由电流在一次 二次绕组电阻上产生的损耗 而附加铜损耗是指由 漏磁通产生的集肤效应使电流在导体内分布不均匀而产生的额外损耗 附加铜损耗约占基本铜损耗的 3 20 在变压器中铜损耗与负载电 流的平方成正比 所以铜损耗又称为 可变损耗 3 效率 5 变压器的输出功率 P2与输入功率 P1之比称为变压器的效率 由 于变压器没有旋转的部件 不像电机那样有机械损耗存在 因此变压器 的效率一般都比较高 中小型电力变压器效率在 95 以上 大型电力 变压器效率可达 99 以上 四 小型变压器的维护 各类变压器绕组 铁心 机械故障类的判断与检测程序分为两 大步骤 具体检查方法如下 1 利用感觉器官判别检查 2 直流电阻值的测量法 3 绝缘电阻值的测量 2 单相变压器的故障处理 1 绕组故障 2 铁心故障 3 接通电源二次侧无电压输出 4 温升过高导致绕组冒烟 1 绝缘破损造成匝间短路 或一次侧 二次侧间短路 2 硅钢片间绝缘太差 使涡流增大 3 铁心叠厚不足或绕组匝数偏少 4 负载过负荷或输出电路局部短路 5 空载电流偏大 1 一次绕组匝数不足 2 铁心叠层不足 3 一次 二次绕组局部短路 4 铁心质量太差 6 运行中有响声 1 铁心未插紧 6 2 电源电压过高 3 负载过负荷或短路引起振动 7 铁心和底板带电 1 一次 二次绕组对地短路 或一次 二次绕组与静电屏蔽层 间短路 2 长期使用 绕