电工项目及教程 8

《维修电工考级项目训练教程》（第三版）赵承荻王玺珍主编高等教育出版社2026年1月出版项目七单相变压器的检修实训操作1、单相变压器的拆卸现以壳式变压器E形铁心为例，这是见得最多的一种结构形式。单相变压器的外形图如图4-22所示。（1）将铁心四周的紧固螺钉拆去，用电工刀将铁心片撬松。（2）将变压器置于工作台上或将其下部铁心夹在台虎钳上（要垫木板，避免损伤铁心），右手用电工刀撬开E形铁心，左手逐片取出铁心上部的I形铁心片，如图4-23所示。上端取完后，再反过来取下端的I形铁心片。（3）如图4-24（a）所示，在变压器的下方垫一木块，铁心外边缘伸出几片硅钢片，然后在上面用断锯条对准舌片，用锤子轻轻敲打，将硅钢片冲出几片。（4）如图4-24（b）所示，将冲出的几片硅钢片用台虎钳夹紧，然后用手抱住上面的铁心，沿两侧摇动，慢慢将硅钢片移出。（5）将绕组内部的铁心片全部拆除。（6）如绕组的框架完好的话，则可将损坏的绕组上的漆包线拆除，拆除时要记下线圈的匝数及漆包线的直径，备用，留下完整的框架作重绕之用。如框架已损坏，则用弹性纸板照原尺寸制作新框架。2、单相变压器绕组的重绕（1）导线的选择。可根据旧绕组上注明的参数或按拆除下来的旧绕组测量其线径规格来选取漆包铜线的型号及规格。（2）绝缘材料的选择。应按绕组的工作电压和绕线时线圈允许的总厚度合理选用。通常同一绕组层与层之间的绝缘要求较低（电压较低），可用电话纸或电容器纸；如要求较高也可用厚0.04mm的聚酯薄膜，绕组与绕组之间的绝缘一般用聚酯薄膜、聚四氟乙烯薄膜或玻璃漆布，绕组最外层的绝缘可用聚酯薄膜青壳纸。（3）绕组框架制作。如果拆除旧绕组后框架完好，如图4-25所示，则可用原框架绕线；如果框架已损坏，则需制作新框架。框架一般用厚约1mm的弹性纸板制作。（4）木芯制作。木芯的作用是穿在绕线机轴上，用以支承绕组的骨架，骨架套在木芯外面，以方便绕线，木芯的尺寸应与绕组框架相配合，木芯中心孔必须钻垂直，孔径稍大于绕线机转轴的外径（一般孔径为10mm），如图4-26所示。木芯边角应用砂布磨成圆角，以方便木芯取出。（5）按合适的宽度裁剪好各种绝缘纸带备用。（6）将手摇式绕线机固定在工作台上，随后将框架穿入绕线机轴上，两端用木夹板固紧。将漆包铜线卷置于放线架上，能自由，轻松地转动，并放好线，如图4-27所示。（7）在绕组框架上包好绝缘层，然后在导线引线处压入一条绝缘带折条，以便能在绕了若干圈后抽紧起始的出线头，如图4-28（b）所示。（8）正式开始绕线时，要将绕线机上计数转盘的指针拨至零位，绕线时要求线圈绕得紧密，平整，不能出现线与线交叉或重叠，（9）绕线要领。拿漆包铜线的左手应以工作台边缘为支承点，将漆包铜线稍微拉向绕组前进的反方向约5°的倾角，右手转动绕线机手柄绕线，眼睛正视所绕的线圈，线圈应一紧靠一圈地排列，不得重叠或分开，随着线圈的绕制，拉线的左手应顺绕线前进的方向慢慢移动，拉力随漆包铜线线径的大小而变化，拉力应尽量小些，以免漆包铜线被拉断（特别是线径在0.2mm以下时）。（10）每绕完一层线圈应垫上层间绝缘材料，再返回绕第二层。一个绕组绕制接近结束时也要垫上一条绝缘带折条；待该绕组绕完，检查匝数无误且留一定引出线长度后剪断导线，将剪断后的线头穿入折条缝中，再抽紧绝缘带，如图4-28（c）所示，该绕组即绕制完毕。绕组绕好后应用万用表检查绕组的通断情况，有一定数值的直流电阻值为正常。（11）绕完一组绕组后，要垫上绕组与绕组之间的绝缘，再开始绕另一组绕组。所有绕组绕制完毕后，应包上外包绝缘，并用万用表检查各绕组的直流电阻。（12）绕制绕组时引出线的处理办法是：如果漆包铜线直径较粗（一般在0.3mm以上），可直接作为引出线；如果直径较细，则应用多股软线焊接且处理好绝缘后再引出。引出线的出线方向应在铁心中心柱一侧。（13）整形。整个绕组绕制完毕后，一般层与层之间比较疏松，使绕组的宽度往往会大于铁心窗口的宽度，为此，可将绕好的绕组从绕线机上取下后放在台虎钳上加压整形，如图4-29所示整形时注意压力不能大，以免损伤漆包铜线的绝缘。另外，整形时木芯必须放在骨架的中心孔内，待整形完毕后再取出木芯，整个绕组的绕制工作完成。（14）绕好的绕组是否需进行浸绝缘漆处理，可视实际情况变压器绕组整形而定。3单相变压器的装配按拆卸相反的步骤进行装配，装配时通常将2~3片E形铁心叠合在一起，再上、下进行交错装配。最后几片装配难度较大，一般可以将单片插在已装好的两片的中间夹缝内，再轻轻敲打。E形铁心装配完后，再装I形铁心片。用木槌轻敲铁心，使E形铁心与I形铁心片的接缝（间隙）越小越好。最后穿进螺钉，拧紧螺母，单相变压器的装配完成。将装配好的一台完整的变压器，按单相变压器测试的内容来测定此台变压器的修理质量是否合乎要求4.注意事项（1）进行单相变压器拆装时，一定要注意千万不能损坏铁心片或使铁心片变形。（2）绕线时必须注意不能损伤漆包铜线绝缘，并要注意垫好绕组对铁心的绝缘和层间绝缘。（3）操作时必须严格保证所绕线圈的匝数符合要求。（4）注意操作正确，确保人身及设备的安全。知识拓展知识拓展三相电力变压器一、三相电力变压器的用途三相电力变压器主要用于输电配电技术领域。目前世界各国使用的电能基本上均是由各类（火力、水力、核能等）发电站发出的三相交流电能，发电站一般均建在能源产地，江、海边或远离城市的地区，因此，它所发出的电能在向用户输送的过程中，通常需用很长的输电线。根据P=3UIcosφ，在输送功率P和负载的功率因数cosφ一定时，输电线路上的电压U越高，则流过输电线路中的电流I就越小。这不仅可以减小输电线的截面积，节约导体材料，同时还可减小输电线路的功率损耗。因此，目前世界各国在电能的输送与分配方面都朝建立高电压、大功率的电力网系统方向发展，以便集中输送、统一调度与分配电能。这在项目3电能的产生与传输中已作了介绍。高压电能输送到用电区后，为了保证用电安全和符合用电设备的电压等级要求，还必须通过各级降压变电站，利用变压器将电压降低。例如，工厂输电线路，高压为35kV及10kV等，低压为380V、220V等。综上所述可见，变压器是输配电系统中不可缺少的重要电气设备。二、三相电力变压器的结构目前大部分三相电力变压器均采用三相油浸式电力变压器这种结构形式，其外形如图4-30所示。三相油浸式电力变压器主要由铁心、绕组、油箱和冷却装置、保护装置等部件组成。1.铁心铁心是三相电力变压器的磁路部分，它也是由0.3mm及以下硅钢片叠压（或卷制）而成，20世纪70年代以前生产的SJ系列三相电力变压器铁心采用热轧硅钢片，其主要缺点是变压器体积大，损耗大，效率低。20世纪80年代起生产的新型电力变压器铁心均用高磁导率、低损耗的冷轧晶粒取向硅钢片制作，以降低其损耗，提高变压器的效率，这类变压器称为低损耗变压器，以S9及S11系列为代表。国家电力部规定从1985年起新生产及新上网的必须是低损耗电力变压器。目前，国产低损耗电力变压器铁心分叠片式铁心、卷制式铁心和非晶合金铁心三种。（1）叠片式铁心。如图4-31所示，通常采用交叠式的叠装工艺，把剪成不同尺寸的条状硅钢片用两种不同的排列法交错叠放，每层将接缝开叠装。铁心柱的截面形状与变压器的容量有关，单相变压器及小型三相电力变压器采用正方形或长方形截面，如图4-32（a）所示。在大、中型三相电力变压器中，为了充分利用绕组内圆的空间，通常采用阶梯形截面，如图4-32（b）、（c）所示。阶梯形的级数越多，则变压器结构越紧凑，但叠装工艺越复杂。叠片式铁心的缺点是铁心的剪冲及叠装工艺比较复杂，不仅给制造及修理带来许多麻烦，同时，由于接缝也增加了变压器的空载损耗。由叠片式铁心制成的三相油浸式电力变压器如图4-33所示。（2）卷制式铁心。随着制造技术的不断成熟，像单相变压器一样，采用卷制式铁心结构的三相电力变压器已在30~1600kV·A的三相电力变压器中广泛采用，其代表型号是S11及S13系列。图4-34所示为采用冷轧硅钢带绕制成的三相平面铁心及立体三角形铁心。变压器绕组通常采用铜芯绝缘导线，由专用的设备在环状铁心柱上绕制变压器绕组。由于卷制式铁心没有硅钢片间的接缝，故空载电流与叠片式铁心相比可下降70%，噪声降低5~9dB，节约20%左右的硅钢片及3%左右的用铜量，特别适用于城乡配电电网。立体三角形卷铁心三相电力变压器在我国已投入大批量生产及应用，如图4-35所示。（3）非晶合金铁心。在我国新能源政策的推动下，用非晶合金铁心制作的三相电力变压器已广泛推广应用，其代表型号是SH11，外形如图4-36所示。非晶合金铁心是采用铁基、铁镍基、钴基等合金材料，采用超冷技术将液态金属直接冷却成0.02~0.04mm的固体薄带材料来制作变压器铁心，由于非晶合金带有高饱和磁感应强度、低矫顽磁力、低损耗（仅为硅钢片的20%~30%）等优点，因而用非晶合金铁心制作的变压器能大幅度降低变压器的空载电流及空载损耗（铁损耗），其空载损耗仅为S13硅钢片立体卷铁心变压器的一半，节能效果十分明显。2.绕组绕组是变压器的电路部分，用绝缘扁（或圆）铜线或绝缘铝线绕制而成，近年来还有用铝箔绕制的。绕组的作用是作为电流的通路，产生磁通和感应电动势。变压器中接到高压电网的绕组称高压绕组，接到低压电网的绕组称低压绕组。按高、低压绕组在铁心柱上放置方式的不同，绕组有同心式和交叠式两种。同心式绕组具有结构简单、制造方便的特点，国产电力变压器多采用这种结构。它又分为圆筒式、分段式、螺旋式和连续式等几种基本形式，如图4-37所示。变压器绕组和铁心组装在一起称为变压器器身。3.油箱和冷却装置由于三相变压器主要用于电力系统进行电能的传输，因此其容量都比较大，电压也比较高，为了铁心和绕组的散热和绝缘，均将其置于绝缘的变压器油内，而油则盛放在油箱内，参见图4-33、图4-35和图4-36等。为了增加散热面积，一般在油箱四周加装散热装置，老型号电力变压器采用在油箱四周加焊扁形散热油管，如图4-30（a）所示。新型电力变压器大多采用片式散热器散热，如图4-30（b）等。。较多的变压器在油箱上部还安装有储油柜，它通过连接管与油箱相通。储油柜内的油面高度随变压器油的热胀冷缩而变动。储油柜使变压器油与空气的接触面积大为减小，从而减缓了变压器油的老化速度。新型的全充油密封式电力变压器则取消了储油柜，运行时变压器油的体积变化完全由设在侧壁的膨胀式散热器（金属波纹油箱）来补偿，变压器油箱盖与箱体之间焊为一体，设备免维护，运行安全可靠，如图4-30（b）所示。在我国以S9-M系列、S10-M系列全密封波纹油箱电力变压器为代表，现已批量生产。4.保护装置（1）气体继电器。在油箱和储油柜之间的连接管中装有气体继电器，当变压器发生故障时，内部绝缘物汽化，使气体继电器动作，发出信号或使开关跳闸。（2）压力释放阀。装在油箱顶部，若变压器发生故障，使油箱内压力骤增时，油流冲击压力释放阀以释放变压器箱体内的压力，以免造成变压器箱体爆裂。压力消失后，压力释放阀又恢复原来的密封状态。5.分接开关分接开关是当输电线路电压上下波动时能保证电力变压器输出电压保持基本稳定，在U、V、W三相高压绕组的不同匝数处（一般为105%、100%、95%）引出分接头，如图4-38（a）所示。将分接头接在分接开关不同的静触点上，改变分接开关动触点的位置（有I、Ⅱ、Ⅲ三挡）如图4-38（b）所示，就改变了高压绕组的匝数，从而使低压绕组的输出电压基本保持在400V。6，铭牌铭牌是正确使用变压器的依据，如图4-39所示。该变压器是配电站用的降压变压器，将10kV的高压降为400V的低压，供三相负载使用。铭牌中的主要参数说明如下：（2）额定电压UIN和U2N。高压侧（一次绕组）额定电压UIN是指加在一次绕组上的正常工作电压值。高压侧标出的三个电压值，可以根据高压侧供电电压的实际情况，在额定值的士5%范围内加以选择，当供电电压偏高时可调至10500V，偏低时则调至9500V，以保证低压侧的额定电压为400V。低压侧（二次绕组）额定电压U2N是指变压器在空载时，高压侧加上额定电压后，二次绕组两端的电压值。变压器接上负载后二次绕组输出电压U2将随负载电流的增加而下降，为保证在额定负载时能输出380V的电压，考虑到电压调整率为5%，故该变压器空载时二次绕组额定电压U2N为400V。在三相变压器中，额定电压UIN和U2N均指线电压。（3）额定电流I1N和I2N。额定电流是指根据变压器容许发热的条件而规定的满载电流值。在三相变压器中额定电流I1N和I2N均指线电流。（4）额定容量SN。额定容量是指变压器在额定工作状态下，二次绕组的视在功率，其单位为kV·A。单相变压器的额定容量为kVA。单相变压器的容量为：三相变压器的额定容量为：三角形联结是把一相绕组的末端和另一相绕组的首端连在一起，顺次连接成一个闭合回路，然后从首端U1、V1、W1（或ul、vl、wl）用导线引出，如图4-40（b）及（c）所示。其中，图（b）的三相绕组按U2W1、W2V1、V2U1的次序连接，称为逆序（逆时针）三角形联结。而图（c）的三相绕组按U2V1、W2U1、V2W1的次序连接，称为顺序（顺时针）三角形联结。（5）联结组标号。指三相变压器高、低压绕组的连接方式。不论是高压绕组，还是低压绕组，我国均采用星形联结及三角形联结两种方法。星形联结是把三相绕组的末端U2、V2、W2（或u2、v2、w2）连接在一起，