項目二變壓器應(yīng)用

項目二變壓器的應(yīng)用

34任務(wù)四變壓器的維護與故障分析處理任務(wù)三特種變壓器的應(yīng)用

任務(wù)二三相變壓器的應(yīng)用任務(wù)一認識變壓器

上一頁12目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解變壓器的用途和分類。2．認識變壓器的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟悉各部件的作用。3．了解變壓器銘牌中型號和額定值的含義，掌握額定值的簡單計算。4．學(xué)會變壓器的檢測、接線和簡單操作使用。任務(wù)分析

變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理進行工作的，它可以將一種電壓等級的交流電變?yōu)橥l率的另一種電壓等級的交流電。變壓器廣泛應(yīng)用于各種交流電路中，與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。小型變壓器應(yīng)用于機床的安全照明和控制電路、各種電子產(chǎn)品的電源適配器、電子線路中的阻抗匹配等，其外形如圖2-1所示。電力變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，起著高壓輸電、低壓供電的重要作用，電力變壓器的外形如圖2-2所示。掌握變壓器的相關(guān)知識和應(yīng)用技能是電氣技術(shù)人員必不可少的。圖2-1小型變壓器圖2-2電力變壓器任務(wù)一認識變壓器

相關(guān)知識一、變壓器的用途變壓器的基本作用是在交流電路中進行變電壓、變電流、變阻抗、變相位和電氣隔離。實際工作中，常常需要各種不同的電源電壓。例如，發(fā)電廠發(fā)出的電壓一般為6～10kV；在電能輸送過程中，為了減少線路損耗，通常要將電壓升高到110～500kV；圖2-3所示為發(fā)電廠附近的升壓變壓器。而我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕涣麟姷碾妷簽?20V；三相電動機的線電壓則為380V，這又需要變壓器將電網(wǎng)的高壓交流電降低到380/220V；圖2-4所示為各用電單位附近的降壓變壓器。所以，在輸電和用電的過程中都需要經(jīng)變壓器升高或降低電壓。因此變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其容量遠大于發(fā)電機的容量。圖2-5是電力系統(tǒng)的流程示意圖，其中，G為發(fā)電機，Tl為升壓變壓器，T2～T4為降壓變壓器。圖2-3升壓變壓器圖2-4降壓變壓器圖2-5電力系統(tǒng)示意圖除了電力系統(tǒng)的變壓器外，電氣技術(shù)人員做試驗時，要用調(diào)壓變壓器，如圖2-6所示。電解、電鍍行業(yè)需要變壓器來產(chǎn)生低壓大電流，如圖2-7所示為整流變壓器；焊接金屬器件常用交流電焊機，如圖2-8所示為電焊變壓器；在廣播擴音電路中，為了使音箱揚聲器得到最大功率，可用變壓器實現(xiàn)阻抗匹配；為了測量高電壓和大電流要用到電壓互感器和電流互感器；有的電器為了使用安全要用變壓器進行電氣隔離；人們平時常用的小型穩(wěn)壓電源和充電器中也包含著變壓器，如圖2-9所示為電源適配器。圖2-6調(diào)壓變壓器圖2-7整流變壓器圖2-8電焊變壓器圖2-9電源適配器二、變壓器的分類為了達到不同的使用目的，并適應(yīng)不同的工作條件，變壓器的種類很多，分類的方法也多種多樣，可以按照以下方式分類。1．根據(jù)用途不同分類(1)電力變壓器包括升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、廠用變壓器等。(2)特種變壓器包括電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、儀用互感器(又可分為電壓互感器和電流互感器)、高壓試驗變壓器、調(diào)壓變壓器和控制變壓器等。2．根據(jù)繞組數(shù)目不同分類可分為自耦變壓器(只有一個繞組)、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。3．根據(jù)冷卻方式和冷卻介質(zhì)不同分類(1)干式變壓器如圖2-10所示。(2)油浸式變壓器如圖2-11所示，包括油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、強迫油循環(huán)冷卻變壓器。(3)充氣式變壓器。4．根據(jù)鐵心結(jié)構(gòu)不同分類可分為心式變壓器(如圖2-12所示)和殼式變壓器(如圖2-13所示)。5．根據(jù)容量不同分類可分為中小型變壓器（<6300kVA)、大型變壓器（8000～63000kVA）、特大型變壓器（>63000kVA）圖2-10干式變壓器圖2-11油浸式變壓器圖2-12心式變壓器圖2-13殼式變壓器三、變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)是鐵心和繞組，此外還有油箱和其他附件。1．鐵心鐵心是變壓器中的磁路部分。為了減少鐵心內(nèi)的渦流損耗和磁滯損耗，鐵心通常采用表面經(jīng)絕緣處理的冷軋硅鋼片疊裝而成。硅鋼片具有較優(yōu)良的導(dǎo)磁性能和較低的損耗。鐵心分為鐵心柱和鐵軛(磁軛)兩部分，鐵心柱上套有繞組，磁軛作為連接磁路之用。鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種，如圖2-14和圖2-15所示。1-鐵心柱2-鐵軛3-高壓繞組4-低壓繞組1-鐵心柱2-鐵軛3-繞組圖2-14單相心式變壓器圖2-15單相殼式變壓器2．繞組繞組是變壓器的電路部分，應(yīng)具有較高的耐熱、機械強度及良好的散熱條件，以保證變壓器的可靠運行。與電源相連的叫一次繞組或原繞組，與負載相連的叫二次繞組或副繞組。也可根據(jù)電壓大小分為高壓、低壓繞組。3．油箱和其他附件(1)油箱變壓器油是經(jīng)提練的絕緣油，絕緣性能比空氣好。它是一種冷卻介質(zhì)，通過熱對流方法，及時將繞組和鐵心產(chǎn)生的熱量傳到油箱和散熱油管壁，向四周散熱；使變壓器的溫升不致超過額定值。變壓器油按要求應(yīng)具有低的黏度，高的發(fā)火點和低的凝固點，不含雜質(zhì)和水分。(2)儲油柜儲油柜又稱油枕，一般裝在變壓器油箱上面，其底部有油管與油箱相通。當(dāng)變壓器油熱脹時，將油收進儲油柜內(nèi)，冷縮時，將油灌回油箱，始終保持器身浸在油內(nèi)。油枕上還裝有吸濕器，內(nèi)含氧化鈣或硅膠等干燥劑。(3)安全氣道較大容量的變壓器油箱蓋上裝有安全氣道，它的下端通向油箱，上端用防爆膜封閉。當(dāng)變壓器發(fā)生嚴重故障或氣體繼電器保護失敗時，箱內(nèi)產(chǎn)生很大壓力，可以沖破防爆膜，使油和氣體從安全氣道噴出，釋放壓力以避免造成重大事故。(4)氣體繼電器氣體繼電器安裝在油箱與油枕之間的三連通管中。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，內(nèi)部絕緣材料及變壓器油受熱分解，產(chǎn)生氣體沿連通管進入氣體繼電器，使之動作，接通繼電器保護電路發(fā)出信號，以便工作人員進行處理，或引起變壓器前方斷路器跳閘保護。(5)絕緣套管作為高、低壓繞組的出線端，在油箱上裝有高、低壓絕緣套管，使變壓器進、出線與油箱(地)之間絕緣。高壓(lOkV以上)套管采用空心充氣式或充油式瓷套管，低壓(lkV以下)套管采用實心瓷套管。(6)分接開關(guān)箱蓋上的分接開關(guān)，可以在空載情況下改變高壓繞組的匝數(shù)(±5%)，以調(diào)節(jié)變壓器的輸出電壓，改善電壓質(zhì)量。四、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)為保證變壓器的安全運行和方便用戶正確使用變壓器，在其外殼上設(shè)有一塊鋁制刻字的銘牌。銘牌上的數(shù)據(jù)為額定值。1．額定電壓額定電壓是指交流電源加到一次繞組上的正常工作電壓；是指在一次繞組加時，二次繞組開路(空載)時的端電壓。在三相變壓器中，額定電壓是指線電壓。2．額定電流額定電流是變壓器繞組允許長時間連續(xù)通過的最大工作電流，由變壓器繞組的允許發(fā)熱程度決定。在三相變壓器中額定電流是指線電流。

3．額定容量額定容量是指在額定條件下，變壓器最大允許輸出，即視在功率。通常把變壓器一、二次繞組的額定容量設(shè)計得相同。在三相變壓器中是指三相總?cè)萘?。額定電壓、額定電流、額定容量三者關(guān)系如下。單相：三相：4．額定頻率

我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電的頻率為50Hz。除此之外，銘牌上還有效率η、溫升τ、短路電壓標(biāo)么值、連接組別號、相數(shù)等。

五、變壓器的工作原理變壓器的工作原理可參考圖2-16。當(dāng)一次繞組輸入端接交流電源時，產(chǎn)生交流電流，這一電流將產(chǎn)生交變磁通從鐵心通過，由于一、二次繞組套在同一鐵心上，所以，交變磁通同時交鏈一、二次繞組。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，必然在兩繞組上都感應(yīng)出電動勢，在二次繞組上感應(yīng)的電動勢即作為負載的直接電源，若負載接上，便有電流通過。可見，一次繞組從交流電源獲得電能并轉(zhuǎn)換成磁場能傳遞到二次繞組，然后還原成不同于交流電源電壓等級的電能再供給負載。負載所消耗的電能最終還是來自一次繞組的交流電源，變壓器本身不產(chǎn)生電能，僅起傳遞電能、變換電壓的作用。圖2-16變壓器空載運行原理圖

六、變壓器的空載運行1．變壓器中各物理量正方向的規(guī)定變壓器中各物理量的正方向一般按照電工慣例來規(guī)定，稱為“慣例方向”，如圖2-16所示。圖中同一支路，電壓降的正方向與電流的正方向一致；磁通的正方向與電流的正方向之間符合右手螺旋定則關(guān)系；由交變磁通所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，其正方向與產(chǎn)生該磁通的電流正方向一致?；蛘哒f，感應(yīng)電動勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通正方向成右手螺旋定則關(guān)系。在此關(guān)系下，2．空載運行時的物理情況變壓器的一次繞組接在額定電壓、額定頻率的交流電源上，二次繞組開路無電流的運行狀態(tài)，稱為空載運行。變壓器的一次繞組匝數(shù)為，二次繞組匝數(shù)為，一次繞組接電源電壓，空載時一次繞組中的電流為，叫空載電流。它在一次繞組中建立空載磁動勢在鐵心磁路中產(chǎn)生磁通，因此，空載磁動勢又叫勵磁磁動勢，空載電流又叫勵磁電流。變壓器中磁通分布較復(fù)雜，為便于研究，將其分為兩部分：一部分是同時交鏈著一次繞組和二次繞組的主磁通Φ；另一部分是只交鏈一次繞組本身而不交鏈二次繞組的漏磁通作用下，。

主磁通Φ沿鐵心閉合，漏磁通沿非鐵磁性材料(空氣或變壓器油等)閉合。由于鐵心的導(dǎo)磁系數(shù)比空氣和油等的導(dǎo)磁系數(shù)大得多，所以空載時主磁通占總磁通的絕大多數(shù)，漏磁通只占0.2%左右。漏磁通只交鏈一次繞組，僅在一次繞組上感應(yīng)電動勢，起電壓降作用而不能傳遞能量；主磁通可在一、二次繞組上都感應(yīng)電動勢，若二次繞組帶上負載，二次繞組電動勢即可輸出電功率，所以主磁通是能量傳遞的橋梁。一次繞組所加正弦交流電源電壓的頻率為，主磁通、漏磁通及其感應(yīng)電動勢也是頻率為的正弦交流量。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，主磁通Φ分別在一、二次繞組上感應(yīng)電動勢和，漏磁通在一次繞組中感應(yīng)漏電動勢設(shè)主磁通，漏磁通，代入，可得各電動勢有效值分別為由上述表達式可見：感應(yīng)電動勢正比于產(chǎn)生它的磁通最大值、頻率及繞組匝數(shù)，其相位滯后于相應(yīng)的磁通90°。一、二次繞組感應(yīng)電動勢之比為變壓器的變比，用k表示，也等于匝數(shù)之比。當(dāng)變壓器空載運行時，一次繞組忽略繞組阻抗；；二次，故繞組的相位90°，此電流稱之為磁化電流3．空載電流

在變壓器中建立磁場時只需要從電源輸入無功功率，因此用來產(chǎn)生主磁通的電流與主磁通同相位，而落后于電源電壓鐵心中存在著磁滯損耗和渦流損耗。也就是說，建立主磁通表示，在變壓器中，也稱之為勵磁電流的無功分量。用無功功率外，還需要輸入有功功率，即勵磁電流中存在一個與除了需要從電源輸入同相位的電流分量，它就是勵磁電流的有功分量，用表示。磁滯和渦流損耗的結(jié)果都因消耗有功功率而使鐵心發(fā)熱，對變壓器是不利的，所以變壓器鐵心材料應(yīng)該選用軟磁材料，并且要片間彼此絕緣，這樣可以盡量減少的數(shù)值。圖2-17所示為勵磁電流、主磁通及其感應(yīng)電動勢的相量圖。由圖可見，比在相位上超前一個角度，叫做鐵耗角，一般很小，可忽略。在一般電力變壓器中，～0.1)，容量越大，相對越小。因空載時有功分量很小，絕大部分是無功分量，所以變壓器空載功率因數(shù)很低。圖2-17勵磁電流與主磁通及其感應(yīng)電動勢相量圖圖2-18變壓器負載運行原理圖七、變壓器的負載運行1．負載運行的物理情況

變壓器一次繞組接在額定電壓和額定頻率的交流電源上，二次繞組接入負載時的運行狀態(tài)，叫做變壓器的負載運行。圖2-18所示為變壓器負載運行原理示意圖。負載運行時，二次繞組輸出端接上負載，在的作用下產(chǎn)生二次電流，二次繞組則出現(xiàn)磁動勢，與一次磁動勢共同作用于同一鐵心磁路。這樣，的出現(xiàn)就有可能使原來空載時的主磁通發(fā)生變化，打破原來的電磁平衡狀態(tài)。其實，在實際的電力變壓器中，一般被設(shè)計得很小，只要空載和負載時電壓不變，一次繞組感應(yīng)電動勢就基本相同?？蛰d和負載時主磁通Φ也是基本相同的，即負載時磁路總的合成磁動勢等于空載時的勵磁磁動勢?；蜻@就是變壓器負載運行的磁動勢平衡式，也適用空載，

的情況。式中可以看成一次繞組在空載磁動勢的基礎(chǔ)上增加了一個(-)的磁動勢，這個增加量正好與二次繞組的磁動勢大小相等，相位相反，完全抵消。由兩個分量組成，一個分量是勵磁磁動勢，用來建立主磁通；另一個分量，用來平衡二次繞組磁動勢，叫負載分量，隨負載不同而變化。額定運行時，《，《，中主要的是負載分量。忽略可得一、二次電流關(guān)系式為變壓器是將一種電壓的電能轉(zhuǎn)變成另一等級電壓的電能的電氣設(shè)備。當(dāng)負載電流增加時，一次繞組上的電流也隨之增加，這就意味著通過電磁感應(yīng)作用，變壓器的功率從一次繞組傳遞到了二次繞組。當(dāng)然傳遞的過程中，變壓器自身也消耗一小部分能量，其中一部分消耗于一次繞組電阻上的銅耗和鐵耗，另一部分消耗于二次繞組上的銅耗，所以輸出功率小于輸入功率。2．基本方程式變壓器的一、二次繞組磁動勢除共同建立主磁通并感應(yīng)電動勢、之外，還各自產(chǎn)生一小部分僅與本繞組交鏈，且主要通過空氣(或油)而閉合的漏磁通、，它們將在各自繞組上感應(yīng)出漏磁電動勢和。根據(jù)圖2-18所示的正方向，可分別列出一、二次繞組電路的電動勢平衡方程式為若將較小的漏阻抗壓降略去不計，則近似為式中，為二次繞組的漏抗壓降，用來反映對二次繞組的影響。八、變壓器的運行特性變壓器對負載來說是電源，所以要求其供電電壓穩(wěn)定，供電損耗小，效率高。也就是說，表征變壓器運行性能的兩個主要指標(biāo)：一是二次繞組電壓的變化率，二是效率。1．電壓變化率和外特性由于變壓器一、二次繞組上有電阻和漏抗，負載時電流通過這些漏阻抗必然產(chǎn)生內(nèi)部電壓降，其二次繞組電壓則隨負載的變化而變化。電壓變化率是指當(dāng)一次繞組接在額定頻率和額定電壓的電網(wǎng)上，在給定負載功率因數(shù)下，二次繞組空載電壓與負載時二次繞組電壓的算術(shù)差和二次繞組額定電壓之比值，用表示。它反映了電源電壓的穩(wěn)定性及電能的質(zhì)量。圖2-19變壓器的外特性

變壓器的外特性是指當(dāng)一次繞組為額定電壓，負載功率因數(shù)一定時，二次繞組端電壓隨二次繞組負載電流變化的關(guān)系曲線，如圖2-19所示。帶純電阻負載時，端電壓下降較??；帶電感性負載時，端電壓下降得較多；帶電容性負載時，端電壓卻有所上升。負載的感性或容性程度增加，端電壓的變化會更大。2．效率效率是指變壓器的輸出有功功率與輸入有功功率之比?？紤]到變壓器是靜止設(shè)備，無轉(zhuǎn)動部分，不存在機械損耗，一般效率都較高(95%以上)。與相差不大，通常采用間接法測出各種損耗再計算效率。變壓器的總損耗包括鐵心損耗和繞組銅損耗，通過試驗?zāi)軠y出和。效率η為η分析上式可知，當(dāng)鐵損耗等于銅損耗時，變壓器效率可達最大值。由于電力變壓器長期接在線路上，總有鐵損耗，但銅損耗卻隨負載(隨季節(jié)、時間而異)變化，不可能一直在滿載下運行，因此鐵損耗小一些對全年效率更有利。技能訓(xùn)練訓(xùn)練項目單相變壓器的簡單操作使用一、任務(wù)目標(biāo)1．認識并檢測單相變壓器。2．學(xué)會單相變壓器的接線和簡單操作方法。二、工具、儀器和設(shè)備1．單相交流可調(diào)電源。2．單相變壓器一臺。3．交流電壓表和交流電流表各兩塊。4．可調(diào)負載電阻一個。5．萬用表一塊。6．導(dǎo)線若干。三、實訓(xùn)過程1．認識、檢測并記錄單相變壓器及相關(guān)設(shè)備的規(guī)格、量程和額定值本次實訓(xùn)操作需要使用如圖2-20所示的可調(diào)交流電源、單相變壓器、交流電壓表、交流電流表和可調(diào)負載電阻等相關(guān)設(shè)備。圖2-20交流電源、電壓電流表、單相變壓器和負載電阻試驗設(shè)備中可提供恒壓三相交流電和可調(diào)壓交流電，但本次實訓(xùn)操作僅需要可調(diào)單相交流電，接線時要注意。電壓調(diào)節(jié)手柄逆時針旋轉(zhuǎn)輸出電壓降低，順時針旋轉(zhuǎn)輸出電壓升高。單相變壓器是實訓(xùn)操作的對象，通電后觀察單相變壓器的輸入，輸出電壓的關(guān)系以及輸入，輸出電流的關(guān)系。交流電壓表、交流電流表是本次實訓(xùn)的測量工具，要注意量程?？烧{(diào)負載電阻可以通過旋轉(zhuǎn)手柄來調(diào)節(jié)阻值的大小，從而改變變壓器電流的大小，開始通電前，電阻值應(yīng)該調(diào)到最大位置，電阻調(diào)節(jié)手柄逆時針旋轉(zhuǎn)阻值增大，順時針旋轉(zhuǎn)阻值減小。在使用上述設(shè)備前，先檢測并記錄它們的規(guī)格、量程和額定值。記錄于表2-1中。表2-1單相變壓器常用設(shè)備初始值及額定值記錄表設(shè)備名稱量程范圍設(shè)備名稱額定值單相可調(diào)交流電源（V）單相變壓器額定容量SN（VA）交流電壓表U1（V）單相變壓器一次繞組電阻額定電壓U1N（V）交流電壓表U2（V）單相變壓器二次繞組額定電壓U2N（V）交流電流表I1（A）單相變壓器一次繞組額定電流I1N（A）交流電流表I2

（A）單相變壓器二次繞組額定電流I2N（A）負載調(diào)節(jié)電阻RL（Ω）單相變壓器一次繞組電阻r1（Ω）單相變壓器二次繞組電阻r2（Ω）2．繪制單相變壓器的工作電路圖根據(jù)單相變壓器的額定值和電源的參數(shù)，設(shè)計繪制單相變壓器的工作電路如圖2-21所示。圖2-21單相變壓器工作電路圖3．連接單相變壓器的工作電路

經(jīng)指導(dǎo)教師認可后，按照所繪制的單相變壓器工作電路圖連接交流電源、單相變壓器、交流電壓表、交流電流表、可調(diào)負載電阻以及開關(guān)，如圖2-22所示。接通交流電源前，務(wù)必將電源輸出電壓調(diào)到最小位置，注意各電壓、電流表的量程，負載電阻的阻值調(diào)到最大位置。圖2-22單相變壓器工作接線4．通電測試變壓器的輸入/輸出電壓關(guān)系先閉合電源開關(guān)S1，接通單相交流電源；再慢慢升高電壓，注意觀察并記錄兩個電壓表的讀數(shù)，直至變壓器的輸入電壓為額定值。在(0.2～1)共讀取7-8組數(shù)據(jù)，記錄于表2-2中。的范圍內(nèi)，表2-2變壓器的輸入/輸出電壓關(guān)系

（V）（V）5．測試變壓器的輸入/輸出電流關(guān)系將變壓器的輸入電壓調(diào)到額定電壓的80%左右。閉合負載開關(guān)S2，慢慢減小負載電阻的阻值，同樣注意觀察并記錄兩個電流表的讀數(shù)，直至變壓器的輸入電流為額定值。在0～的范圍內(nèi)，共讀取7～8組數(shù)據(jù)。記錄于表2-3中。表2-3變壓器輸入/輸出電流關(guān)系

（A）（A）四、注意事項1．變壓器必須接入可調(diào)交流電源，不可直接接入額定電源電壓。2．實訓(xùn)操作過程中，變壓器輸入/輸出的電壓和電流均不允許超過額定值。3．變壓器輸入/輸出的電壓值不同，輸入/輸出的電流值也相差較大，選用電壓表和電流表時要注意合適的量程。4．選用負載電阻時，要注意能承受變壓器的額定輸出電流。負載電阻調(diào)節(jié)時，要注意其阻值不能過小，防止燒壞實訓(xùn)設(shè)備。五、技能訓(xùn)練考核評分記錄表(見表2-4)表2-4技能訓(xùn)練考核評分記錄表序號考核內(nèi)容考核要求配分得分1技能訓(xùn)練的準(zhǔn)備預(yù)習(xí)技能訓(xùn)練的內(nèi)容102儀器、儀表的使用正確使用電壓表、電流表、實驗臺等設(shè)備103觀察和記錄變壓器等設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)記錄結(jié)果正確、觀察速度快204變壓器的接線電路繪制正確、接線速度快305測試變壓器輸入/輸出電壓和電流的關(guān)系通電調(diào)試一次成功，操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量正確306合計得分7否定項發(fā)生重大責(zé)任事故、嚴重違反教學(xué)紀律者得0分8指導(dǎo)教師簽名日期六、技能訓(xùn)練報告1．技能訓(xùn)練項目名稱。2．技能訓(xùn)練的任務(wù)目標(biāo)。3．技能訓(xùn)練所用的工具、儀器和設(shè)備。4．繪制實訓(xùn)的電路圖。5．記錄實訓(xùn)的過程、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)結(jié)果。當(dāng)變壓器的輸入電壓升高時，輸出電壓如何變化?當(dāng)變壓器的負載電阻減小，負載電流時，輸入電流增大如何變化?6．小結(jié)、體會和建議。估算變壓器的輸入功率與輸出功率之間有什么關(guān)系?思考與練習(xí)1．變壓器的基本作用是什么?2．變壓器按照用途不同可以分為哪些類型?3．變壓器的器身由哪些部件所組成？4．變壓器一次繞組的電阻一般很小，為什么在一次繞組上加上額定的交流電壓，線圈不會燒壞？若在一次繞組上加上與交流電壓數(shù)值相同的直流電壓，會產(chǎn)生什么后果？這時二次繞組有無電壓輸出？5．單相變壓器空載運行與負載運行的主要區(qū)別是什么？6．額定電壓為380V/220V的單相變壓器，如果不慎將低壓端接到380V的交流電壓上，會產(chǎn)生什么后果？7．有一臺單相降壓變壓器，其一次側(cè)電壓U1=3000V，二次側(cè)電壓U2=220V。如果二次側(cè)接用一臺P=25Kw的電阻爐，試求變壓器一次繞組電流I1，二次繞組電流I2。任務(wù)二三相變壓器的應(yīng)用

學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解三相變壓器的結(jié)構(gòu)特點。2．熟悉三相變壓器的連接組。3．了解變壓器并聯(lián)運行的條件。4．學(xué)會三相變壓器的接線方法。5．學(xué)會三相變壓器連接組的測試方法。任務(wù)分析現(xiàn)代的電力系統(tǒng)大多是三相制，因而廣泛使用三相變壓器。三相變壓器可由三臺同容量的單相變壓器組成，稱為三相變壓器組。但大部分中小容量的三相變壓器采用三相共有一個鐵心的三相心式變壓器，簡稱三相變壓器。三相變壓器是每個企事業(yè)單位必備的電力設(shè)備，它的工作正常與否直接與企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營相關(guān)。了解三相變壓器的結(jié)構(gòu)和性能特點，正確使用與維護三相變壓器，是電氣技術(shù)人員必備的知識和技能。只有掌握了三相變壓器的基本知識，才能安全可靠地使用它，充分發(fā)揮它的作用。相關(guān)知識一、三相變壓器的組成三相變壓器按照其磁路系統(tǒng)的不同可以由三臺同容量的單相變壓器組成三相變壓器組；也可由三個單相變壓器合成一個三鐵心柱組成三相心式變壓器。三相變壓器組是把三個同容量的變壓器根據(jù)需要將其一次、二次繞組分別接成星形或三角形聯(lián)結(jié)。一般三相變壓器組的一次、二次繞組均采用星形聯(lián)結(jié)，如圖2-23所示。圖2-23三相變壓器組三相變壓器組由于是由三臺變壓器按一定方式聯(lián)結(jié)而成，三臺變壓器之間只有電的聯(lián)系，而各自的磁路相互獨立，互不關(guān)聯(lián)。當(dāng)三相變壓器組一次側(cè)施以對稱三相電壓時，則三相的主磁通也一定是對稱的，三想空載電流也對稱。2.三相心式變壓器三相心式變壓器是由三相變壓器組演變而來的。把三個單相心式變壓器合并成如圖2-24a所示的結(jié)構(gòu)，通過中間心柱的磁通為三相磁通的相量和。當(dāng)三相電壓對稱時，則三相磁通總和，即中間心柱中無磁通通過，可以省略，如圖2-24b所示。為了制造方便和節(jié)省硅鋼片將三相鐵心柱布置在同一平面內(nèi)，演變成為如圖2-24c所示的結(jié)構(gòu)，這就是目前廣泛采用的三相心式變壓器的鐵心。由圖2-24可見，三相心式變壓器的磁路特點為：三相磁路有共同的磁軛，它們彼此關(guān)聯(lián)，各項磁通要借另外兩相的磁通閉合，即磁路系統(tǒng)是不對稱的。但由于空載電流很小，它的不對稱對變壓器的負載運行的影響極小，可忽略不計。圖2-24三相心式變壓器3．兩類變壓器的比較比較上述兩種類型磁路系統(tǒng)的三相變壓器可以看出，在相同的額定容量下，三相心式變壓器較之三相變壓器組具有節(jié)省材料、效率高、價格便宜、維護方便、安裝占地少等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。但是對于大容量變壓器來說，三相變壓器組是由三個獨立的單相變壓器組成，所以在起重、運輸、安裝時可以分開處理，同時還可以降低備用容量，每組只要一臺單相變壓器作為備用就可以了。所以對一些超高壓、特大容量的三相變壓器，當(dāng)制造及運輸有困難時，有時就采用三相變壓器組。二、三相變壓器的繞組聯(lián)結(jié)三相變壓器高、低壓繞組的首端常用U1、V1、W1和u1、v1、w1標(biāo)記,而其末端常用U2、V2、W2和u2、v2、w2標(biāo)記。單相變壓器的高、低壓繞組的首端則用U1、u1標(biāo)記，其末端則用U2、u2標(biāo)記。如表2-5所示。表2-5繞組的首端和末端的標(biāo)記繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點首端末端首端末端高壓繞組U1U2U1、V1、W1U2、V2、W2N低壓繞組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm1．變壓器繞組的極性及其測量（1）變壓器繞組的極性變壓器的一、二次繞組繞在同一個鐵心上，都被同一主磁通所交鏈，故當(dāng)磁通所交鏈，故當(dāng)磁通交變時，將會使得變壓器的一、二次繞組中感應(yīng)出的電動勢之間有一定的極性關(guān)系，即當(dāng)同一瞬間一次側(cè)繞組的某一端點的電位為正時，二次側(cè)繞組也必有一個端點的電位為正，這兩個對應(yīng)的端點，我們稱為同極性端或同名端，通常用符號“?”表示。(a)同相位(b)反相位圖2-25變壓器的兩種不同標(biāo)記法圖2-25a中所示變壓器一、二次繞組的繞向相同，引出端的標(biāo)記方法也相同（同名端均在首端）。由于一、二次繞組中的電勢與是同一主磁通產(chǎn)生的，它們的瞬時方向相同，所以一、二次繞組電勢與（或電壓）是相同的，其相位關(guān)系可以用相量與表示。如果一、二次繞組的繞向相反，如圖2-25b所示，但出線標(biāo)記仍不變，由圖可見：在同一瞬時，一次繞組感應(yīng)電勢的方向從U1到U2，二次繞組感應(yīng)電勢的方向則是從u2到u1，即與反相，其相位關(guān)系同樣可以用相量與表示。（2）變壓器同名端的判定對一臺變壓器其繞組已經(jīng)過浸漆處理，并且安裝在封閉的鐵殼內(nèi)，因此無法辨認其同名端。變壓器同名端的判定可用實驗的方法進行測量，測定的方法主要有直流法和交流法兩種。1)直流測量法：測定變壓器同名端的直流法如圖2-26所示。用1.5V或3V的直流圖2-26測定同名端的直流法

圖2-27測定同名端的交流法電源，按圖中所示進行連接，直流電源接在高壓繞組上，而直流電壓表接在低壓繞組的兩端。當(dāng)開關(guān)S閉合瞬間，高壓繞組N1、低壓繞組N2分別產(chǎn)生電動勢e1和e2。若電壓表的指針向正方向擺動，則說明e1和e2同方向。則此時U1和u1、U2和u2為同名端。若電壓表的指針向反方向擺動，則說明e1和e2反方向。則此時U1和u2、u1

和U2為同名端。2）交流測量法：測定變壓器同名端的交流法如圖2-27所示。圖中將變壓器一、二次繞組各取一個接線端子連接在一起，如圖中的接線端子2和4，并且在一個繞組上（圖中為N1繞組）加一個較低的交流電壓U12，再用交流電壓表分別測量出U12、U13、U34各個電壓值，如果測量結(jié)果為：U13=U12–U34，則說明變壓器一、二次繞組N1、N2為反極性串聯(lián)，由此可知，接線端子1和接線端子3為同名端。若測量結(jié)果為U13=U12+U34，則接線端子1和接線端子4為同名端。2．三相變壓器繞組的連接方法在三相電力變壓器中，不論是高壓繞組，還是低壓繞組我國均采用星形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)兩種方法。三相電力變壓器的星形聯(lián)結(jié)是把三相繞組的末端U2、V2、W2（或u2、v2、w2）聯(lián)接在一起，而把它們的首端U1、V1、W1（或u1、v1、w1）分別用導(dǎo)線引出接三相電源，構(gòu)成星形聯(lián)結(jié)（Y接法）用字母“Y”或“y”表示，如圖2-28a圖所示。圖2-28三相繞組連接方法

三相電力變壓器的三角形聯(lián)結(jié)是把一相繞組的首端和另外一相繞組的末端連接在一起，順次連接成為一閉合回路，然后從首端U1、V1、W1（或u1、v1、w1）分別用導(dǎo)線引出接三相電源，如圖2-28b、c圖所示。其中圖2-28b的三相繞組按U2W1、W2V1、V2U1的次序連接，稱為逆序（逆時針）三角形聯(lián)結(jié)。而圖2-28c的三相繞組按U2V1、W2U1、V2W1的次序連接，稱為順序（順時針）三角形聯(lián)結(jié)，用字母“D”或“d”表示。三相變壓器一、二次繞組不同接法的組合有：Y,y；YN,d；Y,yn；D,y；D,d等，其中最常用的組合形式有三種，即Y,yn；YN,d和Y,d。不同形式的組合，各有優(yōu)缺點。對于高壓繞組來說，接成星形最為有利，因為它的相電壓只有線電壓的，當(dāng)中性點引出接地時，繞組對地的絕緣要求降低了。圖2-29Y,y0聯(lián)結(jié)組

圖2-30Y,y6聯(lián)結(jié)組大電流的低壓繞組，采用三角形聯(lián)結(jié)可以使導(dǎo)線截面比星形聯(lián)結(jié)時小，方便于繞制，所以大容量的變壓器通常采用Y,d或YN,d聯(lián)結(jié)。容量不太大而且需要中性線的變壓器，廣泛采用Y,yn聯(lián)結(jié)，以適應(yīng)照明與動力混合負載需要的兩種電壓。3．三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別三相電力變壓器其不同的接法中一次繞組的線電壓與二次繞組線電壓之間的相位關(guān)系是不同的，這就是所謂的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別。其不僅與繞組的同名端和首末端的標(biāo)記有關(guān)，而且還與三相繞組的聯(lián)結(jié)方式有關(guān)。在標(biāo)志三相變壓器的一、二次繞組線電勢的相位關(guān)系時，用時鐘表示法進行表示，即規(guī)定一次繞組線電勢為長針，永遠指向時間“12點”，二次繞組線電勢為短針，它指向時間上的幾點，則該數(shù)字為三相變壓器聯(lián)結(jié)組別的標(biāo)號。（1）Y，y聯(lián)結(jié)組。如圖2-29a所示為三相變壓器Y，y聯(lián)結(jié)時的接線圖。圖中變壓器一、二次繞組均采用星形聯(lián)結(jié)，并且一、二次繞組的首端都為同名端，故一、二次側(cè)相互對應(yīng)的相電動勢之間相位相同，因此一、二次側(cè)的線電動勢之間的相位也相同，如圖2-29b所示。這時，如果把指向時間的“12”點，則二次繞組線電動勢組別為“0”，用Y，y0來表示，如圖2-29c所示。若將圖2-30的聯(lián)結(jié)組中變壓器一、二次繞組的非同名端作為首端，如圖2-30a所示，這時變壓器一、二次側(cè)對應(yīng)相的相電動勢正好相反，則線電動勢也指向“12”點，是為零點，因此其聯(lián)結(jié)則指向時間的“6”點，因此其聯(lián)結(jié)組別為“6”，用Y，y6來表示，如圖2-30c所示。（2）Y,d聯(lián)結(jié)組。如圖2-31a所示，三相變壓器一次繞組為星形聯(lián)結(jié)，二次繞組為三角形聯(lián)結(jié)，且一、二次繞組的同名端標(biāo)為首端。二次繞組按照u1→v2→v1→w2→w1→u2→u1的逆序依次聯(lián)結(jié)成為三角形。這時變壓器一、二次側(cè)對應(yīng)相的相電動勢也同相位，但線電動勢與的相位差為330О，如圖2-31b所示。當(dāng)指向時間的“12”點時，則指向時間的“11”點，即超前30度，因此其聯(lián)結(jié)組別為“11”，用Y,d11表示，如圖2-31c所示。圖2-31Y,d11聯(lián)結(jié)組

圖2-32Y,d1聯(lián)結(jié)組若將變壓器二次繞組的三角形聯(lián)結(jié)改為u1→w2→w1→v2→v1→u2→u1的順序聯(lián)結(jié)，變壓器的一次繞組仍采用星形聯(lián)結(jié)，如圖2-32a所示。這時變壓器的一、二次繞組對應(yīng)相的相電動勢也同相，但線電動勢與的相位差為30度，如圖2-32b所示。當(dāng)相量指向時間的“12”點時，則相量指向時間的“1”點，滯后30度，因此其聯(lián)結(jié)組別為“1”，用Y，d1表示，如圖2-32c所示。不論是Y，y聯(lián)結(jié)組還是Y，d聯(lián)結(jié)組，如果一次繞組的三相標(biāo)記不變，把二次繞組的三相標(biāo)記u、v、w順序改為w、u、v（相序不變），則二次側(cè)的各線電動勢相量將分別轉(zhuǎn)過120О，相當(dāng)于轉(zhuǎn)過4個鐘點；若改標(biāo)記為v、w、u，則相當(dāng)于轉(zhuǎn)過8個鐘點。因而對Y，y聯(lián)結(jié)而言，可得0、4、8、6、10、2等六個偶數(shù)聯(lián)結(jié)組別；對Y，d聯(lián)結(jié)而言，可得11、3、7、5、9、1等六個奇數(shù)聯(lián)結(jié)組別，讀者可根據(jù)相量法自行分析。三相電力變壓器聯(lián)結(jié)組的種類很多，為了制造和運行方便的需要，我國規(guī)定了Y,yn0；Y,d11；YN,d11；YN,y0；和Y,y0等五種作為三相電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。其中前三種應(yīng)用最為廣泛，Y，yn0用于容量不大的三相配電變壓器，其低壓側(cè)電壓為400~230V，可兼供動力和照明的混合負載。Y，d11聯(lián)結(jié)組別主要用于變壓器二次側(cè)電壓超過400V的線路，其二次側(cè)接成為三角形，主要是對變壓器的運行有利。YN，d11的變壓器聯(lián)結(jié)組別主要用于高壓輸電線路。三、變壓器的并聯(lián)運行現(xiàn)代發(fā)電站和變電所中，常采用多臺變壓器并聯(lián)運行的方式。變壓器的并聯(lián)運行是指兩臺或兩臺以上變壓器的一次繞組和二次繞組分別并聯(lián)起來，接到輸入和輸出的公共母線上，同時對負載供電，如圖2-33所示。圖2-33變壓器的并聯(lián)運行

圖2-34Y,yn0與Y,d11的電位差1．變壓器并聯(lián)運行的優(yōu)點(1)提高供電的可靠性。如果某臺變壓器發(fā)生故障，可把它從電網(wǎng)切除，進行維修，電網(wǎng)仍能繼續(xù)供電。(2)可根據(jù)負載的大小，調(diào)整運行變壓器的臺數(shù)，使工作效率提高。(3)可以減少變壓器的備用量和初次投資，隨著用電負荷的增加，分期分批安裝新的變壓器。2．變壓器理想的并聯(lián)運行(1)空載時，各變壓器之間無環(huán)流，每臺變壓器的空載電流都為零。(2)負載時，各變壓器所分擔(dān)的負載電流與它們的容量成正比。(3)各變壓器的負載電流同相位。3．變壓器理想并聯(lián)運行的條件為了實現(xiàn)理想的并聯(lián)運行，各臺參與并聯(lián)運行的變壓器必須滿足以下條件:(1)各變壓器輸入/輸出的額定電壓相等，即變比相等。如果變比不相等，則并聯(lián)運行的幾臺變壓器的二次繞組空載電壓也不相等，各臺變壓器的二次繞組之間將產(chǎn)生環(huán)流，即電壓高的繞組向電壓低的繞組供電，引起很大的銅損耗，導(dǎo)致繞組過熱或燒毀。(2)各變壓器的連接組別相同。如果連接組別不同，則并聯(lián)運行的各臺變壓器輸出電壓的大小相等，相位卻不相同，它們二次電壓的相位差至少差30°，這樣在一次繞組和二次繞組中將產(chǎn)生極大的環(huán)流，這是絕對不允許的。如果兩臺變壓器并聯(lián)運行，一臺為Y,yn0連接組，另一臺為Y,dll連接組，則在兩臺變壓器二次繞組之間產(chǎn)生電位差，如圖2-34所示。

在數(shù)值上超過額定輸出電壓的50%，將在兩臺變壓器的二次繞組中產(chǎn)生一個很大的環(huán)流，在短時間內(nèi)燒毀變壓器的繞組。(3)各變壓器的短路電壓相等。由于并聯(lián)運行各臺變壓器的負荷與對應(yīng)的短路電壓值成反比，短路電壓值大的變壓器承擔(dān)的負荷小，不能充分發(fā)揮作用；短路電壓值小的變壓器承擔(dān)的負荷大，很容易過載。實際的變壓器在并聯(lián)運行中，并不要求變比絕對相等，誤差在±0.5%以內(nèi)是允許的，所形成的環(huán)流不大；也不要求短路電壓值絕對相等，但誤差不能超過10%，否則容量分配不合理；只有變壓器的連接組別一定要相同，這是變壓器并聯(lián)運行首先要滿足的條件。并聯(lián)運行的各臺變壓器容量差別越大，離開理想并聯(lián)運行的可能性就越大，所以在并聯(lián)運行的各臺變壓器中，最大容量與最小容量之比不宜超過3:1，最好是同規(guī)格、同型號的變壓器進行并聯(lián)運行。技能訓(xùn)練訓(xùn)練項目測定單相變壓器的極性和三相變壓器的連接組一、任務(wù)目標(biāo)1．測定單相變壓器的極性和連接組。2．學(xué)會三相變壓器的丫接法和Δ接法。3．測定三相變壓器Yy接法的連接組。4．測定三相變壓器Yd接法的連接組。二、工具、儀器和設(shè)備1．三相交流可調(diào)電源。2．三相變壓器組一套。3．交流電壓表兩塊。4．萬用表一塊。5．導(dǎo)線若干。三、實訓(xùn)過程1．測定單相變壓器的極性和連接組（1）繪制測定變壓器極性的電路圖根據(jù)一次繞組和二次繞組同名端的性質(zhì)，繪制測試變壓器中兩個繞組同極性端的電路圖。將變壓器一次繞組和二次繞組的首末端分別標(biāo)記為U1、U2和u1、u2。圖2-35所示為測試變壓器同名端的參考電路。圖2-35測定變壓器極性的原理圖圖2-36測定變壓器極性的工作接線(3)通電測試變壓器的同名端先閉合電源開關(guān)S1，接通單相交流電源；再慢慢升高電壓直至左右，讀取電壓表PV2的數(shù)值測取Ul與ul兩端的電壓，用萬用表，將結(jié)果記錄于表2-6中。表2-6測定單相變壓器的極性和連接組測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果（V）（V）（V）同名端：連接組別：若=-，則端點Ul與ul為同名端，屬于IiO連接組。若=+，則端點Ul與u2為同名端，屬于Ii6連接組。2．測定三相變壓器Yy接法的連接組(1)繪制檢驗三相變壓器Y,y0連接組的電路圖測試三相變壓器Y,y0連接組的參考電路如圖2-37所示。圖2-37檢驗三相變壓器Y,y0連接組的電路原理圖和電動勢相量圖(2)連接Y,y0接法連接組的電路圖按照所繪制的電路原理圖連接交流電源、三相變壓器組和開關(guān)。將一次繞組和二次繞組的兩個首端用導(dǎo)線連在一起，成為等電位點，如圖2-38所示。接通交流電源前，將電源輸出電壓調(diào)到最小位置。圖2-38檢驗三相變壓器Y,y0連接組的工作接線(3)通電測試三相變壓器Y,y0連接組先閉合電源開關(guān)S1，接通三相交流電源，再慢慢升高電壓直至，用萬用表測取及，將結(jié)果記錄于表2-7中。表2-7測試三相變壓器Y,y0連接組實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)（V）（V）（V）（V）（V）（V）（V）

（V）根據(jù)Y,y0連接組的電動勢相量圖可知:==（）=式中為線電壓之比。若用兩式計算出的電壓基本相等，則表示繞組連接正確，屬Y,y0連接組。的數(shù)值與實驗測得的數(shù)值(4)繪制檢驗三相變壓器Y,y6連接組的電路圖

測試三相變壓器Y,y6連接組的參考電路如圖2-39所示。圖2-39檢驗三相變壓器Y,y6連接組的電路原理圖和電動勢相量圖(5)接線并通電測試三相變壓器Y,y6連接組與測試Y,y0連接組一樣，按照繪制的電路原理圖接線，接通交流電源后，用萬用表測量的電壓值，將結(jié)果記錄于表2-8中。注意萬用表的量程，從相量圖可知，Y,y6連接組測得的電壓值較高。表2-8測試三相變壓器Y,y6連接組實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)（V）（V）（V）（V）（V）（V）（V）

（V）根據(jù)Y,y6連接組的電動勢相量圖可知:==（）=若用兩式計算出的電壓基本相等，則表示繞組連接正確，屬Y,y6連接組。的數(shù)值與實驗測得的數(shù)值3．測定三相變壓器Yd接法的連接組(1)繪制檢驗三相變壓器Y,d11連接組的電路圖測試三相變壓器Y,d11連接組的參考電路如圖2-40所示。圖2-40檢驗三相變壓器Y,d11連接組的電路原理圖和電動勢相量圖(2)連接Y,dl1接法連接組的工作電路按照所繪制的電路原理圖連接交流電源、三相變壓器組和開關(guān)。將一次繞組和二次繞組的兩個首端用導(dǎo)線連在一起，成為等電位點，如圖2-41所示。接通交流電源前，將電源輸出電壓調(diào)到最小位置。圖2-41檢驗三相變壓器Y,d11連接組的工作接線(3)通電測試三相變壓器Y,dl1連接組先閉合電源開關(guān)S1，接通三相交流電源，再慢慢升高電壓直至，用萬用表測取、、、、的電壓值，將結(jié)果記錄于表2-9中。表2-9測試三相變壓器Y,dl1連接組實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)（V）（V）（V）（V）（V）（V）（V）（V）根據(jù)Y,dl1連接組的電動勢相量圖可知:===若用兩式計算出的電壓、、的數(shù)值與實驗測得的數(shù)值基本相等，則表示繞組連接正確，屬Y,dl1連接組。(4)繪制檢驗三相變壓器Y,d5連接組的電路圖測試三相變壓器Y,d5連接組的參考電路如圖2-42所示。圖2-42檢驗三相變壓器Y,d5連接組的電路原理圖和電動勢相量圖(5)接線并通電測試三相變壓器Y,d5連接組與測試Y,d11連接組一樣，按照繪制的電路原理圖接線，接通交流電源后，用萬用表測量、、、、、的電壓值，將結(jié)果記錄于表2-10中。注意萬用表的量程，從相量圖可知，Y,d5連接組測得的電壓值較高。表2-10測試三相變壓器Y,d5連接組實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)（V）（V）（V）（V）（V）（V）（V）（V）根據(jù)Y,d5連接組的電動勢相量圖可知:===若用兩式計算出的電壓、、的數(shù)值與實驗測得的數(shù)值基本相等，則表示繞組連接正確，屬Y,d5連接組。四、注意事項1．變壓器必須接入可調(diào)交流電源，不可直接施加額定電源電壓。2．在檢驗三相變壓器Yd接法的連接組時，特別要注意Δ接法的正確性，否則會引起短路的危險?？梢园薛そ臃ǖ娜嗬@組先接成開口的Δ，慢慢升高電壓，用電壓表測試開口處的電壓值，當(dāng)電壓值為零時，就可以確定Δ接法是正確的。3．在實訓(xùn)過程中，應(yīng)注意電壓表量程的選擇。特別是測試Y,y6和Y,d5連接組的變壓器時，所測得的電壓值很高。4．每次更改接線時，都要在斷電的情況下進行，不許帶電操作。五、技能訓(xùn)練考核評分記錄表(見表2-11)表2-11技能訓(xùn)練考核評分記錄表序號考核內(nèi)容考核要求配分得分1技能訓(xùn)練的準(zhǔn)備預(yù)習(xí)技能訓(xùn)練的內(nèi)容102儀器、儀表的使用正確使用電壓表、電流表、實驗臺等設(shè)備103變壓器的接線電路繪制正確、接線速度快204測試變壓器的Yy連接組通電調(diào)試一次成功，操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量正確305測試變壓器的Yd連接組通電調(diào)試一次成功，操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量正確306合計得分7否定項發(fā)生重大責(zé)任事故、嚴重違反教學(xué)紀律者得0分8指導(dǎo)教師簽名日期六、技能訓(xùn)練報告1．技能訓(xùn)練項目名稱。2．技能訓(xùn)練的任務(wù)目標(biāo)。3．技能訓(xùn)練所用的工具、儀器和設(shè)備。4．繪制實訓(xùn)的電路圖。5．記錄實訓(xùn)的過程、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)結(jié)果。6．小結(jié)、體會和建議。思考與練習(xí)1．什么叫三相變壓器組?什么叫三相心式變壓器?相應(yīng)的空載電流有什么特點?2．什么叫三相變壓器的連接組?國際上規(guī)定變壓器的連接組用什么方法表示?3．變壓器中的兩個繞組串聯(lián)或并聯(lián)時，其同名端應(yīng)該分別如何相連？4．畫出三相變壓器Y,yn4連接組的三相繞組接線圖和相量圖。5．畫出三相變壓器YN,d5連接組的三相繞組接線圖和相量圖。6．國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，單相、三相電力變壓器分別有哪幾種連接組別?分別應(yīng)用于什么場合？7．變壓器并聯(lián)運行有什么優(yōu)缺點?應(yīng)具備哪些條件?8．如何測試單相變壓器一次繞組和二次繞組的同名端?9．如何測試三相變壓器的連接組別?10．連接三相變壓器三相繞組時，如果同名端或首末端接錯，有什么危險?任務(wù)三特種變壓器的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解自耦變壓器的特點和應(yīng)用場合。2．熟悉電壓互感器和電流互感器的用途和使用注意事項。3．了解電焊變壓器的性能和結(jié)構(gòu)特點。任務(wù)分析在一些特殊的場合對變壓器有一些特殊的要求。將普通變壓器的結(jié)構(gòu)和性能作一定的改進以適應(yīng)不同的要求就形成了特種變壓器。作為一名電氣技術(shù)人員，在進行電氣設(shè)備的試驗時，經(jīng)常會用到根據(jù)自耦變壓器原理做成的調(diào)壓變壓器；在測量高電壓和大電流時，往往借助于電壓互感器和電流互感器；電焊變壓器(即交流電焊機)也是我們常見的電氣作業(yè)工具。因此，學(xué)習(xí)特種變壓器的相關(guān)知識和了解使用注意事項，是很有必要的。本任務(wù)主要介紹幾種常用特種變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點和使用注意事項。相關(guān)知識一、自耦變壓器1．自耦變壓器的工作原理前面介紹的普通雙繞組變壓器其一、二次繞組之間互相絕緣，各繞組之間只有磁的耦合而沒有電的直接聯(lián)系。自耦變壓器是將一、二次繞組合成一個繞組，其中一次繞組的一部分兼做二次繞組，它的一、二次繞組之間不僅有磁耦合，而且還有電的直接聯(lián)系。如圖2-43所示。其中N1為自耦變壓器一次繞組的匝數(shù)，N2為自耦變壓器二次繞組的匝數(shù)。圖2-43自耦變壓器工作原理自耦變壓器與前面介紹的變壓器一樣，也是利用電磁感應(yīng)原理來進行工作。當(dāng)在自耦變壓器的一次繞組U1、U2兩端加上交變電壓U1后，將會在變壓器的鐵心中產(chǎn)生交變的磁通，同時在自耦變壓器的一、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1、E2。由此可得自耦變壓器的電壓比K為由上式可知，只要改變自耦變壓器的匝數(shù)N2，則可調(diào)節(jié)其輸出電壓的大小。2．自耦變壓器的特點

自耦變壓器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省用銅量、其效率比一般變壓器高等優(yōu)點。其缺點是一次側(cè)、二次側(cè)電路中有電的聯(lián)系，可能發(fā)生把高電壓引入低壓繞組的危險，很不安全，因此要求自耦變壓器在使用時必須正確接線，且外殼必須接地，并規(guī)定安全照明變壓器不允許采用自耦變壓器結(jié)構(gòu)形式。變壓器的變壓比一般不能選擇過大，在實際應(yīng)用中，要求自耦變壓器的電壓比一般不超過1.5~2.0。低壓小容量的自耦變壓器，其二次繞組的接頭C常做成沿線圈自由滑動的觸頭，它可以平滑地調(diào)節(jié)自耦變壓器的二次繞組電壓，這種自耦變壓器稱為自耦調(diào)壓器。為了使滑動接觸可靠，這種自耦變壓器的鐵心做成圓環(huán)形，在鐵心上繞組均勻分布，其滑動觸點由碳刷構(gòu)成，調(diào)節(jié)滑動觸點的位置既可改變輸出電壓的大小，自耦調(diào)壓器的外形圖和電路原理圖如圖2-44所示。圖2-44自耦調(diào)壓器

二、電壓互感器電壓互感器屬于儀用互感器的范疇，如圖2-45所示。主要用來與儀表和繼電器等低壓電器組成二次回路，對一次回路進行測量、控制、調(diào)節(jié)和保護。在電工測量中主要用來按比例變換交流電壓。圖2-45電壓互感器電壓互感器的結(jié)構(gòu)形式與工作原理和單相降壓變壓器基本相同，如圖2-46所示。圖2-46電壓互感器外形與電路圖

電壓互感器的一次繞組匝數(shù)為N1，其繞組匝數(shù)較多，與被測電路進行并聯(lián)；電壓互感器的二次繞組匝數(shù)為N2，其繞組匝數(shù)較少，與電壓表進行并聯(lián)。其電壓比為一般標(biāo)在電壓互感器的銘牌上，只要讀出電壓互感器二次側(cè)電壓表的讀數(shù)，則被測電壓為通常電壓互感器二次繞組的額定電壓均選用為100V。為讀數(shù)方便起見，儀表按一次繞組額定值刻度，這樣可直接讀出被測電壓值。電壓互感器的額定電壓等級有6000/100V、10000/100V等。使用電壓互感器時必須注意以下事項：（1）電壓互感器的二次繞組在使用時絕不允許短路。如二次繞組短路，將產(chǎn)生很大的短路電流，導(dǎo)致電壓互感器燒壞。（2）為保證操作人員的安全，電壓互感器的鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地。（3）電壓互感器具有一定的額定容量，在使用時，二次側(cè)不宜接入過多的儀表，否則超過電壓互感器的定額，使電壓互感器內(nèi)部阻抗壓降增大，影響測量的精確度。三、電流互感器電流互感器也屬于儀用互感器的范疇，如圖2-47所示。同樣用來與儀表和繼電器等低壓電器組成二次回路，對一次回路進行測量、控制、調(diào)節(jié)和保護。在電工測量中主要用來按比例變換交流電流。圖2-47電流互感器電流互感器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理和單相變壓器相類似，如圖2-48所示。圖2-48電流互感器外形與電路圖電流互感器的一次繞組N1串聯(lián)在被測的交流電路中，導(dǎo)線粗，匝數(shù)少；電流互感器的二次繞組N2導(dǎo)線細，匝數(shù)多，一般與電流表、電度表或功率表的電流線圈串聯(lián)構(gòu)成閉合回路。根據(jù)變壓器的工作原理，可得式中為電流互感器的額定電流比，一般標(biāo)在電流互感器的銘牌上，如果測得電流互感器二次繞組的電流表讀數(shù)I2，則一次電路的被測電流為通常電流互感器二次繞組的額定電流均選用為5A。當(dāng)與測量儀表配套使用時，電流表按一次側(cè)的電流值標(biāo)出，即從電流表上直接讀出被測電流值。電流互感器額定電流等級有100/5A，500/5A，2000/5A等，讀作“一百比五”或讀作“一百過五”。使用電流互感器時，需注意以下事項：（1）電流互感器的二次側(cè)絕不允許開路。因為如果二次側(cè)開路，則電流互感器處于空載運行狀態(tài)，這時電流互感器一次繞組通過的電流就成為勵磁電流，使鐵心中的磁通和鐵耗猛增，導(dǎo)致鐵心發(fā)熱燒壞繞組；另外電流互感器產(chǎn)生的很大的磁通將在二次繞組中感應(yīng)出很高的電壓，危及人身安全或破壞繞組絕緣。因此在二次繞組中裝卸儀表時，必須先將二次繞組短路。（2）電流互感器的二次側(cè)必須可靠接地，以保證工作人員及設(shè)備的安全。電工常用的鉗形電流表實際上就是電流互感受器與電流表的組合，如圖2-49所示。通過改變二次線圈的匝數(shù)，得到不同的測量量程。圖2-49鉗形電流表

圖2-50交流弧焊機

四、電焊變壓器交流弧焊機具有結(jié)構(gòu)簡單、使用年限長、維護方便、效率高、節(jié)省電能和材料、焊接時不產(chǎn)生磁偏吹等優(yōu)點，因此得到廣泛應(yīng)用，如圖2-50所示。交流弧焊機從結(jié)構(gòu)上來看，本質(zhì)上就是一臺特殊的降壓變壓器，通稱為電焊變壓器。為了保證電焊的質(zhì)量和電弧的穩(wěn)定燃燒，對電弧變壓器有如下幾點要求：（1）電焊變壓器應(yīng)具有60~75V的空載電壓，以保證容易起弧，為了操作者的安全，電壓一般不超過85V。（2）電焊變壓器應(yīng)具有迅速下降的外特性，以適應(yīng)電弧特性的要求。（3）為了適應(yīng)不同的焊件和不同的焊條，還要求能夠調(diào)節(jié)焊接電流的大小。（4）短路電流不應(yīng)過大，一般不超過額定電流的兩倍，在工作中電流要比較穩(wěn)定，以免損壞電焊機。為了滿足上述要求，電焊變壓器必須具有較大的阻抗，而且可以進行調(diào)節(jié)。電焊變壓器的一、二次繞組一般分裝在兩個鐵心柱上，使繞組的漏抗比較大。改變漏抗的方法很多，常用的有磁分路法和串聯(lián)可變電抗法。目前國內(nèi)生產(chǎn)的交流弧焊機品種很多，其結(jié)構(gòu)多種多樣，但基本原理大致相同，下面以BX1系列交流弧焊機為例介紹其基本結(jié)構(gòu)及工作原理。BX1系列交流弧焊機為單相磁分路式降壓變壓器。如圖2-51a所示，中間為可動鐵心，兩邊為固定鐵心，鐵心窗口高而寬，以增大變壓器的漏抗。一次側(cè)為筒形繞組裝在一個鐵心柱上，二次繞組分成兩部分，一部分裝在一次繞組外面，另一部分兼作電抗線圈裝在另一側(cè)固定鐵心柱上。圖2-51磁分路動鐵心式交流弧焊機原理示意圖BX1系列交流弧焊機電路接線如圖2-51b所示。交流電焊機空載時，由于無焊接電流通過，電抗線圈不產(chǎn)生電壓降，故形成較高的空載電壓，便于引弧。焊接時，二次繞組有焊接電流通過，同時在鐵心內(nèi)產(chǎn)生磁通，該磁通經(jīng)過可動鐵心又回到二次繞組構(gòu)成回路，該磁通成為漏磁通，可動鐵心成為漏磁通的閉合回路。由于鐵心磁阻很小，因此漏磁通很大。因漏磁通在二次繞組內(nèi)感應(yīng)出一個反電動勢，所以電壓就下降。短路時，二次電壓幾乎全部被反電動勢抵消，這樣就限制了短路電流，獲得下降的外特性。BX1系列交流弧焊機兩側(cè)裝有接線板，其中焊機一側(cè)為一次側(cè)接線板，而另一側(cè)為二次側(cè)接線板。焊接電流的調(diào)節(jié)有粗調(diào)和細調(diào)兩種。粗調(diào)是靠更換二次側(cè)接線板的連接片位置，從而改變二次繞組和電抗線圈的匝數(shù)來實現(xiàn)的。細調(diào)則是通過轉(zhuǎn)動交流電焊機中部的手柄，從而改變動鐵心的位置，即改變漏磁分路的大小。當(dāng)可動鐵心遠離固定鐵心時，漏磁減小，焊接電流增加；反之，當(dāng)可動鐵心靠近固定鐵心時，漏磁增大，焊接電流減小。思考與練習(xí)作業(yè):341．自耦變壓器有什么特點？2．自耦變壓器主要應(yīng)用于什么場合，有何優(yōu)缺點？3．電壓互感器運行時，為什么二次繞組不允許開路？4．用電流變比=40的電流互感器來擴大5A電流表的量程，其電流表讀數(shù)為3.6A，求被測電路的實際電流是多少？5．在使用電壓互感器和電流互感器時應(yīng)分別注意哪些事項？6．電焊變壓器有哪些性能特點？任務(wù)四變壓器的維護與故障分析處理學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解變壓器檢查、維護的項目和內(nèi)容。2．熟悉變壓器常見故障的分析處理方法。3．初步具備修理變壓器常見故障的能力