《电机与变压器》教案.doc

电机与变压器第四版教材教案XX市XX学校XX教研室 使用班级 XX级X班 XXX教室绪论 一 电机在电能产生、传输、转换中的作用电能在产生、传输、使用上拥有诸多的优势，这个过程中，电机起了关键性的作用。电动机的作用是将电能转换为机械能。现代各种生产机械都广泛应用电动机来驱动。二、电能的产生发电机：其他形式的能转化为电能火力发电：燃料的化学能 水和水蒸气的内能 发电机转子的机械能 电能 水力发电： 水的机械能 水轮机的机械能 发电机转子的机械能 电能 核能发电： 核能 水和蒸汽的内能 发电机转子的机械能 电能 三、变压器在电能的传输中的作用1.减小输电线电阻的方法来提高电能的传输效率，有色金属消耗大，安全系数低。2.提高输电电压，有色金属消耗小，输电成本较低，安全系数高，故广泛使用。四、电动机在电能的使用上的优点三相异步电动机具有高效、节能、性能好、振动小、噪音低、寿命长、可靠性高、维护方便、启动转矩大等优点。五、电机发展概况蒸汽机启动了18世纪第一次产业革命以后,19世纪末到20世纪上半叶电机又引发了第二次产业革命,使人类进入了电气化时代。20世纪下半叶的信息技术引发了第三次产业革命。发展趋势：高密度、高效率、轻量化、低成本、宽调速。第一单元变压器的分类、结构和原理教学目的与要求：熟悉变压器的分类、结构、用途。掌握变压器工作原理，理解变压器空载试验和短路试验的目的、方法。教学重点：变压器结构、原理、阻抗变换、外特性、损耗与效率。教学难点：变压器原理分析、电压方程式、效率分析。教学内容与步骤： 课题一变压器的分类和用途 变压器是一种能够改变交流电压的设备。除了用于改变电压之外，变压器还用于变换交流电流、变换阻抗以及相位等。 变压器的种类很多，分类方法也很多。电压在35kv及以下，容量在5500kVA称为小型变压器，6306300kVA称为中型变压器。 2.大型变压器。电压在110kV及以下，容量为800063000kVA的变压器。 3.特大型变压器。电压在220kV及以上，容量为3150kVA及以上的变压器。按用途可以把变压器分为 1.电力变压器：( 1)升压变压器（2）降压变压器（3）配电变压器（4）联络变压器。（5）厂用或所用变压器。2.仪用变压器。诸如电流互感器、电压互感器，作为测量和保护装置。 3.电炉变压器。特点是输出电压低，限制短路状态下的工作电流。 4.试验变压器。特点是输出电压很高，可以高达100万伏，而电流很小，用于电气设备和绝缘材料的工频耐压试验。 5.整流变压器。一次侧输入交流，二次侧输出直流。用于需要直流电源的情况。 6.调压变压器。有自耦式调压变压器、感应式调压变压器和移圈式调压变压器等。 7.矿用变压器（防爆变压器）。 8.其他变压器。 按相数可以把变压器分为 1.单相变压器。用于单相负载或三相变压器组。 2.三相变压器。用于三相负载。 课题二变压器的结构与冷却方式 一、 变压器的结构变压器油箱 分接开关 绝缘套管 测温装置 气体继电器（瓦斯继电器）1、变压器绕组（线圈） ： 绕组是变压器的电路部分，用绝缘铜线或铝线绕制而成 。绕组的作用是电流的载体，产生磁通和感应电动势。 高压绕组：工作电压高的绕组； 低压绕组：工作电压低的绕组。绕组有同心式和交叠式。同心式绕组：高低压绕组在同一芯柱上同芯排列，低压绕组在里，高压绕组在外，便于与铁芯绝缘，结构较简单。交叠式绕组：高低压绕组分成若干部分形似饼状的线圈，沿芯柱高度交错套装在芯柱上。2、变压器铁心： 1）变压器铁心材料 铁心是变压器磁路的主体，变压器铁心分为铁心柱和铁轭，铁心柱上套装绕组，铁轭的作用是使磁路闭合。为减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，提高铁心导磁能力，铁心采用含硅量约为5%，厚度为0.35mm或0.5mm，两面涂绝缘漆或氧化处理的硅钢片叠装而成。2）变压器铁心结构 变压器铁心分为心式结构和壳式结构。（1）心式变压器：心式变压器的原、副绕组套装在铁心的两个铁心柱上，如下图所示。结构简单，电力变压器均采用心式结构。（2）壳式变压器：壳式变压器的铁心包围绕组的上下和侧面。制造复杂，小型干式变压器多采用。二、变压器的冷却方式变压器的ONAN 冷却方式为内部油自然对流冷却方式，即通常所说的油浸自冷式。变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的; 由于油浸变压器还分为油箱内部冷却方式和油箱外部冷却方式，因此油浸变压器的冷却方式是由四个字母代号表示的。第一个字母：与绕组接触的冷却介质。O-矿物油或燃点大于 300的绝缘液体; K-燃点大于 300的绝缘液体;L-燃点不可测出的绝缘液体;第二个字母：内部冷却介质的循环方式。N-流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流循环;F-冷却设备中的油流是强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环; D-冷却设备中的油流是强迫循环.第三个字母：外部冷却介质。 A-空气; W-水;第四个字母：外部冷却介质的循环方式。N-自然对流; F-强迫循环.1、油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。2、油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%35%。3、强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。三、变压器的主要附件1.气体继电器（瓦斯继电器）：装在变压器的油箱和储油柜间的管道中，主要保护装置。内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板。当变压器发生故障，产生的气体聚集在气体继电器上部，油面下降，浮筒下沉，接通水银开关而发出信号；当变压器发生严重故障，油流冲破挡板，挡板偏转时带动一套机构使另一水银开关接通，发出信号并跳闸。2. 分接开关：在电力系统，为了使变压器的输出电压控制在允许变化的范围内，变压器的原边绕组匝数要求在一定范围内调节，因而原绕组一般备有抽头，称为分接头。利用开关与不同接头连接，可改变原绕组的匝数，达到调节电压的目的。分接开关分为有载调压分接开关和无载调压分接开关。3. 绝缘套管：装在变压器的油箱盖上作用是把线圈引线端头从油箱中引出，并使引线与油箱绝缘。电压低于1KV采用瓷质绝缘套管，电压在10-35KV采用充气或充油套管，电压高于110KV采用电容式套管。4.安全气道（防爆管）：装在油箱顶盖上，保护设备，防止出现故障时损坏油箱。当变压器发生故障而产生大量气体时，油箱内的压强增大，气体和油将冲破防爆膜向外喷出，避免油箱爆裂。5. 测温装置：监测变压器的油面温度。小型的油浸式变压器用水银温度计，较大的变压器用压力式温度计。 课题三变压器的原理变压器空载运行指变压器一次绕组接额定频率、 额定电压的交流电源，二次绕组开路的运行状态。一、 变压器的空载运行1.理想变压器的空载运行空载电流还建立空载磁动势产生交变的磁通; 铁心磁导率远大于空气磁导率，绝大部分磁通沿铁心闭合， 同时交链一、二次绕组，称为主磁通。另外有很少一部分磁通只交链一次绕组，主要沿非铁磁材料闭合，称为一次绕组的漏磁通空载运行时，一次绕组所接电源为额定频率、额定电压的正弦交流电， 根据电磁感应定律，一次绕组的感应电动势为变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理:当一次侧绕组上加上电压1时，流过电流1，在铁芯中就产生交变磁通1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势1，2，感应电势式E=4.44fNm 式中：E-感应电势有效值 f-频率 N-匝数 m-主磁通最大值.不计一次、二次绕组的电阻和铁耗， 其间耦合系数 K=1 的变压器称之为理想变压器 描述理想变压器的电动势平衡方程式为 e1(t) = -N1 d /dt e2(t) = -N2 d /dt 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化， 则有 不计铁心损失，根据能量守恒原理可得 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比）。2.实际变压器的空载运行空载运行时，空载电流i0产生励磁磁势F0，F0建立主磁通，而交变磁通在原绕组内感应电势e1，单独产生磁通的电流为磁化电流i0w，i0w与电势E1之间的夹角是90，故i0w是一个纯粹的无功电流。铁心中的磁通不变，一定存在损耗，为了供给损耗，励磁电流中除了用来产生磁通的无功电流外，还应包括一个有功电流i0r，即im=i0w+i0r，其向量关系如图。-E1=imRm+jimXm=imZm，Xm是主磁通引起的电抗，为励磁电抗。二、变压器的负载运行1.磁动势平衡方程I1*N1=I2*N2 安匝相等，电流与匝数的乘积就是磁动势。推论：I1/I2=N2/N1 电流比等于匝数反比。2.电压方程式3.阻抗变换Z1=U1/I1 Z2=U2/I2 UI/U2=N1/N2=K(变比)Z1= K*K*Z2例题1-1：收音机输出变压器N1=230匝；N2=80匝，原配阻抗8欧姆扬声器，现改为4欧姆，问N2改为多少？Z1= K*K*Z2=(230/80)* (230/80)*8=66.13ohm K1=66.13/4开平方=4.07 N2=230/4.07=57匝。4.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。5.电压调整率一般情况下，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U2N之比的百分值就称为变压器的电压变化率，用U来表示。U=(U2n-U2)/ U2n*100%=U/ U2n*100%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35。6.变压器的损耗及效率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=U1I1COS1 P2=U2I2COS2两者之差为变压器的损耗P，它包括铜损耗PC铁铁损耗PFe两部分P=PCu +PFe1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1520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320。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 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，即=P2/P1*100% 课题四变压器的空载试验与短路试验一、 单相变压器的空载试验1. 实验目的 学习并掌握单相变压器参数的试验测定方法。2. 试验器材 单相变压器 交流电压表 调压器 电能表 熔断器 自动空气开关3. 试验线路图 p21 图1184. 试验内容和步骤二、单相变压器的短路试验1.实验目的 测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，局部过热，局部绝缘不良等。5. 2.试验器材单相变压器 交流电压表 调压器 电能表 熔断器 自动空气开关3.试验线路图 p22 图1194.试验内容和步骤 三、试验应注意事项 1、 试验电压一般应为额定频率、正弦波形，并使用一定准确等级的仪表和互感器。如果施加电压的线圈有分接，则应在额定分接位置。 2、试验中所有接入系统的一次设备都要按要求试验合格，设备外壳和二次回路应可靠接地，与试验有关的保护应投入，保护的动作电流与时间要进行校核。 3、联结短路用的导线必须有足够的截面，并尽可能的短，连接处接触良好。 第二单元变压器绕组的极性测定与连接 教学目的与要求：掌握变压器的极性判断、测量方法，正确连接组别。教学重点：极性判断 三相绕组的首尾端判别 组别连接。教学难点：5种常用的连接组接线、适用场合。教学内容与步骤： 课题一单相变压器绕组的极性一、 极性的意义1. 直流电源的极性2. 在直流电路中，电源有正负极之分。“+”表示正极性高电位， “-”表示负极性低电位。直流电源的极性是恒定不变的。3. 交流电源的极性 交流电每经过半个周期正负极变化一次。因此交流电源只存在瞬时极性，电位的高低是暂时的，可变的。4. 单相变压器的极性变压器绕组的极性是指变压器一、二次绕组在同一磁通的作用下所产生的感应电动势之间的相位关系。变压器在运行时，它的一、二次绕组都是被同一个磁通所联系。在这个磁通的作用下，一、二次绕组中同时产生感应电动势，感应电动势的大小和方向虽然在不断变化着，但在同一瞬间是一定的。即一次绕组某一端子出现正极性时，二次绕组某一端子也出现正极性，而与其对应的另一端子必然出现负极性。我们把各个绕组瞬时极性相同的端子称为同极性端或同名端。常用黑点“”或星号“ ”来标明。5. 绕组的连接和极性的重要性（1） 绕组的串联分为正向串联和反向串联，正向串联时（两线圈异名端相接）电动势越串越大，反向串联时（两线圈同名端相接）电动势越串越小。正向串联E=E1+E2 反向串联E=E1-E2 （2） 绕组的并联绕组并联时同名端接同名端，异名端接异名端，要求电压相等，不等则产生环流。谓之为顺并。反并无论电压是否相等都产生短路电流，因此不容许。二、 变压器绕组的极性测定1、直流法： 如图L 1L2线圈接在低压电池上，开关K闭合瞬间，在绕组L1L2、K1K2分别产生电动势e1和e2 。若电压表正偏，说明e1和e2同方向，这时L1与K1、L2与K2为同极性端；若电压表反偏，说明e1和e2反方向，这时L1与K2、L2与K1为同极性端。因为当电流刚流进L1端时，L1端的感应电动势为正，而电压表正偏，说明K1端此时也为正。2、交流法将电流互感器一、二次线圈的L2和二次侧K2用导线连接起来，在二次侧通以15V的交流电压(用小量程)，用10V以下的电压表测量U2及U3的数值若U3=U1-U2，则L1与K1、L2 与K2同极性端。 课题二三相变压器绕组的连接及连接组别 1 变压器联接组别标号的常用确定方法 确定变压器联接组别标号通常采用国际上规定的时钟表示法，即规定原绕组线电动势向量EAB当作钟表的指针固定指“12”位置，副绕组电动势向量Eab当作时针指向钟表的那个数字，该数字就是三相变压器联接组别的标号。下面以Yy0为例，阐述确定联接组标号的具体步骤。分别画出原绕组和副绕组接线图（见图1（a）。注意画图时同一芯柱的绕组上下对齐，找同一芯柱上的绕组感应电动势的同极性端。 图1 Yy0连接组 按照原边接线画出原边绕组的电势向量图。按照副边接线画出把A和a（见图1(b)）看成等电位点的副边绕组电势向量图。 在原、副绕组电动势向量图中找出对应的线电动势相位差。即Eab当作钟表的分针固定在“12”位置，Eab当作时针所指数字就是该变压器联接组别标号（图1中Eab指“12”，通常用“0”表示）。 联接组组成：原边接线、副边接线组别号。由此得图1的联接组为Yy0。 应用此法，对应每一个联接组别都要画出对应原边接线和副边接线的电势向量图，步骤繁琐，也容易出错，掌握起来有一定的难度，尤其对从事变电站运行的职工更是如此。笔者将所有的联接组别进行全面的分析，反复推敲，找出了它们之间的相互联系及变化规律，总结出了不用画向量图的简易确定联接组标号的方法。 2 变压器中各电动势向量的相位变化规律 用国际上规定的方法确定三相变压器的联接组别，较关键的步骤是画原、副绕组电动势向量图，找原、副边绕组对应的线电动势相位差。由于三相变压器结构的特点，三相变压器原、副绕组电动势向量的相位变化及相位差也有一定的规律可循。 三相变压器同一侧（原边或副边）各相电动势相位互等120。 同一铁芯柱上原、副绕组相电动势要么同相，相位差为0，要么反相，相位差为+180（如图1 Yy0）。 不论怎样联接，电势向量组成的三角形为等边三角形。高压绕组线电势EAB和对应的低压绕相线电势Eab之间的相位差总是30的整倍数。 3 变压器联接组的变化规律 三相变压器的基本接线有星形联接（原边用符号“Y”表示，副边用符号“y”表示）和三角形联接（原边用符号“D”表示，副边用符号“d”表示）。原、副边的接线组合有Yy、Yd、Dy和Dd四种。每一种组合又有6个组别号，共有24种联接组，其变化规律如下。 第一，当原、副绕组接线方式相同时，联接组标号为偶数（如图1所示），当原副绕组接线方式不同时，联接线别标号为奇数（如图2所示）。 图2 Yd11连接组 第二，当原、副边接线相同、标记相同、极性也相同时，原、副绕组相对应线电势相位差为0。联接组别的标号为“0”，如Yy0。 当原、副边接线相同，标记相同，极性相反时，原、副绕组对应电势相位差为180，联接组别的标号应为“6”（Yy6）。 第三，当原边接线、标记、极性固定时，副边绕组三相出线标记按相序移位一次，相当于副边相电动势顺时针转动了120，联接组别在原来的标号上加“4”，如“0+4”时，标号为“4”；再移位一次副边相电动势，又顺转了120，相当于“4+4”，标号为“8”（Yy8）。 第四，当有一侧的接线为三角形时，若标记不变，极性不变，但接线由顺序三角形改接成逆序三角形，对应的相电势变化了60。当三角形接线在副边时，相当于钟表的时针逆时针转了60，组别号减“2”；如yd1变为Yd11，三角形接线在原边时，相当于钟表的时针顺时针转了60，组别号加“2”，如Dy11变为Dy1。 4 变压器联接组标号的应用 根据分析，只要记Yy0、Yd11（此种应用较多）和Dy11这三种联接组别的接线、标记和极性，通过看接线、看标记、看极性、按变化规律来确定。 课题三用交流法测定三相变压器绕组极性一、实训目的1掌握测定三相变压器绕组极性的方法。2掌握三相变压器的连接方法和连接组校验方法。二、实训内容1三相变压器相间极性和一、二次侧极性的测定。2校验Y，y0连接组。3连接Y，y6和Y，d5的三相变压器，并用实验方法验证。三、实训步骤其一：一、二次侧相应的线电势相位差随三相绕组的连接方式不同而变化；其二是相电势的波形要受到三相磁路结构和三相绕组连接方式影响。三相变压器磁路结构也有两种：三相磁路互相关联的心式结构和三相磁路彼此独立的组式结构。三相绕组有多种接法，常用的有两种：星形连接，记为Y，当有中点引出线时记为YN；另一种是三角形连接，记为D。对应线电势之间的相位差用时钟法表示，如果一、二次侧绕组分别是Y和D连接，对应线电势相位差为30，则用Y，d1表示，三相变压器可有24 种连接组别，国家标准规定了5种标准连接组别：Y，yN0、Y，d11、YN，dll、YN，y0 和Y，y0，其中前三种是电力变压器的常用接法。 三相变压器绕组中相电势的波形决定于磁路中主磁通的波形。如果主磁通的波形是正弦波，则相电势也为正弦波，如果主磁通波形是平顶波（含较强三次谐波），则相电势波形为尖顶波（也含较强的三次谐波）。要得到正弦波主磁通，则励磁电流必须含有三次谐波，即为尖顶波。因此无中线的Y形联结的绕组中是不存在三次谐波电流。而心式磁路结构中，三次谐波磁通在主磁路中是没有通路的，只能沿漏磁路流通，因而被大大削弱，因此，心式变压器中相电势波形接近正弦波。倘若为Y，y组式变压器，三次谐波磁通在主磁路中能流通，因而其相电势波形为尖顶波，通常不被采用。而Y，d、YN，y 、Y ，yN 及D，y接法中因有三次谐波电流存在，故主磁通为正弦波，相电势波形也是正弦波或近似正弦波。在电力系统中，常常要进行变压器的并联运行，连接组别相同是并联运行的必要条件。五、实训方法1三相变压器相间极性和一、二次侧极性的测定（1）极性测定：用万用表电阻挡测量12个出线端通断情况及电阻的大小，找出三相变压器高的六个端头，暂标记为U1、V1、W1 、U2、V2、W2。然后按图接线，将V2、W2两端用导线连接。 在U相施加低电压，约UN的50%左右，用电压表测量、及间电压，若，则说明V、W两相首端为同名端，标号正确。若，则说明V、W两相首端为异名端，标号是错误的，应更换标号及连接端头。用同样的方法，在V相施加低电压，决定U、W相间极性。相间极性确定后，把高压绕组首未端作正式标记。（2）测定三相变压器高、低压绕组极性在定好一次侧极性后，暂定二次侧的六个标记u1、v1、w1、u2、v2、w2并按图2-6-1（b）接线，此时一、二次侧都接为Y形，两中点间用导线连接。在高压边加三相电压，约为50%UN，用电压表分别测量、。若时，则和同相位，U1、u1端点极性相同标之为同名端，用“”表示。若，则和反相位，U1、u1端点极性相反，称为异名端。用同样的方法观察与、的关系以确定V相的同极性端，观察与、的关系以确定W相的同极性端。2校验Y，y0连接组按图所示进行接线。用导线将U1、u1端连在一起，将三相调压器调到其输出电压100V左右。用电压表分别测量电压、及数值，记录于表2-6-1中。根据Y，y0连接组的电压向量图可知： 式中：为变压器的线电压比。若实测结果与计算结果相同，则表明该变压器连接组别为Y，y0。3连接Y，y和Y，d5的三相变压器，并用实验方法校验（1）按Y，y6连接组要求，正确连接三相变压器。（2）用导线将U1、u1端联在一起，将三相调压器调到其输出电压100V左右。（3）用电压表分别测量电压、数值，记录于表2-6-2中。（4）根据Y，y6连接组的电压向量图验算电压 （5）按Y，d5连接组要求，重新连接三相变压器。（6）用导线将U1、u1端联在一起，将三相调压器调到其输出电压100V左右。（7）用电压表分别测量电压、及数值（8）根据Y，d5连接组的电压向量图验算电压课题四电力变压器的铭牌参数 1.型号和含义通常电力变压器型号表示中包含有绕组耦合方式、相数、冷却方式、调压方式、防护方式标示、额定容量、高压绕组额定电压等级等。2.额定电压 变压器额定电压指的是高压侧的额定线电压有效值。3.额定电流 变压器的额定电流为通过绕组线端的电流，即线电流的有效值。4.额定容量： 在变压器铭牌所规定的额定状态下，变压器二次侧的输出能力。5.变压器的绝缘强度与绝缘等级变压器的绝缘强度也称绝缘水平，是设备及其绝缘部分相配合的水平，即耐受电压值。二、新型变压器简介1.环氧树脂干式变压器（1）高、低压绕组全部采用铜带(箔)绕成; (2)高、低压绕组全部在真空中浇注环氧树脂并固化,构成高强度玻璃钢体结构; (3)高、低压绕组根据散热要求设置有纵向通风气道; (4)线圈内、外表面由玻璃纤维网格布增强; (5)绝缘等级有F、H级;2.S9系式变压列油浸器（1）铁芯采用阶梯形的三级接缝，表面涂刷固化漆，以降低损耗和噪声。损耗和空载电流比老产品更低。（2）高低压绕组均用无氧铜线绕制，高压绕组采用多层圆筒式结构，低压绕组采用圆筒式结构和改进型螺旋式结构（3）绕组结构新型，油道设计合理，采用新的绝缘结构，提高机械强度和抗短路能力。3. S10系列油浸式变压器 比S9系式变压列油浸器更先进。4.非晶合金铁心变压器5.密封式变压器6.卷铁心变压器第三单元变压器并联运行、维护和检修教学目的与要求：教学重点：教学难点：教学内容与步骤： 课题一三相变压器的并联运行 一、 三相变压器并联运行的原因1、多台变压器并联运行时，如果其中一台变压器发生故障或需要检修，那么另外几台变压器可分担它的负载继续供电，从而提高了供电的可靠性。2、可根据电力系统中负荷的变化，调整投入并联的变压器台数，以减少电能损耗，提高运行效率。3、可根据用电量的增加，分期分批安装新变压器，以减少初期投资。二、 变压器并联运行的条件1. 连接组别序号相同，不同会引起短路。2. 电压比相等，不等会造成环流。3. 短路阻抗（或短路电压）相等，（不等会使容量分配不均，不能够充分利用）。三、 并联运行接线课题二变压器的维护及检修一、 主变压器主体的起吊起吊主体时，必须吊挂所有主吊攀，吊绳与垂线夹角不大于30，各吊绳应满足受力要求，长度一定要相等且受力均匀合理。主体起吊时要保持平稳，倾斜不得大于10。二、 检查变压器主体是否受潮及其处理1、化验箱底油样，并检测线圈的绝缘电阻等，当油的U40kV，含水量20 ul /L；线圈的绝缘电阻R60、吸收比R60/R15、介损tg与出厂值无明显变化，则认为未受潮。2、 用2500V摇表检测铁心对地绝缘，其绝缘电阻应不小于200M。3、受潮的变压器，应进行干燥处理。三、 变压器器身检查的条件1、雨、雾、雪和风沙天气，或者相对湿度大于75时，不能进行检查。2、 在户外吊罩检查产品时，要搭设临时防尘围墙，墙高高于油箱。四、 正常情况下的检查1、 220KV变压器在通常情况下可从箱壁人孔处进入油箱中的两侧进行内检；2、上铁轭上的构件，可从箱盖上的法兰进行检查。如器身检查时没有异常情况，可不必吊罩检查。3、放油后箱盖上的大法兰孔要进行适当遮挡，防止灰尘落入箱4、内检过程中使用灯具必须有保护罩，不准在箱内更换灯泡，移动灯具和其它工具时注意不要损伤器身绝缘。5、检查时，不允许将梯子搭在引线上；对于包有绝缘的引线不允许弯折、位移。6不允许带有除工具外的其它物件。所用工具要有严格登记、清点制度，严防丢忘在油箱中。7、器身暴露在空气中的允许时间。空气相对湿度在65以下时：不超过16，或不超过12h。8、空气相对湿度在6575时：不超过12h；或不超过10h。五、 检查器身内容1、首先拆除油箱中运输用的支架和氮气监视装置。2、所有紧固件是否有松动如有松动或脱落，应当复位、拧紧。3、引线的夹持、捆绑、支撑和绝缘的包扎是否良好，如有移位、倾斜、松散等情况应当复位固定、重新包扎。4、开关的传动、接触是否良好。如出现倾斜、位移的故障应查明原因予以解决。5、如果器身出现位移时，应检查其绝缘是否有损伤；引线与套管、开关与操动杆的正常安装位置有无影响，有关的电气距离能否保证。如不能保证与箱盖上构件的正常安装位置，应当吊心复位。6、 2500V摇表检测铁心与夹件间的绝缘是否良好；铁心是否一点可靠接地。7、 检查完毕后，清除油箱中的残油、污物。然后先安装与油箱相联的组件。8、进入油箱中检查的同时可安装套管。六、 抽真空和真空注油1、在确认变压器和有关管路系统的密封性能良好的情况下，方可进行抽真空。抽真空的管路接至变压器主导气联管端头的阀门上。2、 变压器的有载开关油室与变压器油箱应用U型管在专设位置上连通，以便开关油室同时抽真空，抽真空前开关油室中的油应放出来；注油管路也要联结起来，以便能使开关油室与变压器油箱同时注油。3、抽真空前应将冷却器上下联管处的蝶阀全都打开；水冷却器中不能承受真空的仪器应当隔离开来，将仪器联结处的蝶阀关闭起来。4、抽真空时气体继电器两端的蝶阀，必须处于关闭位置。保证金属波纹储油柜不受损坏。4.5 抽空或真空注油过程中如果遇到降雨或下雪，最好是停止抽空可注油存放，待晴天后再重新抽空。5、抽真空的最初一小时内，当残压达到20KPa时，如无异常情况，继续提高真空度直到残压为0.3KPa，且持续抽真空8h以上，开始真空注油。6、条规定，每小时注入的油量应当小于5000L，注满油的时间大于6h，注满油后仍保持真空度4h以上，然后再解除真空，拆除U型管等密封管接口。7、补加油。真空注油结束后，从储油柜注油口向储油柜中加油 。加油时将气体继电器两端的蝶阀打开。按金属波纹式储油柜说明书补油。8、注满油后静置48h，然后打开套管、冷却（散热）器、联管等上部的放气塞进行排气，待油溢出时关闭塞子。9、密封性能试验：变压器密封性能试验，使油箱内维持20kPa30kPa的压力，用油柱静压法试漏时，静压24h；加压试漏法时，加压时间为24h，应无渗漏。10、在抽真空过程中，若发现渗漏要及时处理，检查渗漏位置的参考方法：(1) 详细倾听联结处是否有吱吱进气声音，有声音处即渗漏部位。(2) 将香点燃，使其烟沿安装的可疑部位移动，检查上部时用板状物将烟挡住使之不离开检查部位。当发现烟被吸向里倾斜时，此位置即渗漏处。七、投入运行前的检查 1、检查各组件的安装是否符合其安装使用说明书的要求。 2、温度计座中是否充填了变压器油 3、套管的中间法兰上的接地端子是否可靠的接地 4、吸湿器中的吸附剂是否合格，吸湿器是否畅通等等 5、气体继电器两端和冷却（散热）器上下联管，或油箱管接头处的蝶阀是否处于开启位置。 6、开关的指示位置是否正确，三相是否一致，转动是否灵活，有载开关油室中是否注满了油。 7、 升高座中的套管型电流互感器的端子是否接好，不允许二次开路运行。 8、变压器主体和铁心接地套管等，是否可靠的一点接地。 9、储油柜、高中压套管中的油面是否合适。 10、各种保护、控制、测量等装置的电源、控制和信号等接线是否正确；信号与动作是否准确。冷却器的吹风装置、控制系统是否无误、油泵的转向油流方向是否正确、风机运转是否正常。 11、集中冷却时，油、水管路的配接是否符合要求，是否畅通，有无渗漏。 12、 各分接位置的变比是否正确（注意操动机构的指示位置是否正确）。 13、各分接位置的直流电阻与出厂值比较，在不同温度下电阻值的换算如下：R75（T+t）=Rt（T+75），式中：R75-环境温度为75时直流电阻值(),Pt-环境温度为t时直流电阻值，T=235（铜线组），t-环境温度（）。 14、检测各绕组绝缘电阻R60、吸收比R60/R15、介质损耗率tg，与标准 值比较应无明显变化。 15、 检测变压器极性、升高座中电流互感器极性、电流比等。16、 检测油箱中的油质，应符合U50KV,含水量15 ul /L。八、 投入运行前的试验1、空载升压试验试验前将气体继电器的讯号接点改接至跳闸回路，过流保护时限整定为瞬时动作。然后由变压器电源侧接入电源（因电源侧油保护装置，当出现异常情况时，可迅速切除电源）。接入电源后徐徐升压至额定电压，保持30min，此时可测量空载损耗和空载电流与出厂值比较。2、空载冲击合闸试验先将气体继电器的过流保护复位。保护断路器合闸时三相同步时差应小于0.01秒。冲击合闸电源为系统额定电压，宜于高压侧投入。合闸冲击数最多为5次，合闸冲击过程中，如果电压值有一次达到最大值时，则不再继续试验视为合格（包括首次），假如冲击合闸5次均未出现最大值时，也视为合格，（中性点接地的变压器，进行冲击时应当接地）。 长时间空载运行，在额定电压下，空载连续运行6h，油顶层温升不超过50K时，可不开启冷却器。3、各种试验结束后，将气体继电器的信号复原至报警回路，跳闸接点复原至跳闸回路，调整好过流保护值。4、试验后对油进行气相色谱测量，与试验前数据比较有无变化。九、 运行与维护1、首先开启冷却装置（ 水冷却器先开油泵，后开水泵），待其运行正常后（运行一小时以上），变压器再投入运行。2、 变压器运行中，可利用铁心接地套管（铁心由套管引至箱外接地）检测铁心情况，测量时先接入表后再打开接地线，注意开路瞬间有高压。测量后仍可靠接地。3、 变压器运行中的监视，在运行初期要加强巡视和预防性检测。在运行最初的1个月中，每周至少取1次油样进行化验与色谱分析；化验结果都正常，以后即按能源部运行规程进行正常色谱监测。4、运行中的变压器的最低油质标准： 耐压40KV，含水量25mg/L, tg2(90)5、 各组件的运行维护和定期检测。6、 强油风冷却式变压器，当风冷却器的风扇停运，潜油泵仍在运转时，变压器允许运行时间按油面温升不超过53K控制。十、 变压器在低负载运行时，开启部分冷却器可带多少负载，按下式计算：式中，Sn开部分冷却器n支所带的负载，KVA；P变压器满载运行时每支冷却器的散热负荷KW，P=（PO+PK）/（N-1）KW，N冷却器总支数，PO额定电压额定频率下空载损耗KW；PK满载时相应分接时的负载损耗KW；SH变压器额定容量KVA；n开启的冷却器支数（nN-1）。新投入变压器 5年 10年 检修前的材料、工具准备工作 ：吊大盖检查器身检修铁芯、线圈分接开关、引出线检修附件、油枕、防爆筒、套管、热虹吸、呼吸器、各部阀门。检修冷却装置、散热器、电动机、风扇电源、油管路清扫外壳、喷漆。检查二次回路、仪表、保护装置，瓦斯继电器校验、压力表、温度计、热工引线等。处理绝缘油 必要时干燥器身 10、装配变压器 11进行规定的测量和试验 12 接地部分检查 13变压器投入运行变压器中修 5年 更换新矽胶（净油器）变压器外壳清扫检查油管路、阀门变压器小修 半年 检查并消除已经发现并能就地消除的缺陷检查各部引线接头、清扫外壳及瓷瓶油枕下部积水器中放水、检查油位调整110KV套管油位、清理油标及瓷瓶检查防爆膜密封、呼吸器、瓦斯和温度计完好预防性试验消除各部渗漏 检修前的准备工作大修前的准备 技术 组织 材料 油务 工具 编制大修项目、进度订特殊检修项目的方案和技术标准查变压器大小修历史记录、运行记录，制订缺陷一览表查渗漏点，做出标记和记录用备品备件、工具、材料准备，落实专项材料3、吊链个（尺寸能满足要求）4、卡环、钢丝套、恍绳 5、扳手、划垫刀、喷漆工具等、工作负责人检查、落实工作后，方可申请停电 添写检修工作票，检查安全措施。 第四单元特殊用途的变压器 教学目的与要求：教学重点：教学难点：教学内容与步骤： 课题一自耦变压器 只有一组线圈，并且分割成两组或以上，其中一组视为初级绕组，其他的则视为次级绕组。它的功能只可以升压和降压，但没有隔离电路为某两部分的功能。（1） 单相自耦的结构：结构分为变压器机芯和机箱二大部分。它的机芯主要由绕组和铁芯构成，机箱主要由箱体和面板指示（电压/电流指示）等部分构成。（2）.单相自耦变压器的原理：基于电磁感应原理，将一次绕组和二次绕组套在共同的铁芯上，彼此之间通过磁路和电路的相互耦合，实现能量从一次绕组向二次绕组的传递。（3） 单相自耦变压器是适用场合单项自耦变压器广泛应用于工业、交通、邮电、国防、铁路、科研等领域的大型机电设备、金属加工设备、生产流水线、电梯、医疗器械、刺绣轻纺设备、空调、广播电视及大楼照明等需要稳定电压的用电设备。课题二仪用变压器 一、 电流互感器作用：电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载串联 2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故 3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路。 4）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。二、 电压互感器1、结构和工作原理电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。2.电压互感器的选用1电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。 2电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继 电保护装置或自动装置的电压线圈并联。3接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。 4电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全 5为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。 课题三电焊变压器 电焊变压器是一个降压变压器。在次级线圈的两端是被焊接工件和焊条，引燃电弧，在电弧的高温中产生热源将工件的缝隙和焊条熔接。 电焊变压器有自身的特点，就是具有电压急剧下降的特性。在焊条引燃后电压下降；在焊条被粘连短路时，电压也是急剧下降。这种现象产生的原因，是电焊变压器的铁芯特性产生的。 电焊机的工作电压的调节，除了一次的220/380电压变换，二次线圈也有抽头变换电压，同时还有用铁芯来调节的，可调铁芯的进入多少，就分流磁路，进入越多，焊接电压越低。一 可调电抗器的电焊变压器次级输出端串联了电抗器，限制短路电流。二 磁分路动铁式电焊变压器用铁芯来调节的分磁，可调铁芯的进入多少，就分流磁路，进入越多，焊接电压越低。 三 动圈式电焊变压器课题四小型单相变压器的设计 一、 小型单相变压器的设计自制小型单相变压器或者维修损坏的变压器都可以参照本方法。1、 变压器的视在功率和一次电流总视在功率PS，诺二次侧为多绕组时，则输出总视在功率为二次侧各绕组输出视在功率的总和： PSU2 I2U3I3UnIn变压器输入功率与输出功率之间的关系是： PS1PS（W） 式中变压器的效率。总是小于1，对于功率1KW以下的变压器：0.80.9。 知道变压器输入视在功率PS1后，就可以求出输入电流I1 I1PS1U1（1.11.2）（A）式中U1 一次侧的电压有效值（V），一般就是外加电源电压；1.11.2考虑到变压器空载励磁电流大小的经验系数。2、变压器的结构形式铁芯是用涂绝缘漆的硅钢片叠成，铁芯配套的塑形模压骨架：王字形骨架便于高低压绕组可以分开来绕制。3.变压器铁芯截面积SSK0PS（cm ） 式中PS变压器总输出功率（W） K0经验系数，其大小与PS的关系来选用。根据计算所得的S值，还要实际情况来确定铁芯尺寸a与b的大小，Sab（cm ） 式中a铁芯中柱宽（cm ） b铁芯净叠厚（cm ）4、绕组的匝数计算E4.4 E4.44f W BmS104(V) 设W0表示变压器感应1V电动势所需绕的匝数，即：W0WE1044.44fBmS（匝V）式中Bm磁感应强度，单位为T。不同的硅钢片，所允许的Bm值也不同：冷扎硅钢片D310取1.21.4T；热扎硅钢片D41、D42取11.2T； D43取1.11.2T；5、计算导线直径StIj（mm） 电流密度一般选用j23Amm，变压器短时工作时可以取j45Amm。如果取j2.5Amm时，则：d0.715I（mm）。6、线圈结构和的窗口核算根据选定的窗高h计算绕组每层可绕的匝数nj。 njh（24mm）d 式中d包括绝缘厚的导线外径（mm）。（b）对于自制的无边框框架 nj0.9 h（24mm）d 式中h铁芯窗口高度； 0.9考虑到绕组框架两端各空出5%地位不绕线；24mm考虑到匝间绕得不够紧密的尺寸裕量。于是每组绕组需绕的层数mj为： mjWnj（层） 第五单元电动机的基础知识教学目的与要求：教学重点：教学难点：教学内容与步骤： 课题一电动机的种类和用途 一、 按防护式分电动机的种类、特点和用途1. 开启式电动机开启式电机机壳未全封闭，机身、前后端盖都留有散热孔，无散热风扇，自冷。简单的说就是电机的端盖有开口，从外部能看到内部的线包，电机转动时风扇的风能通过端盖的开口将线包的温度带走，叫开启式电机。 适用于干燥、室内、外部环境条件好的地方。2、 防护式电动机防护式电动机的外壳有通风孔，但能防止水滴铁屑等物从上面或与垂直方向夹45 0角以内掉进电机内部。然而潮气灰尘还是能侵人。这种电机的结构通风好，电机内部热量能直接扩散到外部。价格便宜，适用于干燥、灰尘少清洁的地方。3、封闭式电动机封闭式电动机的定、转子绕组铁心等，全部装在一个封闭的机壳中，能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵人电机内部。但它的密封并不十分严密，不能浸在水中工作。对于广大农村中凡是尘土飞扬、水花四溅的地方，如农副产品加工，打谷场、水泵、木工机械、饲养场等，可以广泛地使用这种电动机。4、 防暴式电动机防爆电机是一种可以在易燃易爆厂所使用的一种电机,运行时不产生电火花。 防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业。此外，在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸、医药等部门也被广泛应用。防爆电机作为主要的动力设备，通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械。 三、 按电能种类分电动机的种类、特点和用途1、三相异步电动机（1）鼠笼式：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。（2）绕线式：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。2、直流电动机串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 课题二异步电动机的结构 （一）定子（静止部分） 1、定子铁心 作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。 构造：定子铁心一般由0.350.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。 定子铁心槽型有以下几种： 半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。 半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。 开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。 2、定子绕组 作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。 构造：由三个在空间互隔120电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。 定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：（保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘）。 （1）对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。 （2）相间绝缘：各相定子绕组间的绝缘。 （3）匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间的绝缘。 电动机接线盒内的接线： 电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为6（W2）、4（