電機與變壓器教案

1、廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課題一：緒言課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)預習第一早擬用 時間30min教 學 目 的1、 了解電機在國民經(jīng)濟中的地位及我國電機工業(yè)發(fā)展概況；2、 掌握電機的主要類型；3、了解學習本課程的方法及需要的基 礎知識，培養(yǎng)學生學習興趣。所 用 教 具 掛 圖無重占八、電機在國民經(jīng)濟中的地位、學習本 課程所需要的基礎知識難占八、無教 學 回 顧無說明無審閱：年 月 日編號：SGSJX/QW-06-QR0教 學 過 程(代號A-4)導入人類的生活及社會的發(fā)展需要不斷從自然界取得能源，用以豐富和提高自身的生活水平和文化程度。電能的產(chǎn)生、傳輸、分配、控制

2、和轉(zhuǎn)換都是既方便又高效的。電機與變壓器也就隨之發(fā)展起來。新授緒言一、電機在國民經(jīng)濟建設中的作用電能是現(xiàn)代主要的能源，而電機是與電能的生產(chǎn)、傳輸和使用緊密相關的能量轉(zhuǎn)換裝置，它不僅是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、國防工業(yè)、IT技術產(chǎn)業(yè)的重要設備，而且在日常生活中的應用也越來越廣泛。人類早期使用的原動力是畜力、水力和風力，后來發(fā)明了蒸汽機、柴油機、汽油機，十九世紀發(fā)明了電動機，由于電動機有以下優(yōu)點(1)電機的效率高，運行經(jīng)濟；(2)電能的傳輸和分配比較方便；(3)電能容易控制。所以電動機的應用越來越廣泛，現(xiàn)在絕大部分生產(chǎn)機械都采用電動機進行拖動，即用電動機作為原動機。讓電機運轉(zhuǎn)需要電能，電能主要來自發(fā)電

3、機，為了經(jīng)濟的傳輸和分配電能需要變壓器，另外隨著自動化程度的不斷提高，自動控制技術得到空前的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的控制奠基，此外在文教、醫(yī)療衛(wèi)生、信息產(chǎn)業(yè)及日常生活中奠基的應用將會愈加廣泛。二、電機的主要類型電機的型式和種類很多，但其工作原理都是基于電磁感應定律和電磁力定律，電機的分類方法很多，按功能進行分類，可分為：(1)發(fā)電機將電能轉(zhuǎn)換為機械能(2)電動機將機械能轉(zhuǎn)換為電能(3)變壓器將電能變換為不同等級的電能(4)控制電機作為控制系統(tǒng)中的元件三、我國電機工業(yè)發(fā)展概況解放前電機工業(yè)極端落后,僅幾個城市有電機制造廠。解放后 電機工業(yè)發(fā)展很快第一個 五年計劃結(jié)束時，年產(chǎn)量和單機容量都較解放前提

4、高了幾十倍。改革開放以來我國電機工業(yè)在進、吸收和消化國外先進技術的基礎上對原有電機進行了優(yōu)化設計，使電機性能大大提高,并相繼研制和開發(fā)了多種新系列電機，不僅滿足了國內(nèi)生產(chǎn)需要，而且向國外出口。目前我 國已開發(fā)制成125個系列，900多個品種，幾千種規(guī)格的各種電機。電機工業(yè)發(fā)展趨勢是電子與電機工業(yè)結(jié)合，開展新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料電機的研制工 作。四、電機的分類按功能用途分：有發(fā)電機、電動機、變壓器和控制電機4類。按電機的結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)速分：分為靜止變壓器和旋轉(zhuǎn)電機。按電源的不同分：分為直流電機和交流電機兩大類。交流電機又分為同步電機和異步電 機兩類。五、課程性質(zhì)、任務和內(nèi)容性質(zhì):是一門專業(yè)基礎課。它是

5、將“電機學”、“電力拖動”和“控制電機”等課程有機結(jié)合而成的一門課。任務:掌握各電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理以及電力拖動系統(tǒng)的運行性能、基本分析計算、 電機選擇方法。內(nèi)容:直流電機、直流電動機的電力拖動、變壓器、三相交流異步廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課題二：變壓器的用途和分 類和結(jié)構(gòu)課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)同步 習題 冊P1擬用 時間20min教 學 目 的1、掌握變壓器的定義、用途和分類；2、 了解變壓器的結(jié)構(gòu)， 會分析實際變 壓器結(jié)構(gòu)特點；3、培養(yǎng)學習分析問題、解決問題的能 力。所 用 教 具 掛 圖無重占八、變壓器的定義、用途和分類，變壓器的 結(jié)構(gòu)難占八、變

6、壓器的結(jié)構(gòu)教 學 回 顧1、電機在國民經(jīng)濟建設中的地位； 2、電機的主要類型。說明采取師生討論，老師講解，學生觀察分析的教學方法教 學 過 程（代號A-4）導入 變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止電氣設備。今天我們進一步來學習它的用途、分類和結(jié)構(gòu)。新授變壓器的用途和分類和結(jié)構(gòu)一、變壓器的主要用途變壓器是一種通過電磁感應作用將一定數(shù)值的電壓、電流、阻抗的交流電轉(zhuǎn)換成同頻率的 另一數(shù)值的電壓、電流、阻抗的交流電的靜止電器。在電力系統(tǒng)中，專門用于升高電壓和 降低電壓的變壓器統(tǒng)稱為電力變壓器。電力變壓器是使用最廣泛的變壓器。變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止電氣設備。它能將某一電壓值的交流電變換成同頻

7、 率的所需電壓值的交流電，以滿足高壓輸電、低壓供電及其他用途的需要。二、變壓器的基本工作原理它的基本工作原理可以用圖 1.1說明。圖1.1是單相變壓器的工作原理圖。這個單相變壓 器由一個閉合的鐵心和套在其上的兩個繞組構(gòu)成。這兩個繞組彼此絕緣，同心套在一個鐵 心柱上，但是為了分析問題的方便，我們將這兩個繞組畫在鐵心柱兩側(cè)上，其中，與電源 連接的繞組稱為原繞組，也稱為一次繞組或原邊；與負載連接的繞組稱為副繞組，也稱為二次繞組或副邊。我們在表示原繞組電磁量的符號右下角加標號“1”，在表示副繞組電磁量的符號右下角加標號“2”，以便于區(qū)別。例如， U1, I1, E1分別表示原繞組的電壓、感應電動勢、電

8、流相量；U2 , I2,E2 ,分別表示副繞組的電壓、感應電動勢、電流相量。將原繞組的兩個出線端與單相交流電源連接，原繞組中便流過交流電流，該電流在鐵心中 生成與電源頻率相同的交變磁通，此交變磁通同時鏈過原、副繞組。據(jù)電磁感應原理，原、 副繞組中將分別感應出交變電動勢。將副繞組的兩個出線端與負載連接，負載就有交流電 流通過。對應某一瞬時，單相變壓器中各物理量的方向標示于圖1-1。圖1- 1單相變壓器工作原理圖設,ue1分別為原繞組的電壓、 感應電動勢瞬時值，u2 e2,分別為副繞組的電壓、感應電動勢瞬時值， N1, N2分別為原繞組、副繞組的匝數(shù)，為鐵心中同時鏈過原、副繞組的磁通。如果單相變壓

9、器副繞組的兩個出線端不與負載連接并忽略數(shù)值很小的原繞組 電阻、電抗，可以得出下面的瞬時值方程式UielU2e2（1其中，依據(jù)電磁感應定律有（1一1）一2）ei（1 3）（1 4）將該式代入上式，得de2U1N1 一 dtN2d（15）有I IU1|ei| N1U2I 辰| N2綜上所述，變壓器以原、U2N2、（1 7t（1 6）副繞組能同時鏈過鐵心中同一變化磁通的特有結(jié)構(gòu)，利用電磁感應原理，將原繞組吸收電源的電能傳送給副繞組所連接的負載一一實現(xiàn)能量的傳送，使 匝數(shù)不同的原、副繞組中感應出大小不等的電動勢一一實現(xiàn)電壓等級變換，這就是變壓器 的基本工作原理。三、變壓器的分類變壓器可以按照用途、繞組

10、數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式、調(diào)壓方式分類。按照用途分，主要有電力變壓器、調(diào)壓變壓器、儀用互感器（如測量用電流互感器和電壓互感器）、供特殊電源用的變壓器 （如整流變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、脈沖變壓器）。按照繞組數(shù)目分，主要有雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器、自耦變壓器。按照相數(shù)分，主要有單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。按照冷卻方式分，主要有干式變壓器、充氣式變壓器、油浸式變壓器（按照冷卻條件，又可細分為自冷、風冷、水冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷變壓器）。按照調(diào)壓方式分，主要有無載調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器、自動調(diào)壓變壓器。容量大?。盒⌒妥儔浩鳌⒅行妥儔浩?、大型變壓器和特大型變壓

11、器。四，變壓器的結(jié)構(gòu)圖1.2為三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1.2 三相油浸式電力變壓器1油箱2 一鐵心及繞組 3 儲油柜4 一散熱筋5 高、低壓繞組 6 一分接開關 7 氣體繼電器8 信號溫度計三相油浸式電力變壓器主要由鐵心、繞組及其他部件組成。現(xiàn)簡單敘述各部件的結(jié)構(gòu)、作用。廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課 題三：變壓器的空載運行 及負載運行（一）課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)同步 習題 冊P2擬用 時間20min教 學 目 的1、掌握變壓器空載運行的方程式、相 量圖、等效電路等；2、應用變壓器空載運行的方程式、相 量圖解題；3、培養(yǎng)學生細心、認真的學習態(tài)度。所

12、 用 教 具 掛 圖無重占八、變壓器的空載運行難占八、變壓器的空載運行的 方程式、相量圖、等 效電路等教 學 回 顧1、變壓器的定義、用途和分類；2、變壓器的結(jié)構(gòu)。說明啟發(fā)引導式審閱:年 月 日編號：SGSJX/QW-06-QR0教 學 過 程（代號A-4）導入啟發(fā)學生思考：變壓器的運行方式有哪幾種？ 一、空載運行，二、負載運行，今天我們來學習第一種情況。新授變壓器的空載運行和負載運行一、變壓器的空載運行什么是空載運行？（1） 空載運行時的物理情況原繞組接交流電源時有電流通過，稱空載電流。交心的Io流過原繞組，產(chǎn)生磁動?勢Io N1,產(chǎn)生通過繞組中心的交變的磁通，此磁通由Io單獨激勵，所以也稱

13、為勵磁電流或激磁電流。圖1.5單相變壓器空載運行原理圖主磁通：絕大部分的磁通經(jīng)由鐵心閉合，稱為主磁通，用m表示。作用：主磁通與原、副繞組同時交鏈而傳遞能量。在原、副繞組中產(chǎn)生感應電動勢 e,e2。漏磁通：很少一部分磁通經(jīng)由原繞組周圍的空氣或變壓器油閉合，它不是傳遞能量的載體，稱漏磁通，用 1表示。漏磁通在原繞組中感應電動勢e1。（2） 感應電動勢i.各電、磁量正方向的規(guī)定有利于討論各電、磁量的量值關系和相位關系。原邊：視變壓器原邊為電源的負載，原邊電流的正方與電源電壓的正方向一致。副邊：將副邊視為負載的電源，副邊電流的正方向由副邊電勢的正方向確定，副邊電壓的正方向依據(jù)副邊電流流過負載的壓降方向

14、確定。磁通：正方向與電流的正方向符合右手螺旋定則。感應電動勢：正方向與磁通的正方向符合右手螺旋定則，實際方向由楞次定律確定。各電、磁量正方向見圖1.5。2.感應電動勢交流電壓產(chǎn)生交流磁通，有e Ni -則dtd( msin t)向Ni Nidtmsin tcos tNi 2 f msin( t 90) ,2E1sin( t 90 )Eimsin( t 90 )原繞組感應電動勢有效值的數(shù)值為EiNi(2 f ) m4.44 fNi m且Ei在相位上以90。滯后于m。用相量表示，有 Eij4.44f Ni m同理，E2在相位上也以90°滯后于mi用相量表示，有 E2j4.44fN2 m變

15、壓器的原繞組有漏磁通鏈過，漏磁通也是按正弦規(guī)律變化的，同理有EijNi i m/ 2jNiLi lom/ 2jXilo由于漏磁路主要由非磁性介質(zhì)構(gòu)成，可近似地看成線性磁路，其磁阻也可近似地看成常數(shù)，則漏電感Li和漏電抗xi也可近似地看成常數(shù)，因此，漏感電勢可以看成是漏電抗 上的壓降。3.電壓平衡關系據(jù)基爾霍夫電壓定律，得到原、副邊的電壓平衡方程式UiEiEiI oriEijXiloI oriEi Io(ri jxi)Ei IoZiU 2o E2由于漏磁路磁阻很大，漏磁通很小，因此反映漏磁通的漏電感和漏電 抗很小，IoZi也很小，有Ui Ei j4.44fNi m由此看出，主磁通的大小主要決定與

16、電源電壓的大小，只要電源電壓不變，主磁通維 持不變，這是一個很重要的結(jié)論，對變壓器負載運行時仍然成立。(三)空載電流和空載損耗空載運行時，只有原繞組流過空載電流，所以勵磁電流也就是空載電流。由于鐵心采用 高磁化能力、低渦流損耗和磁滯損耗的硅鋼片疊壓而成，空載電流是很小的，只占原邊額定電流的4%- 10%甚至更低?？蛰d運行時，交變的磁通一方面在鐵心中產(chǎn)生渦流，另一方面使鐵磁材料中的磁疇隨磁 場方向的交變而運動，其后果都會使鐵心發(fā)熱，將變壓器原邊吸收電源能量的一部分消 耗掉。分別稱為渦流損耗和磁滯損耗，合稱為鐵損耗。（四）等效電路即E1jX1I 0 ,再與空載電流在原繞組電阻上1。乙。原繞組通過空

17、載電流，在鐵心中產(chǎn)生主磁 E1,實際上E1反映了主磁通和鐵損耗的大小，也用電路形式反映其電磁關系稱之為等效電路。漏感電勢可以看成是漏電抗上的壓降， 的壓降I0'合并為一項，即漏阻抗壓降 通、產(chǎn)生鐵損耗，才會產(chǎn)生感應電動勢 可以仿照漏阻抗壓降的處理方式，認為.El I0Zm 10（1 jXm）UiI0(rmjXm) I0(1jx)在UI和f1不變時，m恒定，可將zm視為常數(shù)。得I°ZM I 0Z1 I 0（Zm Z1）由此得到空載運行時的等效電路。并進行空載運行時的定量分析。圖1.6 單相變壓器空載運行等效電路小結(jié)1、變壓器空載運行時的物理情況；2、感應電動勢、電壓平衡關系；3

18、、空載電流和空載損耗、等效電路。廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課題四：變壓器的阻抗變換 及外特性課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)同步 練習 冊P2擬用 時間25min教 學 目 的1、掌握變壓器阻抗變換的應用、變壓 器的外特性；2、應用變壓器阻抗變換以及變壓器的 外特性分析實際問題；3、培養(yǎng)學生靈活、細心的學習態(tài)度。所 用 教 具 掛 圖無重占八、變壓器阻抗變換的應用、變壓器的 外特性難占八、變壓器的外特性教 學 回 顧1、變壓器負載運行時的物理情況；2、感應電動勢、電壓平衡關系；3、等效電路及折算。說明啟發(fā)引導式教學審閱:年 月 日編號：SGSJX/QW-06-QR0導

19、入變壓器一次側(cè)輸入額定電壓和二次側(cè)負載功率因數(shù)一定時，二次側(cè)輸出電壓與輸出電流的關系稱為變壓器的外特性。（講明為什么先講外特性，再講阻抗變換。）新授變壓器的阻抗變換及外特性一、變壓器的外特性作用：反映變壓器帶負載運行時的性能。（一）外特性與電壓變化率U2=f當電源電壓及負載功率因數(shù)一定時，反映副邊端電壓隨副邊電流變化而變化的曲線（I2）,稱為變壓器的外特性。電容性負載：U隨I2的增大而增大（容性負載減小了無功電流分量）；電阻和電感性負載隨12的增大而減小。變化程度用電壓變化率來表示。U% U20 U2 100% U2N U2 100%定義：U 2NU 2N一般情況下，在cos 2 0.8 （感

20、性）左右時，額定負載的電壓變化率約為4%-5.5%。（二）變壓器的損耗與效率損耗：銅損、鐵損，每一種又包括基本損耗和附加損耗?；俱~損：原、副繞組中的直流電阻損耗。附加銅損：漏磁通在原、副繞組中產(chǎn)生集膚效應、使其電阻增大而增加的銅損，通常很小。銅損的大小與負載電流的平方成正比，是可變損耗?；捐F損：鐵心中的磁滯和渦流損耗。附加鐵損：主磁通在變壓器的結(jié)構(gòu)件及鐵心的某些局部引起的渦流損耗。基本鐵損是鐵損耗的主要部分。鐵損為不變損耗。P2P1p 100% -100%效率：輸出功率與輸入功率之比，即P1P1效率特性：負載小時，效率隨負載的增加而增加；max表示。一般當m ax負載大時，效率隨負載的的增

21、加而減小。效率有一個最大值，用變壓器一次側(cè)接交流電源，對電源來說是一個負載。其輸入阻抗可用輸入電壓、輸入電流Ui來計算，即變壓器的輸入阻抗為U2Zl= I1 ,而變壓器的二次側(cè)輸出又接了負載，電壓、電流、Z2變成Z1可以載之間存在 Z2= I 2 =Z f z關系?？梢钥闯鼋?jīng)過變壓器把Z2接到電源上和不要變壓器直接把Z2接到電源上，兩者是完全不一樣的，這里變壓器起到改變阻抗的作用，把 在U1的電壓下工作。變換公式這說明負載Z2經(jīng)過變壓器以后阻抗擴大了K2倍。如果已知負載阻抗 Z2的大小，要把它變成另一個一定大小的阻抗 Z1,只需接一個變壓器，該變壓器的變比K=V，Z1 /Z2在電子線路中，這種

22、阻抗變換很常用，如擴音設備中揚聲器的.阻抗很小 （4-16）,直接接到功 放的輸出，則揚聲器得到的功率很小，聲音就很小。只有經(jīng)輸出變壓器把揚聲器阻抗變成和功 放內(nèi)阻一樣大，揚聲器才能得到最大輸出功率。這也稱為阻抗匹配。例1 - 1某晶體管收音機的輸出變壓器的一次側(cè)匝數(shù)N1 =230匝，二次側(cè)匝數(shù) N2 =80匝,原來配接8 的揚聲器，現(xiàn)要改用同樣功率而阻抗為4 的揚聲器，則二次側(cè)匝數(shù) N2應改繞成多少？解：先求出一次側(cè)的 Z1 ,因為不論N2和Z2怎么變，必須保證 Z1不變，才能保證功率輸出最 大。230Zi= K 2 Z2=( 80 ) 2 x Q . '一再由Z1和新的揚聲器阻抗

23、Z2=4Q,求出新的 K和N2K = .Z/Z2 =66.13/4'Ni 230I N2 = K =4.07 = 57 匝則二次側(cè)匝數(shù)N2應改繞成57匝。廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課題五：變壓器的空載試驗 與短路試驗課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)同步 練習 冊P2擬用 時間25min教 學 目 的1、掌握變壓器空載與短路試驗的目的 及應用；2、應用變壓器空載與短路試驗結(jié)論分 析實際問題；3、培養(yǎng)學生嚴謹、科學的學習態(tài)度。所 用 教 具 掛 圖無重占八、變壓器空載與短路試驗的目的及 公式的應用難占八、變壓器空載與短路試驗 的應用教 學 回 顧1、變壓器的外特性

24、；2、變壓器阻抗變換公式及應用。說明啟發(fā)引導式教學審閱:年 月 日編號：SGSJX/QW-06-QR0導入變壓器的空載損耗包括鐵損和銅損，今天我們來學習如何通過實驗的方法來測量變壓器 的空載損耗和銅損。新授變壓器的阻抗變換及外特性一、空載試驗試驗目的：確定變壓器的變比 k、鐵損耗PFe和勵磁阻抗Zm。為便于測量儀表的選用、確保試驗安全，空載試驗在低壓邊進行。將高壓邊開路，在低壓邊加電壓為額定值 U2n、頻率為額定值的正弦交變電源，測出開路電壓U。、空載電流I20、空載損耗P0O空載試驗接線圖對單相變壓器，有k Ul0U 2N據(jù)空載等效電路, P0 P0rm 2 r22I 20I 20以及zmz

25、2 rmU 2N zmI,有I20Z2U 2NI20 。勵磁感抗xm可由zmrm計算xmk2xm空載銅損很小，有 PFe P0 Pcu2p0120 r2p0對于三相變壓器的空載試驗，測出的電壓、電流均為線值，測出的功率為三相功率值，計算時 應進行相應的換算，即將電壓、電流換算為相值，將功率換算為單相值。二、短路試驗目的：是確定變壓器的銅損耗Pcu、短路阻抗zs。短路試驗在高壓邊進行，將低壓端短接，高壓邊交流電源，緩慢升壓至I 1=I 1N時停止，測出短路電壓Us、短路電流I鐵損PFe很小，有PcuN短路損耗ps。短路電壓 Us相對于額定電壓 Un來說很小，故磁通m很小,Ps PFe Ps銅損為

26、原、副銅損之和PcuNPcu1Pcu2U% U20 U2100U 2NU 2N因是在額定電流時測定，故0-pcuN運行時的銅損耗。-0由于短路試驗時,zm ,因此可以用簡化等效電路來進行計算。有UisZs II1srsPs PsUs112s稱us%I 211 N為短路U1s1s 100% U 1Nr2 2 xs: Zsrs電壓，11szsU1N100%相zsU 1NI 1S對值Us%來表示，Us%稱短路電壓百分值%Zs%式中 zs%短路阻抗百分值可見，us好zs%短路電壓百分值反映了變壓器漏阻抗的大小。變壓器是負載的電源，其漏阻抗就是電源的內(nèi)阻抗。us%或zs越小，變壓器的輸出電壓隨負載變化而

27、變化的程度就越小。us%i變壓器的一個很重要的參數(shù)。例 3.4.1臺Y/Y0連接的三相變壓器，Sn= 100kVA,U1N /U2N = 6kV/0.4kV 。在低壓邊做空載試驗，測出：U20=400V, I 20= 9.37A, R=600W 在高壓邊做短路試驗，測出：Us=317V,I 1s= 9.4A , ps= 1 920W。試驗時的室溫為 25C,試求：(1)折算到高壓邊的勵磁阻抗和短路阻抗；(2)變壓器的短路電壓百分值。解 （1）變比k Uin/ 3U2n/ 30.4/. 315zm勵磁參數(shù)I 20152 400/- 39.375 545.52rmk2Po/3I 20152 600

28、/39.372512.55Zs5s/、3Xm317/ 32 rm5 521.78Xs22srs18.07rs75235235 25I1s9.419.47Ps/3112s1 920/39.427.2475 8.6320.03Zs75 C(2)U1s317/ 3us%1s 100%100% 5.3%短路電壓百分值U1N6 000/' 3廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課題六：變壓器的損耗、效 率及冷卻方式；變壓器的故 障檢修及一般試驗課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)同步 練習 冊P2擬用 時間25min教 學 目 的1、理解變壓器的損耗、效率及冷卻方 式及變壓器的故障檢

29、修及一般試 驗；2、應用理論知識分析解決實際問題；3、培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實踐的學習方法。所 用 教 具 掛 圖無重占八、變壓器的損耗、效率及冷卻方式及 變壓器的故障檢修及一般試驗難占八、變壓器的故障檢修及一 般試驗教 學 回 顧1、變壓器空載與短路試驗的目的及公式；2、變壓器空載與短路試驗的應用。說明啟發(fā)引導式教學審閱:年 月 日編號：SGSJX/QW-06-QR0導入變壓器在負載運行時，鐵心和繞組中存在鐵耗鐵耗PFe和銅耗PCuN,這就有個效率和冷卻的問題。新授變壓器的損耗、效率及冷卻方式變壓器在負載運行時，鐵心和繞組中存在鐵耗鐵耗PFe和銅耗PCuN,這就有個效率和冷卻的問題。一、鐵耗PFe

30、空載試驗中講到，在鐵心材料和頻率一定的情況下，所以只要電壓U1不變，m就不會變,鐵耗PFe為常數(shù)，可看成不變的損耗，且鐵耗PFe近似等于空載損耗 Po。二、銅耗Pcun三、效率4=- 1 PiP2P一 P2 1Po2Pk41 2PiSn cos 2 P)2Pk四、冷卻方式1、變壓器的發(fā)熱2、冷卻方式(1)三相油浸自冷式(2)三相油浸風冷式(3)三相強迫油循環(huán)風冷式(4)三相強迫油循環(huán)水冷式變壓器的故障檢修及一般試驗變壓器的故障檢修及一般試驗為了保證變壓器的安全運行，應對它進行經(jīng)常維護和定期檢查。 一、檢查和清潔變壓器(1)檢查瓷套管是否清潔，有無裂紋與放電痕跡，螺紋有無損壞及其他異?，F(xiàn)象發(fā)現(xiàn)應

31、盡快停電 更換。(2)檢查各密封處有無滲油和漏油現(xiàn)象，嚴重的應及時處理。 檢查儲油柜的油位高度及油色是否正常，若發(fā)現(xiàn)油面過低應加油。(4)檢查箱頂油面溫度計的溫度與室溫之差是否低于55 C。(5)定期進行油樣化驗及觀察硅膠是否吸潮變色，需要時進行更換。(6)注意變壓器的聲響與原來相比是否正常。(7)察看防爆管的玻璃膜是否完整，或壓力釋放閥的膜盤是否頂開。(8)檢查油箱接地情況。(9)觀察瓷管引出排及電纜頭接頭處有無發(fā)熱變色，火花放電及異狀停電檢查，找出原因后修復。(10)察看高、低壓側(cè)電壓及電流是否正常。(11)冷卻裝置是否正常，油循環(huán)是否破壞。另外，要注意變電所門窗和通道的封閉情況，以防小動

32、物進入變壓器室，造成電氣事故。二、故障檢查1 .觀察法變壓器的故障如過載、短路、接觸不良、打火等通常都反映在發(fā)熱上，變壓器油溫上升，有 氣體、油沖出，有焦味，有爆裂聲、打火聲等，可以觀察變壓器上的保護裝置是否動作；防爆膜 是否沖破；噴出油的顏色是否變黑或有焦味(變黑、有焦味說明故障嚴重)；上層油溫是否超過85 0C;液面是否正常；各連接部位是否漏油；箱內(nèi)有無不正常聲音。總之， 通過看、聞、聽就可大致判斷變壓器是否有問題。2 .測試法2500V兆歐表測相間和每相對地的絕緣電阻可以發(fā)現(xiàn)絕緣電阻破壞的情況。(2)繞組的直流電阻測量三、檢修后的一般試驗''(1)絕緣電阻和吸收比的測量吸

33、收比是兆歐表搖動 60s時測得的絕緣電阻 R60與搖動15s時測得的絕緣電阻 R15的比值。用2 500V兆歐表分別測相間及每相對地的吸收比R60/ R 15,只要這個值大于1. 3(電壓等級60kV及其以上的變壓器要大于1, 5)就可認為變壓器繞組是干燥的，沒有受潮。測量時其他非被測部位和油箱一起要接地。(2)測繞組的直流電阻(要求同前)。(3)測量各分接頭上變壓比，高壓側(cè)應接電壓互感器測量，要求各相在相同分接頭位置上測出變壓比應與銘牌值相符，相差不應超過1%。(4)測定三相變壓器的連接組別。(5)測定額定電壓下的空載電流Io , Io應在I N的5%左右。(6)耐壓試驗 耐壓試驗是檢驗繞組

34、對地及對另一繞組之間的絕緣。接線如圖127所示。當試驗高壓繞組時，將高壓各相端線連在一起，接到高壓試驗變壓器T2,低壓各相端線、中線和油箱 一起接地，即可加電試驗。如要測試低壓繞組，則要把高壓各相端線、中線和油箱一起接地。廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課題七：單相變壓器繞組的 極性及其判定課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)同步 練習 冊P2擬用 時間25min教 學 目 的1、掌握單相變壓器繞組的極性及其判士2、應用所學知識會進行變壓器繞組極 性的判定；3、培養(yǎng)學生刻苦鉆研、不畏困難的精 神。所 用 教 具 掛 圖無重占八、單相變壓器繞組的極性及其判定難占八、單相變壓器繞組

35、的極性 及其判定教 學 回 顧1、變壓器的損耗、效率及冷卻方式2、變壓器的故障檢修及一般試驗說明啟發(fā)引導式教學審閱:年 月 日編號：SGSJX/QW-06-QR0導入變壓器繞組之間進行連接時，極性是至關重要的。一旦極性接反，輕者不能正常工作；重 者致繞組和設備的損壞。所以我們要知曉變壓器繞組的極性及其判定方法。新授單相變壓器繞組的極性及其判定一、變壓器繞組的極性變壓器繞組的極性是指變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組在同一磁通作用下所產(chǎn)生的感應電動勢之間的相位關系，通常用同名端來標記。在圖 2-1中，鐵心上繞制的所有線圈都被鐵心中交變的主磁通所穿過，在任何某個瞬間，電動勢都處于相同極性(如正極性)的線圈端

36、就稱同名端； 而另一端就成為另一組同名端，它們也處于同極性(如負極性)。不是同極性的兩端就稱為異名端。例如在交變磁通曲的.作用下，感應電動勢 E1U與E2U的正方向所指的lU2、2U2是一對同名端，在互感器繞組上常用“+”和“一”來表示(并不表示真正的正負意義)。對一個繞組而言，哪個端點作為正極性都無所謂，但一旦定下來，其他有關的線圈的正極性也就根據(jù)同名端關系定下了。 有時也稱為線圈的首與尾，只要一個線圈的首尾確定了，那些與它有磁路穿通的線圈的首尾也就定下了。二、極性的重要性1 .繞組串聯(lián)時(1)正向串聯(lián)，也稱為首尾相連，即把兩個線圈的異名端相連，總電動勢為兩個電動勢相加，電動勢 會越串越大。

37、(2)反向串聯(lián)，也稱為尾尾相連 (或首首相連)，總電動勢為兩個電動勢之差，電動勢將變小。正因為正、反向串聯(lián)的總電動勢相差很大，所以常用此法來判別兩個繞組的同名端。2 .繞組并聯(lián)時也有兩種連接方法。(1) 同極性并聯(lián)，它又分兩種情況。 .1) E1與E2大小一樣，則兩個繞組回路內(nèi)部的總電動勢為零，不會產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流， 這是最理想狀態(tài)，變壓器的并聯(lián)，就應符合這種條件。 .2) E1與E2大小不等，則兩個繞組回路內(nèi)部的總電動勢不為零，外部不接負載時，也會產(chǎn)生一定的 環(huán)流。這對繞組的正常工作不利，環(huán)流會產(chǎn)生損耗和發(fā)熱，輸出電壓、電流都減少，嚴重時甚至燒壞 繞組。(2) 反極性并聯(lián) 這時兩個繞組回路內(nèi)部的

38、環(huán)流將很大，甚至燒壞線圈，這種接法是不允許的， 應絕對避免。以上說明繞組極性判別對變壓器繞組的連接是十分重要的。三、極性的判別1 .直觀法因為繞組的極性是由它的繞制方向決定的，所以可以用直觀法判別它們的極性。2 .測試法無法觀察到繞組的繞制方向(如繞組密封在內(nèi)部)，只能借助儀表來測試。圖1-27耐箍試輪線路圖（1）如果U3=U1+U2,則是正向串聯(lián)，1U1與2U1是異名端；如果 U3=U1HU2則是反向串聯(lián)，1U1與2U1是同名端（2）檢流計法 P為檢流計 （檢流計指針偏向電流流人的一端 ）。當合上開關飛，如電流向下，說明這時1U1與2U1都處于高電位, 所以它們是同名端。 用這個方法時，為了

39、省電和保護檢流計， 一般將高壓側(cè)接檢流計。 也可用直流毫 安表代替檢流計，直流毫安表量程由大至小試用，直到反應明顯為止。以上是對單相繞組的極性判別。對三相變壓器來說， 它的每一相的一次側(cè)、 二次側(cè)繞組之間的同名端判別，同單相變壓器一樣。但三相繞組之間嚴格地講不屬于同名端判別范疇。廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課題八：三相變壓器及連接 組別；三相變壓器的并聯(lián)運 行課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)同步 練習 冊P2擬用 時間25min教 學 目 的1、掌握三相變壓器及連接及變壓器的 并聯(lián)運行；2、會進行二相變壓器星形和二角形連 接；3、培養(yǎng)學生細心、認真的學習態(tài)度。所 用 教

40、 具 掛 圖無重占八、三相變壓器及連接及變壓器的并 聯(lián)運行難占八、二相變壓器及連接及變 壓器的并聯(lián)運行教 學 回 顧1、變壓器繞組的極性2、繞組的串并聯(lián)3、極性的判別說明啟發(fā)引導式教學導入變壓器繞組之間進行連接時，極性是至關重要的。一旦極性接反，輕者不能正常工作； 重者致繞組和設備的損壞。所以我們要知曉變壓器繞組的極性及其判定方法。新授三相變壓器及連接組別一、三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)1 .三相組式變壓器的磁路它的三個單相變壓器鐵心磁路是各自獨立的，只要三相電壓平衡，則磁路也是對稱一樣的，每只 變壓器可作為單相變壓器來分析。2 .三相芯式變壓器的磁路三相芯式變壓器有三個鐵心柱，供三相磁通U、v、w分

41、別通過。在三相電壓平衡時，磁路也是對稱的，總磁通 總=U +v +w=0,所以就不需要另外的鐵心來供參總通過。類似于三 相對稱電路中省去中線一樣，這樣就大量節(jié)省了鐵心的材料。但由于中間鐵心磁路短一些，造成三相磁路不平衡，使三相空載電流也略有不平衡，但大變壓器的空載電流Io很小，影響不大。由于三相芯式變壓器體積小，經(jīng)濟性好，所以被廣泛使用。一、三相芯式變壓器繞組的連接1、三相繞組的首尾判別2、星形接法（1）星形接法的優(yōu)點1）與三角型接法相比，相電壓低，可節(jié)省絕緣材料，對高電壓特別有利；2）有中性點可引出，適合于三相四線制，可提供兩種電壓；3）中點附近電壓低，有利于裝分接開關；4）相電流大，導線粗

42、，強度大，匝間電容大，能承受較高的電壓沖擊。（2）星形接法的缺點1）存在諧波，造成損耗增加，1800kVA以上的變壓器不能采用此種接法2）中性點要直接接地，否則當三相負載不平衡時，中點電位會嚴重偏移，對安全不利3）當某相發(fā)生故障時，只好整機停用。3、三角形接法它是把三相繞組的各相首尾相接構(gòu)成一個閉合回路，把三個連接點接到電源上去。因為首尾連接的順序不同，可分為正相序和反相序兩種接法。與星形接法一樣，如果一次側(cè)有一相首尾接 反了，磁通也不對稱，就會同樣出現(xiàn)空載電流急劇增加，比星形接法還嚴重，這是不允許的。二次側(cè)繞組正確接法時，閉合回路的三相電動勢之和為零，所以也就不產(chǎn)生環(huán)流。電動勢相量圖是閉合的

43、，這時任意打開回路中的一個接點，測量該點兩端所得的電壓，稱為三角形的開口 電壓，其值應該為零。(1)三角形接法的優(yōu)點1)輸出電流比星形接法大，可以省銅，對大電流變壓器很合適，2)當一相有故障時，另外兩相可接成V形運行。(2)缺點是沒有中性點，沒有接地點，不能接成三相四線制。三相變壓器的并聯(lián)運行一、并聯(lián)運行的原因在配電站中，通常由幾臺變壓器并聯(lián)供電，其原因是：(1)當某臺變壓器需要檢修或故障時，就可以由備用變壓器并列運行，以保證不停電從而提高了供電質(zhì)量。(2)當負載隨晝夜、季節(jié)而波動時，可根據(jù)需要將某些變壓器斷開(稱為解列)或投入(稱為并列)以提高運行效率，減少不必要的損耗。(3)隨著社會經(jīng)濟的

44、發(fā)展，供電站的用戶不斷增加，需擴展容量而增加變壓器并列的臺數(shù)。當然并列臺數(shù)也不能太多，因為如單臺機組容量太小，會增加損耗，增加投資和成本，也會 使運行操作復雜化。二、變壓器并聯(lián)運行的條件必須符合以下三個條件的變壓器才可以并聯(lián)運行。1 . 一次側(cè)、二次側(cè)的電壓分別相等，即變比 K相等如果兩臺二次側(cè)電壓不同的變壓器負載運行時，兩臺變壓器的承載也不平衡，電壓偏大的一 臺承載過大。為此規(guī)定了兩臺變壓器的一次側(cè)、二次側(cè)電壓需相等，變壓比K的誤差不允許超過±0. 5%。 2 .連接組別應相同前面在分析連接組時就講到，它是反映一次側(cè)、二次側(cè)線電壓的相位關系。3 .短路阻抗要相等廣東省技工學校文化理

45、論的教案科目電機與 變壓器課題九：電力變壓器銘牌及 參數(shù)的簡單計算課時2班級授 課 方 式講授作業(yè) 題數(shù)同步 練習 冊P2擬用 時間25min教 學 目 的1、掌握電力變壓器銘牌及參數(shù)的簡單 計算；2、識讀電力變壓器銘牌及進行參數(shù)的 簡單計算；3、培養(yǎng)學生熱愛生活、留心身邊事物 的好習慣。所 用 教 具 掛 圖無重占八、電力變壓器銘牌及參數(shù)的簡單計算難占八、電力變壓器銘牌及參數(shù) 的簡單計算教 學 回 顧1、二相變壓器的星形連接及二角形連接；2、變壓器的并聯(lián)運行的原因及條件。說明啟發(fā)引導式教學導入每個變壓器都有銘牌，它是了解和使用變壓器的依據(jù)。今天我們就來學習電力變壓器銘牌 及參數(shù)的簡單計算。新

46、授電力變壓器銘牌及參數(shù)的簡單計算一、國產(chǎn)電力變壓器的銘牌1 .型號型號表示變壓器的結(jié)構(gòu)特點、額定容量（kVA）和高壓側(cè)的電壓等級（kV）。舊型號SJL 560/10。第一字母S-一三相，D一一單相；第二字母J油浸自冷，F(xiàn)風冷，G-一干式，S水冷；第三字母L鋁線，P強迫油循環(huán)；數(shù)字560額定容量（kVA） , 10高壓側(cè)電壓（kV）。（2）新型號 S7 500/10 三相電力變壓器第7設計序號。SN=500kVA, =10kV（高壓側(cè)）。S980/10 三相電力變壓器第 9設計序號，Sn=80KVA U1N=10kV； SZ9-代表有載調(diào)壓三相 電力變壓器；S9- M-代表全密封三相電力變壓器。

47、2.額定電壓UN一次側(cè)額定電壓是指它正常工作時的線電壓，它是由變壓器的絕緣強度和允許發(fā)熱條件所規(guī)定的。二次側(cè)額定電壓是指一次側(cè)額定電壓時，分接開關位于額定電壓位置上，二次側(cè)空載時的線電壓， 單位是V。額定電流是指在某環(huán)境溫度、某種冷卻條件下允許規(guī)定的滿載線電流值。當環(huán)境溫度和拎卻條件改變時，額定電流也應變化。額定電流的大小主要由繞組絕緣和散熱條件限制。例如，干式變壓器加風扇散熱后，電流可提高 50%。我國規(guī)定變壓器的環(huán)境溫度是40 C。4 .額定容量SN額定容量的單位為 kVA,也稱視在功率，表示在額定工作條件下變壓器的最大輸 出功率，而滿負荷時實際的輸出功率為：P2 = SN cos2。當然

48、，SN也和I N 一樣受到環(huán)境和冷卻條件的影響。單相時：S= U2N I 2N三相時：SN = -3 U 2N I 2N通常可忽略損耗，認為 U1N I 1N = U2N I 2N ,以計算一次側(cè)、二次側(cè)的額定電流I1N、I 2n。5 .阻抗電壓UK阻抗電壓UK也稱短路電壓，與輸出電壓的穩(wěn)定性有關，也與承受短路電流的能力有關，要綜合考慮。溫升是變壓器額定工作條件下，內(nèi)部繞組允許的最高溫度與環(huán)境溫度之差，它取決于所用絕緣材料的等級。繞組的最高允許溫度為額定環(huán)境溫度加變壓器額定溫升，如 40+65=105 C,為A級絕緣的 耐熱溫度。這時變壓器油面的最高溫度為40+55=95 C, 一般上層油溫應

49、工作在85c以下，以控制油的老化不致太快。7 .冷卻方式 ONA油浸自冷。8 .絕緣水平L1雷擊耐壓 75LV, AC交流耐壓35kV。9 .其他數(shù)據(jù)其他數(shù)據(jù)還有油質(zhì)量、器身質(zhì)量、總質(zhì)量等，這些數(shù)據(jù)為變壓器維修提供依據(jù)，根據(jù)它來準備變壓器油、起吊設備、其他維修材料和設備。具體標準可查有關標準代號。二、國產(chǎn)電力變壓器的簡介我國已生產(chǎn)多種系列電力變壓器，多數(shù)采用油浸式。除普通三相雙線圈變壓器外，還生產(chǎn)三相三線 圈變壓器和三相自耦變壓器。目前使用最多的是206300kVA之間的中小型三相電力變壓器，它們主要包括如下： 1. SJ6系列2. SJL系列3. SJL1系列4. S7與SL7系列5. S9

50、系列 b6. S10-M a 系列7. 樹脂澆注型干式變壓器三、變壓器參數(shù)的計算教材 P36、P37 例 2-1、2-2廣東省技工學校文化理論的教案科目電機與 變壓器課題十：儀用變壓器課時2班笏1授 課 方 式講授作W題多1同步 練習 冊P2擬用 時間25min教 學 目 的1、掌握常用儀用變壓器的工作原理及 使用方法；2、正確使用常用儀用變壓器；3、培養(yǎng)學生良好的學習態(tài)度，激發(fā)學 生學習興趣。所 用 教 具 掛 圖無重占八、常用儀用變壓器的工作原理及使用方 法難占八、常用儀用變壓器的工作 原理教 學 回 顧1、國產(chǎn)電力變壓器的銘牌2、國產(chǎn)電力變壓器的簡介3、變壓器參數(shù)的計算說 明啟發(fā)引導式教

51、學審閱:年 月 日編號：SGSJX/QW-06-QR0教 學 過 程(代號A-4)導入要做一個直接測量大電流、高電壓的儀表是很困難的，操作起來也是十分危險的。利用 變壓器能改變電壓和電流的功能，制造出特殊的變壓器一一儀用變壓器(或稱互感器)。新授儀用變壓器把高電壓變成低電壓，就是電壓互感器；把大電流變成小電流，就是電流互感器。利用互感 器使測量儀表與高電壓、大電流隔離，從而保證儀表和人身的安全，又可大大減少測量中能量的 損耗，擴大儀表量限，便于儀表的標準化。因此，儀用變壓器被廣泛應用于交流電壓、電流、功 率的測量中，以及各種繼電保護和控制電路中。一、電流互感器1 .工作原理電流互感器結(jié)構(gòu)上與普

52、通雙繞組變壓器相似，也有鐵心和一次側(cè)、二次側(cè)繞組，但它的一次 側(cè)繞組匝數(shù)很少，只有一匝到幾匝，導線都很粗，串聯(lián)在被測的電路中，流過被測電流，被測電 流的大小由用戶負載決定，電流互感器的二次側(cè)繞組匝數(shù)較多，它與電流表或功率表的電流線圈 串聯(lián)成為閉合電路，由于這些線圈的阻抗都很小，所以二次側(cè)近似于短路狀態(tài)。由于二次側(cè)近似 于短路，所以互感器的一次側(cè)的電壓也幾乎為零，因為主磁通正比于一次側(cè)輸入電壓，總磁勢為零。2 .電流互感器使用中應注意的事項：(1)運行中二次側(cè)不得開路，否則會產(chǎn)生高壓，危及儀表和人身安全，因此二次側(cè)不能接熔斷 器；運行中如要拆下電流表，必須先將二次側(cè)短路才行。(2)電流互感器的鐵心和二次側(cè)繞組一端要可靠接地，以免在絕緣破壞時帶電而危及儀表和人身 安全。(3)電流互感器的一次側(cè)、二次側(cè)繞組有“+” “一”或“?！钡耐藰擞洠蝹?cè)接功率表或電能表的電流線圈時，極性不能接錯。(4)電流互感器二次側(cè)負載阻抗大小會影響測量的準確度，負載阻抗的值應小于互感器要求的阻 抗值，使互感器盡量工作在“短路狀態(tài)”。并且所用互感器的準確度等級應比所接的儀表準確度高兩級，以保證測