项目1 变压器的运行与应用《电机与电气控制技术》教学课件

《电机与电器控制技术》✩精品课件合集第X章XXXX模块1变压器的运行与应用模块1变压器的运行与应用任务1.1变压器的认识与使用任务描述任务描述：小型变压器如发生绕组烧毁、绝缘老化、引出线断裂、匝间短路或绕组对铁心短路等故障，均需进行重绕修理。小型单相与三相变压器绕组重绕修理工艺基本相同，在认识变压器的结构、工作原理的基础上完成小型变压器重绕修理工作，包括记录原始数据、拆卸铁心、制作模心及骨架、绕制绕组、绝缘处理、铁心装配、检查和试验等过程，并能通过试验方式分析和计算变压器运行性能。日常生活中的电能是怎样来的从发电厂到用户的送电过程示意图6.3—27KV升压变压器

发电机组降压变压器

配电变压器10KV35KV66KV110KV220KV330KV500KV10KV/0.4KV1）变压器的构造及其分类

1.知识学习——变压器的基本认识

变压器：是一种利用电磁原理工作的静止装置。将电能转换为电能的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。变换（升高或降低）电压。

作用：变换电压、变换电流和变换阻抗。广泛应用于电力系统、电气测量、电子线路和自动控制系统。1）变压器的构造及其分类

高压测油枕散热管主箱体低压测1.知识学习——变压器的基本认识1）输电变压器2）配电变压器1.知识学习——变压器的基本认识1.知识学习——变压器的基本认识配电变压器升压变压器降压变压器1.知识学习——变压器的基本认识试验、仪用等变压器电炉、整流变压器1.知识学习——变压器的基本认识干式变压器油浸式变压器强迫油循环电力变压器1.知识学习——变压器的基本认识单相变压器三相变压器1.知识学习——变压器的基本认识

1.知识学习——变压器的基本认识图1-1-2变压器的原理图一个闭合铁芯，两个独立绝缘绕组一次绕组（通交流电源），二次绕组（接负载）1.知识学习——变压器的基本认识1-信号温度计2-铭牌3-吸湿器4-油枕5-套管6-防爆灌7-瓦斯继电器8/9-高低压套管10-分接开关11-油箱12-铁芯13-绕组14-放油阀15/16-接地端子图1-1-3变压器的结构示意图①铁心1.知识学习——变压器的基本认识铁心一般由0.35~0.5mm厚的硅钢片叠装而成。硅钢片的两面涂以绝缘漆，使片间绝缘，以减小涡流损耗。铁心包括铁心柱和铁轭两部分。

①铁心1.知识学习——变压器的基本认识图1-1-4变压器铁心的结构形式（a）心式结构

（b）壳式结构1-铁轭2-绕组3-铁心柱4-高压绕组5-低压绕组6-铁心铁心拼片式结构单相直线叠装式：三相斜上接缝叠装式：1.知识学习——变压器的基本认识②绕组：建立磁场1.知识学习——变压器的基本认识根据变压器的高压绕组与低压绕组的相对位置，绕组又可分为同心式与交叠式两种。一次（原方）绕组，二次（付方）绕组图1-1-5同心式绕组的几种形式（a）圆筒式

（b）螺旋式

（c）连续式

（d）纠结式③附件油箱：散热，绝缘，保护铁心和绕组不受外力和潮气浸蚀。油枕：储油，减少油箱内油和空气的接触。呼吸器：过滤空气，使绝缘油保持良好性能的作用。散热器：降低油温。防爆管：当防爆玻璃破裂，将油分解的气体排出防止变压器内部压力骤增破坏油箱。气体继电器：瓦斯保护。绝缘套管：引出线。分接开关：调整变压比。1.知识学习——变压器的基本认识2）变压器的分类1）按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。2）按相数的不同：单相变压器、三相变压器和多项变压器；3）按绕组数目不同：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器；4）按冷却方式不同：油浸式变压器、充气式变压器和干式变压器。5）按用途不同：电力变压器、特种变压器、仪用互感器、试验用的高压变压器等。1.知识学习——变压器的基本认识二、变压器的使用变压器的铭牌上通常有型号、额定容量、额定电压、额定电流和额定频率等。1.型号

变压器的型号包含变压器的结构特点、额定容量、电压等级和冷却方式等内容。例如，型号SL1000/10，其中“S”表示三相，“L”表示铝线,“1000”表示额定容量为1000kVA，“10”表示高压绕组额定电压等级为10kV。1.知识学习——变压器的基本认识1.知识学习——变压器的基本认识二、变压器的使用

1.知识学习——变压器的基本认识二、变压器的使用

1.知识学习——变压器的基本认识二、变压器的使用

1.知识学习——变压器的基本认识3）变压器的基本工作原理注意：绕组：一次绕组匝数N1；二次绕组匝数N2变比K:K＝N1

/N2一次侧要加交变电压。工作原理：一次绕组通电，产生变化磁通，交链到二次侧，在二次侧感应出电势。只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率1.知识学习——变压器的基本认识4）变压器的铭牌数据(4)额定频率f型号额定值SL7—200/30：三相，铝线，第7次设计－200KVA容量，高压30KV(1)额定容量Sn（KVA）(2)额定电压U1N／U2N是指变压器空载时，各绕组端电压值，对三相变压器指的是线电压。(3)额定电流I1N／I2N指变压器的视在功率，高低压侧相同。50Hz指变压器允许长期通过的电流。1）铭牌数据

包括型号，容量，相数，一、二次侧电压，联接组，绝缘等级。2）绕组数据

包括导线型号、规格，绕组匝数，绕组尺寸，绕组引出线规格及长度，绕组重量。（2）拆卸铁心（3）制作模心及骨架（4）绕制绕组（5）绝缘处理（6）铁心装配2.任务实施（1）记录原始数据3.任务拓展（1）参观电力变压器生产使用单位，研讨变压器生产工艺及应用情况。（2）查资料说明近年来变压器相关技术发展的主要趋势。（3）如何选用变压器？（4）制作小型变压器线包骨架模块1变压器的运行与应用任务1.2单相变压器的认识与使用任务描述任务描述：小型变压器如发生绕组烧毁、绝缘老化、引出线断裂、匝间短路或绕组对铁心短路等故障，均需进行重绕修理。小型单相与三相变压器绕组重绕修理工艺基本相同，在认识变压器的结构、工作原理的基础上完成小型变压器重绕修理工作，包括记录原始数据、拆卸铁心、制作模心及骨架、绕制绕组、绝缘处理、铁心装配、检查和试验等过程，并能通过试验方式分析和计算变压器运行性能。1.知识学习——单相变压器的空载运行（一）变压器的空载运行空载——指一次绕组接到电源（初级1），二次绕组（次级2）开路。单相变压器空载运行结构示意图N1N21.知识学习——单相变压器的空载运行（一）变压器的空载运行变压器空载时各电磁量间的关系1.知识学习——单相变压器的空载运行（一）变压器的空载运行

1.知识学习——单相变压器的空载运行（一）变压器的空载运行一次侧电流：

i0

叫空载电流（或励磁电流）二次侧空载：i2=0

变压比：

（二）变压器的负载运行37372.问题研讨——分析和计算变压器的运行性能的试验有哪些？（三）变压器的功率与效率变压器效率特性曲线2.问题研讨——分析和计算变压器的运行性能的试验有哪些？从效率特性曲线可以看出，变压器的效率开始时随负载的增加而增加，在半载附近有最大效率，而后随负载的加大效率有所下降。（四）单相变压器的试验39391）变压器的空载实验测量空载电流I0，空载损耗（铁损）P0，计算励磁阻抗Zm，电压比K。试验目的：就是为了测量变压器的几个重要参数。Zm=U/I0

rm=P0/I02xm2=Zm2-rm2将低压绕组接额定电源，高压绕组开路。（1）实验目的：（2）实验方法：（3）参数计算2.问题研讨——分析和计算变压器的运行性能的试验有哪些？4040高压绕组通过调压器接到交流电源上，低压绕组短路，并接入有关测量电表。Zsh=Ush/Ishrsh=Psh/Ish2xsh2=Zsh2-rsh22）变压器的短路实验（1）实验目的：测定短路阻抗Zk（2）实验方法：注意：一次测电压要从零开始调起，一次电流表指示达到额定值为止。（3）参数计算2.问题研讨——分析和计算变压器的运行性能的试验有哪些？3.任务拓展（1）参观电力变压器生产使用单位，研讨变压器生产工艺及应用情况。（2）查资料说明近年来变压器相关技术发展的主要趋势。（3）如何选用变压器？（4）制作小型变压器线包骨架模块1变压器的运行与应用任务1.3三相变压器的认识与使用1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组⒈组式变压器三相磁路彼此无关联。其优点是：对特大容量的变压器容易制造、运输。但其铁芯用料多，占地面积大，只适用于超高压、特大容量的场合。（一）三相变压器磁路系统的认知1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组⒈组式变压器三相磁路彼此无关联。其优点是：对特大容量的变压器容易制造、运输。但其铁芯用料多，占地面积大，只适用于超高压、特大容量的场合。⒉心式变压器三相磁路彼此有关联。广泛用于大、中、小容量的变压器电力系统中。优点：节省材料，体积小，效率高，维护方便。（一）三相变压器磁路系统的认知3、三相变压器磁路系统的演变4545UA.

.

.

UBUc三相对称ФB.

ФC.

ФA.

三相对称ФA.

ФB.

ФC.

++1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组46⒈变压器首端和末端的标志绕组名称单相变压器三相变压器中性点首端末端首端末端一次绕组U1AU2XU1、V2、W1A、B、CU2、V2、W2X、Y、ZN二次绕组u1au2xu1、v1、w1a、b、cu2、v2、w2x、y、zn第三绕组u1mamu2mxmU1m、V1m、W1mam、bm、cmU2m、V2m、W2mxm、ym、cmNm46（二）变压器的联结组1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组4747同相变压器原、副方绕组感应电势正、负极性相同的端子,

用*或.来表示反映变压器高、低压侧绕组的连接方式，以及在正相序电源时，高、低压侧绕组对应线电势的相位关系。同名端：联结组别的时钟表示法把高压侧电势作为时钟的分针，指向12点位置，再把低压线电势作为作为时钟的时针，其指向的数字就是变压器的连接组标号。连接组别：

同极性端同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。

同极性端异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。****EA.Ea.****EA.Ea.I/I-12I/I-62、单相变压器的极性和同名端1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组三相变压器的连接组标号不仅与绕组的绕向和首、末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。3、三相变压器的联结组由于三相绕组可以采用不同联接，使得三相变压器一次、二次绕组的线电势出现不同的相位差。1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。Y（或y）为星形接线，D（或d）为三角形接线。采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电势的相位关系。接法：相位关系：例如：Dyn－11D表示一次绕组为三角型接线，y表示二次测绕组星型接线，n表示引出中性线，11表示二次侧绕组的相角滞后一次绕组330度1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组变压器4种基本连接形式：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。

我国标准的变压器联结组别：Y,yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0；Y，y0。大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。Y（或y）为星形接线，D（或d）为三角形接线。采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电势的相位关系。接法：相位关系：例如：Dyn－11D表示一次绕组为三角型接线，y表示二次测绕组星型接线，n表示引出中性线，11表示二次侧绕组的相角滞后一次绕组330度1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组5252三相变压器Y，y接法联结组别：Y，y0

EAB.Eab.EA

.

EB

.

EC

.

Ea

.

Ec

.

Eb

.

1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组5353三相变压器Y，d接法联结组别：Y，d11

EA

.

EB

.

EC

.

Ea

.

Eb

.

Ec

.

EAB.Eab.Eab.1）理解三相变压器并联运行的含义所谓变压器的并联运行，就是将两台或两台以上变压器的一次绕组接到同一电源上，二次绕组接到公共母线上，共同给负载供电2.任务实施（2）分析变压器并联运行情况2.任务实施3.问题研讨——要达到理想运行情况，三相变压器并联运行要达到哪些条件？56561）变比相等如果变比不等，在二台变压器二侧产生压差，产生环流。57573）短路阻抗标么值相等各台变压器所分担的负载电流大小与其短路阻抗标么值成反比。4）阻抗电压相等各台变压器所分担的负载才能相同。2）联结组别相同联结组别不同时，二次侧线电压之间至少相差300，由于变压器的短路阻抗很小,这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组3.问题研讨——要达到理想运行情况，三相变压器并联运行要达到哪些条件？（1）在实际应用中，变压器联接组的作用是什么？查资料说明变压器有多少种联接组？其中国家标准规定使用的有哪些？（2）总结采用变压器并联运行方式的使用场合以及注意事项。4.任务拓展模块1变压器的运行与应用任务1.4其他用途变压器的认识与使用任务描述任务描述：在认识了自耦变压器、仪用互感器等特种变压器的特点和用途的基础上使用仪用互感器进行参数测量，并总结变压器的常见故障及处理方法。1.知识学习——自耦变压器

把普通双绕组变压器的高、低压绕组串联连接，便构成一台自耦变压器。正方向规定与双绕组变压器相同。1.知识学习——自耦变压器作为双绕组变压器使用时：

k=U1N/U2N=E1/E2≈N1/N2SN=U1NI1N=U2NI2N作为自耦变压器变压器使用时（绕组串联）：

体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。自耦变压器的变比：因两绕组既有磁的联系，又有电的直接联系，包括两部分：感应功率；传导功率自耦变压器容量：自耦变压器的特点：=k+11.知识学习——仪用互感器能够对高电压和大电流进行测量用的变压器，并使测量回路与被测量回路隔开，以保证测量人员的安全作用分类电流互感器和电压互感器1.知识学习——仪用互感器

一次绕组并联在被测的高压线路上，二次绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。1）电压互感器原理将高电压降为低电压（一般额定值为100V）供电给测量仪表和继电器的电压线圈。接法1.知识学习——仪用互感器

一次绕组并联在被测的高压线路上，二次绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。1）电压互感器原理将高电压降为低电压（一般额定值为100V）供电给测量仪表和继电器的电压线圈。接法①二次侧不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组；②二次侧应可靠接地；③二次侧接入的阻抗不得小于规定值，以减小误差。测量精度分0.5、1.0和3.0级。

注意：1.知识学习——仪用互感器一次绕组匝数为一匝或几匝，而副绕组匝数很多，所接的电流表等负载的阻抗很小电流互感器实际上相当于一台处于短路状态升压变压器。

2）电流互感器将电路中流过的大电流变换成小电流（额定值为5A或1A）供电给测量仪表和继电器的电流线圈原理接法一次绕组串在被测的高压线路中，二次绕组与电流表、功率表的电流线圈等构成闭合回路。电流互感器常用精度等级有：

0.2、0.5、1.0、3.0和10。1.知识学习——仪用互感器②为确保工作人员安全，电压互感器的副绕组以及铁芯应可靠接地；③为确保测量精度，电流互感器的副边所接负载阻抗不应超过允许值。注意：①二次侧决不允许开路。若I2=0时，被测线路中的大电流I1全部成为励磁电流，使铁芯严重过热，副边感应高电压，损坏电流互感器，并危及人员和其它设备安全电流互感器实物1.知识学习——仪用互感器使用仪器铭牌值测量步骤数据记录电压互感器额定变比:

电流互感器额定变比:

使用仪用互感器进行相关参数的测量，并将测量步骤和测量数据填写在表中。表仪用互感器的使用训练记录2.任务实施3.问题研讨——变压器的常见故障有哪些？如何处理？故障现象

造成原因处理方法电源接通后无电压输出1)一次侧绕组断路或引出线脱焊2)二次侧绕组断路或引出线脱焊1)拆换修理一次侧绕组或焊牢引