《電機(jī)與電器控制技術(shù)》?精品課件合集第X章XXXX模塊1變壓器的運(yùn)行與應(yīng)用模塊1變壓器的運(yùn)行與應(yīng)用任務(wù)1.1變壓器的認(rèn)識與使用任務(wù)描述任務(wù)描述：小型變壓器如發(fā)生繞組燒毀、絕緣老化、引出線斷裂、匝間短路或繞組對鐵心短路等故障，均需進(jìn)行重繞修理。小型單相與三相變壓器繞組重繞修理工藝基本相同，在認(rèn)識變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理的基礎(chǔ)上完成小型變壓器重繞修理工作，包括記錄原始數(shù)據(jù)、拆卸鐵心、制作模心及骨架、繞制繞組、絕緣處理、鐵心裝配、檢查和試驗(yàn)等過程，并能通過試驗(yàn)方式分析和計算變壓器運(yùn)行性能。日常生活中的電能是怎樣來的從發(fā)電廠到用戶的送電過程示意圖6.3—27KV升壓變壓器

發(fā)電機(jī)組降壓變壓器

配電變壓器10KV35KV66KV110KV220KV330KV500KV10KV/0.4KV1）變壓器的構(gòu)造及其分類

1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識

變壓器：是一種利用電磁原理工作的靜止裝置。將電能轉(zhuǎn)換為電能的電氣設(shè)備。它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，將某一等級的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成同頻率的另一等級電壓和電流的設(shè)備。變換（升高或降低）電壓。

作用：變換電壓、變換電流和變換阻抗。廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、電氣測量、電子線路和自動控制系統(tǒng)。1）變壓器的構(gòu)造及其分類

高壓測油枕散熱管主箱體低壓測1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識1）輸電變壓器2）配電變壓器1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識配電變壓器升壓變壓器降壓變壓器1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識試驗(yàn)、儀用等變壓器電爐、整流變壓器1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識干式變壓器油浸式變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識單相變壓器三相變壓器1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識

1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識圖1-1-2變壓器的原理圖一個閉合鐵芯，兩個獨(dú)立絕緣繞組一次繞組（通交流電源），二次繞組（接負(fù)載）1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識1-信號溫度計2-銘牌3-吸濕器4-油枕5-套管6-防爆灌7-瓦斯繼電器8/9-高低壓套管10-分接開關(guān)11-油箱12-鐵芯13-繞組14-放油閥15/16-接地端子圖1-1-3變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖①鐵心1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識鐵心一般由0.35~0.5mm厚的硅鋼片疊裝而成。硅鋼片的兩面涂以絕緣漆，使片間絕緣，以減小渦流損耗。鐵心包括鐵心柱和鐵軛兩部分。

①鐵心1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識圖1-1-4變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)形式（a）心式結(jié)構(gòu)

（b）殼式結(jié)構(gòu)1-鐵軛2-繞組3-鐵心柱4-高壓繞組5-低壓繞組6-鐵心鐵心拼片式結(jié)構(gòu)單相直線疊裝式：三相斜上接縫疊裝式：1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識②繞組：建立磁場1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識根據(jù)變壓器的高壓繞組與低壓繞組的相對位置，繞組又可分為同心式與交疊式兩種。一次（原方）繞組，二次（付方）繞組圖1-1-5同心式繞組的幾種形式（a）圓筒式

（b）螺旋式

（c）連續(xù)式

（d）糾結(jié)式③附件油箱：散熱，絕緣，保護(hù)鐵心和繞組不受外力和潮氣浸蝕。油枕：儲油，減少油箱內(nèi)油和空氣的接觸。呼吸器：過濾空氣，使絕緣油保持良好性能的作用。散熱器：降低油溫。防爆管：當(dāng)防爆玻璃破裂，將油分解的氣體排出防止變壓器內(nèi)部壓力驟增破壞油箱。氣體繼電器：瓦斯保護(hù)。絕緣套管：引出線。分接開關(guān)：調(diào)整變壓比。1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識2）變壓器的分類1）按繞組數(shù)目分：單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。2）按相數(shù)的不同：單相變壓器、三相變壓器和多項(xiàng)變壓器；3）按繞組數(shù)目不同：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器；4）按冷卻方式不同：油浸式變壓器、充氣式變壓器和干式變壓器。5）按用途不同：電力變壓器、特種變壓器、儀用互感器、試驗(yàn)用的高壓變壓器等。1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識二、變壓器的使用變壓器的銘牌上通常有型號、額定容量、額定電壓、額定電流和額定頻率等。1.型號

變壓器的型號包含變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、額定容量、電壓等級和冷卻方式等內(nèi)容。例如，型號SL1000/10，其中“S”表示三相，“L”表示鋁線,“1000”表示額定容量為1000kVA，“10”表示高壓繞組額定電壓等級為10kV。1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識二、變壓器的使用

1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識二、變壓器的使用

1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識二、變壓器的使用

1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識3）變壓器的基本工作原理注意：繞組：一次繞組匝數(shù)N1；二次繞組匝數(shù)N2變比K:K＝N1

/N2一次側(cè)要加交變電壓。工作原理：一次繞組通電，產(chǎn)生變化磁通，交鏈到二次側(cè)，在二次側(cè)感應(yīng)出電勢。只能改變交流電壓或電流的大小，不改變頻率1.知識學(xué)習(xí)——變壓器的基本認(rèn)識4）變壓器的銘牌數(shù)據(jù)(4)額定頻率f型號額定值SL7—200/30：三相，鋁線，第7次設(shè)計－200KVA容量，高壓30KV(1)額定容量Sn（KVA）(2)額定電壓U1N／U2N是指變壓器空載時，各繞組端電壓值，對三相變壓器指的是線電壓。(3)額定電流I1N／I2N指變壓器的視在功率，高低壓側(cè)相同。50Hz指變壓器允許長期通過的電流。1）銘牌數(shù)據(jù)

包括型號，容量，相數(shù)，一、二次側(cè)電壓，聯(lián)接組，絕緣等級。2）繞組數(shù)據(jù)

包括導(dǎo)線型號、規(guī)格，繞組匝數(shù)，繞組尺寸，繞組引出線規(guī)格及長度，繞組重量。（2）拆卸鐵心（3）制作模心及骨架（4）繞制繞組（5）絕緣處理（6）鐵心裝配2.任務(wù)實(shí)施（1）記錄原始數(shù)據(jù)3.任務(wù)拓展（1）參觀電力變壓器生產(chǎn)使用單位，研討變壓器生產(chǎn)工藝及應(yīng)用情況。（2）查資料說明近年來變壓器相關(guān)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。（3）如何選用變壓器？（4）制作小型變壓器線包骨架模塊1變壓器的運(yùn)行與應(yīng)用任務(wù)1.2單相變壓器的認(rèn)識與使用任務(wù)描述任務(wù)描述：小型變壓器如發(fā)生繞組燒毀、絕緣老化、引出線斷裂、匝間短路或繞組對鐵心短路等故障，均需進(jìn)行重繞修理。小型單相與三相變壓器繞組重繞修理工藝基本相同，在認(rèn)識變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理的基礎(chǔ)上完成小型變壓器重繞修理工作，包括記錄原始數(shù)據(jù)、拆卸鐵心、制作模心及骨架、繞制繞組、絕緣處理、鐵心裝配、檢查和試驗(yàn)等過程，并能通過試驗(yàn)方式分析和計算變壓器運(yùn)行性能。1.知識學(xué)習(xí)——單相變壓器的空載運(yùn)行（一）變壓器的空載運(yùn)行空載——指一次繞組接到電源（初級1），二次繞組（次級2）開路。單相變壓器空載運(yùn)行結(jié)構(gòu)示意圖N1N21.知識學(xué)習(xí)——單相變壓器的空載運(yùn)行（一）變壓器的空載運(yùn)行變壓器空載時各電磁量間的關(guān)系1.知識學(xué)習(xí)——單相變壓器的空載運(yùn)行（一）變壓器的空載運(yùn)行

1.知識學(xué)習(xí)——單相變壓器的空載運(yùn)行（一）變壓器的空載運(yùn)行一次側(cè)電流：

i0

叫空載電流（或勵磁電流）二次側(cè)空載：i2=0

變壓比：

（二）變壓器的負(fù)載運(yùn)行37372.問題研討——分析和計算變壓器的運(yùn)行性能的試驗(yàn)有哪些？（三）變壓器的功率與效率變壓器效率特性曲線2.問題研討——分析和計算變壓器的運(yùn)行性能的試驗(yàn)有哪些？從效率特性曲線可以看出，變壓器的效率開始時隨負(fù)載的增加而增加，在半載附近有最大效率，而后隨負(fù)載的加大效率有所下降。（四）單相變壓器的試驗(yàn)39391）變壓器的空載實(shí)驗(yàn)測量空載電流I0，空載損耗（鐵損）P0，計算勵磁阻抗Zm，電壓比K。試驗(yàn)?zāi)康模壕褪菫榱藴y量變壓器的幾個重要參數(shù)。Zm=U/I0

rm=P0/I02xm2=Zm2-rm2將低壓繞組接額定電源，高壓繞組開路。（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）實(shí)驗(yàn)方法：（3）參數(shù)計算2.問題研討——分析和計算變壓器的運(yùn)行性能的試驗(yàn)有哪些？4040高壓繞組通過調(diào)壓器接到交流電源上，低壓繞組短路，并接入有關(guān)測量電表。Zsh=Ush/Ishrsh=Psh/Ish2xsh2=Zsh2-rsh22）變壓器的短路實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y定短路阻抗Zk（2）實(shí)驗(yàn)方法：注意：一次測電壓要從零開始調(diào)起，一次電流表指示達(dá)到額定值為止。（3）參數(shù)計算2.問題研討——分析和計算變壓器的運(yùn)行性能的試驗(yàn)有哪些？3.任務(wù)拓展（1）參觀電力變壓器生產(chǎn)使用單位，研討變壓器生產(chǎn)工藝及應(yīng)用情況。（2）查資料說明近年來變壓器相關(guān)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。（3）如何選用變壓器？（4）制作小型變壓器線包骨架模塊1變壓器的運(yùn)行與應(yīng)用任務(wù)1.3三相變壓器的認(rèn)識與使用1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組⒈組式變壓器三相磁路彼此無關(guān)聯(lián)。其優(yōu)點(diǎn)是：對特大容量的變壓器容易制造、運(yùn)輸。但其鐵芯用料多，占地面積大，只適用于超高壓、特大容量的場合。（一）三相變壓器磁路系統(tǒng)的認(rèn)知1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組⒈組式變壓器三相磁路彼此無關(guān)聯(lián)。其優(yōu)點(diǎn)是：對特大容量的變壓器容易制造、運(yùn)輸。但其鐵芯用料多，占地面積大，只適用于超高壓、特大容量的場合。⒉心式變壓器三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。廣泛用于大、中、小容量的變壓器電力系統(tǒng)中。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省材料，體積小，效率高，維護(hù)方便。（一）三相變壓器磁路系統(tǒng)的認(rèn)知3、三相變壓器磁路系統(tǒng)的演變4545UA.

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UBUc三相對稱ФB.

ФC.

ФA.

三相對稱ФA.

ФB.

ФC.

++1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組46⒈變壓器首端和末端的標(biāo)志繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端末端首端末端一次繞組U1AU2XU1、V2、W1A、B、CU2、V2、W2X、Y、ZN二次繞組u1au2xu1、v1、w1a、b、cu2、v2、w2x、y、zn第三繞組u1mamu2mxmU1m、V1m、W1mam、bm、cmU2m、V2m、W2mxm、ym、cmNm46（二）變壓器的聯(lián)結(jié)組1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組4747同相變壓器原、副方繞組感應(yīng)電勢正、負(fù)極性相同的端子,

用*或.來表示反映變壓器高、低壓側(cè)繞組的連接方式，以及在正相序電源時，高、低壓側(cè)繞組對應(yīng)線電勢的相位關(guān)系。同名端：聯(lián)結(jié)組別的時鐘表示法把高壓側(cè)電勢作為時鐘的分針，指向12點(diǎn)位置，再把低壓線電勢作為作為時鐘的時針，其指向的數(shù)字就是變壓器的連接組標(biāo)號。連接組別：

同極性端同標(biāo)志時，一、二次繞組的電動勢同相位。

同極性端異標(biāo)志時，一、二次繞組的電動勢反相位。****EA.Ea.****EA.Ea.I/I-12I/I-62、單相變壓器的極性和同名端1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組三相變壓器的連接組標(biāo)號不僅與繞組的繞向和首、末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。3、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組由于三相繞組可以采用不同聯(lián)接，使得三相變壓器一次、二次繞組的線電勢出現(xiàn)不同的相位差。1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組大寫字母表示一次側(cè)（或原邊）的接線方式，小寫字母表示二次側(cè)（或副邊）的接線方式。Y（或y）為星形接線，D（或d）為三角形接線。采用時鐘表示法，用來表示一、二次側(cè)線電勢的相位關(guān)系。接法：相位關(guān)系：例如：Dyn－11D表示一次繞組為三角型接線，y表示二次測繞組星型接線，n表示引出中性線，11表示二次側(cè)繞組的相角滯后一次繞組330度1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組變壓器4種基本連接形式：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。

我國標(biāo)準(zhǔn)的變壓器聯(lián)結(jié)組別：Y,yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0；Y，y0。大寫字母表示一次側(cè)（或原邊）的接線方式，小寫字母表示二次側(cè)（或副邊）的接線方式。Y（或y）為星形接線，D（或d）為三角形接線。采用時鐘表示法，用來表示一、二次側(cè)線電勢的相位關(guān)系。接法：相位關(guān)系：例如：Dyn－11D表示一次繞組為三角型接線，y表示二次測繞組星型接線，n表示引出中性線，11表示二次側(cè)繞組的相角滯后一次繞組330度1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組5252三相變壓器Y，y接法聯(lián)結(jié)組別：Y，y0

EAB.Eab.EA

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1.知識學(xué)習(xí)——三相變壓器的磁路和聯(lián)結(jié)組5353三相變壓器Y，d接法聯(lián)結(jié)組別：Y，d11

EA

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EAB.Eab.Eab.1）理解三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的含義所謂變壓器的并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺或兩臺以上變壓器的一次繞組接到同一電源上，二次繞組接到公共母線上，共同給負(fù)載供電2.任務(wù)實(shí)施（2）分析變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況2.任務(wù)實(shí)施3.問題研討——要達(dá)到理想運(yùn)行情況，三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行要達(dá)到哪些條件？56561）變比相等如果變比不等，在二臺變壓器二側(cè)產(chǎn)生壓差，產(chǎn)生環(huán)流。57573）短路阻抗標(biāo)么值相等各臺變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流大小與其短路阻抗標(biāo)么值成反比。4）阻抗電壓相等各臺變壓器所分擔(dān)的負(fù)載才能相同。2）聯(lián)結(jié)組別相同聯(lián)結(jié)組別不同時，二次側(cè)線電壓之間至少相差300，由于變壓器的短路阻抗很小,這么大的電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會燒毀繞組3.問題研討——要達(dá)到理想運(yùn)行情況，三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行要達(dá)到哪些條件？（1）在實(shí)際應(yīng)用中，變壓器聯(lián)接組的作用是什么？查資料說明變壓器有多少種聯(lián)接組？其中國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用的有哪些？（2）總結(jié)采用變壓器并聯(lián)運(yùn)行方式的使用場合以及注意事項(xiàng)。4.任務(wù)拓展模塊1變壓器的運(yùn)行與應(yīng)用任務(wù)1.4其他用途變壓器的認(rèn)識與使用任務(wù)描述任務(wù)描述：在認(rèn)識了自耦變壓器、儀用互感器等特種變壓器的特點(diǎn)和用途的基礎(chǔ)上使用儀用互感器進(jìn)行參數(shù)測量，并總結(jié)變壓器的常見故障及處理方法。1.知識學(xué)習(xí)——自耦變壓器

把普通雙繞組變壓器的高、低壓繞組串聯(lián)連接，便構(gòu)成一臺自耦變壓器。正方向規(guī)定與雙繞組變壓器相同。1.知識學(xué)習(xí)——自耦變壓器作為雙繞組變壓器使用時：

k=U1N/U2N=E1/E2≈N1/N2SN=U1NI1N=U2NI2N作為自耦變壓器變壓器使用時（繞組串聯(lián)）：

體積小、造價低，而且銅耗和鐵耗也小，因而效率高。自耦變壓器的變比：因兩繞組既有磁的聯(lián)系，又有電的直接聯(lián)系，包括兩部分：感應(yīng)功率；傳導(dǎo)功率自耦變壓器容量：自耦變壓器的特點(diǎn)：=k+11.知識學(xué)習(xí)——儀用互感器能夠?qū)Ω唠妷汉痛箅娏鬟M(jìn)行測量用的變壓器，并使測量回路與被測量回路隔開，以保證測量人員的安全作用分類電流互感器和電壓互感器1.知識學(xué)習(xí)——儀用互感器

一次繞組并聯(lián)在被測的高壓線路上，二次繞組與電壓表、功率表的電壓線圈等構(gòu)成閉合回路。1）電壓互感器原理將高電壓降為低電壓（一般額定值為100V）供電給測量儀表和繼電器的電壓線圈。接法1.知識學(xué)習(xí)——儀用互感器

一次繞組并聯(lián)在被測的高壓線路上，二次繞組與電壓表、功率表的電壓線圈等構(gòu)成閉合回路。1）電壓互感器原理將高電壓降為低電壓（一般額定值為100V）供電給測量儀表和繼電器的電壓線圈。接法①二次側(cè)不允許短路，否則會產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞互感器的繞組；②二次側(cè)應(yīng)可靠接地；③二次側(cè)接入的阻抗不得小于規(guī)定值，以減小誤差。測量精度分0.5、1.0和3.0級。

注意：1.知識學(xué)習(xí)——儀用互感器一次繞組匝數(shù)為一匝或幾匝，而副繞組匝數(shù)很多，所接的電流表等負(fù)載的阻抗很小電流互感器實(shí)際上相當(dāng)于一臺處于短路狀態(tài)升壓變壓器。

2）電流互感器將電路中流過的大電流變換成小電流（額定值為5A或1A）供電給測量儀表和繼電器的電流線圈原理接法一次繞組串在被測的高壓線路中，二次繞組與電流表、功率表的電流線圈等構(gòu)成閉合回路。電流互感器常用精度等級有：

0.2、0.5、1.0、3.0和10。1.知識學(xué)習(xí)——儀用互感器②為確保工作人員安全，電壓互感器的副繞組以及鐵芯應(yīng)可靠接地；③為確保測量精度，電流互感器的副邊所接負(fù)載阻抗不應(yīng)超過允許值。注意：①二次側(cè)決不允許開路。若I2=0時，被測線路中的大電流I1全部成為勵磁電流，使鐵芯嚴(yán)重過熱，副邊感應(yīng)高電壓，損壞電流互感器，并危及人員和其它設(shè)備安全電流互感器實(shí)物1.知識學(xué)習(xí)——儀用互感器使用儀器銘牌值測量步驟數(shù)據(jù)記錄電壓互感器額定變比:

電流互感器額定變比:

使用儀用互感器進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測量，并將測量步驟和測量數(shù)據(jù)填寫在表中。表儀用互感器的使用訓(xùn)練記錄2.任務(wù)實(shí)施3.問題研討——變壓器的常見故障有哪些？如何處理？故障現(xiàn)象

造成原因處理方法電源接通后無電壓輸出1)一次側(cè)繞組斷路或引出線脫焊2)二次側(cè)繞組斷路或引出線脫焊1)拆換修理一次側(cè)繞組或焊牢引