任务1-变压器的选择与使用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,学习情境1 变压器的选择与使用,任务1.1 认识变压器,任务1.2 单相变压器的性能参数测试,任务1.3,三相变压器、特殊变压器的认识与应用,电机控制与维修,化学工业出版社,学习情境,1 变压器的选择与使用,【任务目标】,技能目标：,1.能计算变压器的各种参数；,2.能根据负载要求选择电力变压器；,3.能根据负载要求选择特殊变压器；,4.能实施变压器性能参数测试。,知识目标：,1.了解各种变压器的结构；,2.熟悉各种变压器的工作原理；,3.掌握各种变压器的基本计算。,电机控制与维修,任务1.1 认识变压器,【任务描述】,变压器是在电力系统和电子线路中应用广泛的电气设备。它利用电磁感应原理，将一种交变电压转变为另一种或两种以上频率相同而数值不同的交变电压。在电能的传输、分配和使用中，变压器是关键设备，具有重要意义。除电力系统外，它在通信、广播、冶金、焊接、电子实验、电气测量、自动控制等方面均有广泛的应用。,本任务主要研究变压器的分类、铭牌以及变压器的基本结构与工作原理等内容。,电机控制与维修,任务1.1 认识变压器,【子任务目标】,技能目标：,1能根据变压器外形及铭牌确定变压器特点与用途；,2能根据负载要求选择电力变压器。,知识目标：,1了解各种变压器的结构；,2熟悉单相变压器的工作原理；,3掌握单相变压器的基本计算。,电机控制与维修,任务1.1 认识变压器,【知识准备】,（一）变压器的基本结构和工作原理,1单相变压器的工作原理,常用单相变压器的原理图如,图1.1.1,所示，它由一个铁心和两个独立绕组组成。铁心构成变压器的磁路部分，绕组构成变压器的电路部分。接交流电源的绕组称为原绕组，接负载的另一绕组称为副绕组。,电机控制与维修,T,（a）原理图 （b）符号,图1.1.1 变压器原理图,放大,任务1.1 之,【知识准备】,在变压器原边加上电源电压,u,1,，在,u,1,作用下，绕组中产生交流电流，这个电流在铁心中建立交变磁通,，它穿过变压器的两个绕组，并使两个绕组中产生感应电动势,，它们的大小分别为：,当变压器原绕组通以交流电流时，在其铁心中产生交变磁通，根据电磁感应原理，原、副绕组都产生感应电动势，副绕组的感应电动势相当于新的电源，这就是变压器的基本工作原理。,电机控制与维修,变压器只能传递交流电能，而不能产生电能；它只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率；而在传递过程中几乎不改变电流与电压大小的乘积，即,P,=,U,1,I,1,U,2,I,2,例1-1-1,低压照明变压器一次绕组匝数,N,1,=1210匝，一次绕组电压,U,1,=220V，现要求二次绕组输出电压,U,2,=36V，求二次绕组匝数,N,2,及变比,K,。,解,由于,则,电机控制与维修,任务1.1 之,【知识准备】,推论（1）变电流作用,则,推论（2）变阻抗作用,二次侧绕组电路负载阻抗为,如果从一次侧绕组电路来看，则其大小为,电机控制与维修,任务1.1 之,【知识准备】,2变压器分类,为了达到不同的使用目的，并适应不同的工作条件，变压器有很多类型，可按其用途、绕组结构、铁心结构、相数、调压方式、冷却方式、容量等进行分类。,电机控制与维修,图1.1.2 变压器类型图片,放大,任务1.1 之,【知识准备】,3变压器的结构,主要组成部分由铁芯和绕组两部分构成。,1）变压器铁芯,电机控制与维修,A）轭部磁通为中柱的1/2；b）山字形；c）日字形；d）F形；,e）第一刃冲剪成对接双山形；f）第二刃冲剪成二块山字片,图1.1.3 小型变压器类的迭片,放大,任务1.1 之,【知识准备】,2）变压器绕组,按高、低绕组相互间位置的不同，绕组可分为同心式和交叠式两种，如,图,所示。,电机控制与维修,（a）同心式 （b）交叠式,图1.1.4 变压器绕组的结构,放大,任务1.1 之,【知识准备】,（二）变压器的铭牌,1型号,：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为,如,OSFPSZ-250000/220 表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量 250000kVA，高压额定电压 220kV电力变压器,。,电机控制与维修,任务1.1 之,【知识准备】,2铭牌额定数据,（额定值）,额定容量,S,N,变压器的视在功率（VA）。,一次侧额定电压,U,1N,指变压器在额定运行情况下，根据变压器绝缘等级和允许温升所规定的原绕组的电压值（三相为线电压），称为原绕组的额定电压,U,1N,。规定加在一次侧的电压（V）。,二次侧额定电压,U,2N,在原绕组加上额定电压后，副绕组空载时的端电压（V）。,额定电流,I,1N,/,I,2N,变压器额定容量下，原、副绕组允许长期通过的电流（三相为线电流A）。,额定频率,f,N,我国规定标准：工业用交流电频率为50Hz。,此外，还有空载电流百分值、短路阻抗百分值、额定效率、温升等额定值等。,电机控制与维修,任务1.1 之,【知识准备】,2铭牌额定数据,（额定值）,额定值之间的关系：,单相变压器的关系式,三相变压器的关系式,电机控制与维修,任务1.1 之,【知识准备】,例1-1-4,一台单相变压器，额定容量,S,N,180kVA，原、副绕组的额定电压,U,1N,/,U,2N,6000V/220V，求原、副绕组的额定电流,I,1N,、,I,2N,各是多大?这台变压器的输出端能否接150kW，功率因数为0.75的感性负载?,解,原绕组电流是,副绕组电流是,150kW感性负载流过的电流为,由于,I,2,I,2N,，不行。,电机控制与维修,任务1.1 之,【知识准备】,任务1.1 认识变压器,【任务实施】,1.实施地点：,教室、电机实训室,2.实施所需器材,1）多媒体设备；,2）,34种变压器实物，至少有单相、三相变压器及自耦变压器各一台。总数不少于10台。,3.实施内容与步骤：,1）学生分组：4人左右一组，指定组长。工作始终各组人员尽量固定。,2）教师布置工作任务。学生阅读学习,指导书，了解工作内容，明确工作目标，制定实施方案。,电机控制与维修,任务1.1 之,【任务实施】,引导问题为：,（1）变压器有什么用处？按用途、按相数变压器是如何分类的？,（2）变压器的主要结构有哪几部分？,（3）变压器的主要额定值有哪几个，单相、三相变压器的额定容量、额定电压、额定电流的意义相同吗？,3）教师通过图片、实物或多媒体分析演示让学生了解变压器结构、原理、铭牌参数并举例，或指导学生自学。,4）实际观察几种变压器外形,（1）观察变压器结构与特点，观察结果记录,在表1-1-1 中。,（2）注意事项,认真观察，注意各种变压器的结构特点，记录完整；,注意安全，避免划伤、砸伤。,电机控制与维修,表1-1-1 变压器观察结果记录表,电机控制与维修,序号,变压器,名称,变压器,型号,额定容量,（VA）,额定电压,（V）,额定电流,（A）,变压器,用途,结构,特点,1,2,3,4,任务1.1 之,【任务实施】,3.实施内容与步骤：,任务1.1 认识变压器,【学习小结】,本任务的核心是变压器的结构和工作原理。它是深入分析变压器运行的基础。变压器工作原理的基础是法拉第电磁感应定律。要求变压器原、副绕组有良好的磁耦合，要求铁心材料有良好的磁导率。在制作铁心时，要尽量减小磁阻（对一般变压器而言）。绕组的放置既要考虑绝缘，也要考虑安全生产，因此，心式变压器的高压绕组一般放在低压绕组的外面。,变压器原、副绕组的电流是反相的。副绕组电流建立的磁动势在铁芯中产生的磁通，对原绕组电流建立的磁动势在铁芯中产生的磁通而言具有抵消作用。变压器正常运行时，副绕组的电流增大时，原绕组的电流也随着增大。因此，原绕组电流的大小是由副绕组电流大小决定的。,电机控制与维修,任务1.1 认识变压器,【自我评估】,11-1 变压器的基本结构有哪两大部分？,11-2 变压器的铁心和绕组主要是用什么材料？,11-3 变压器的额定值主要有哪几个？它们在单相和三相变压器中含义相同么？举例说明。,11-4 某机床,控制电路电压为 48V，控制电路的负载（各种继电器、接触器）为 40W，功率因数 0.8。机床电源为线电压 380V，相电压为 220V。为满足控制电路的需要，试选择变压器的电压和功率，并说明接线方式。,备选变压器：BK-200（一次电压 380V，二次电压48V，额定容量 50VA）；,备选变压器：BK-200（一次电压 220V，二次电压48V，额定容量 60VA）。,电机控制与维修,任务1.1 之,【自我评估】,11-5 某,机床控制电路电压为 24V，控制电路的负载（各种继电器、接触器）为 20W，功率因数 0.8。机床电源为线电压 380V。为满足控制电路的需要，试选择变压器的电压和功率，并说明接线方式。,备选变压器：BK-30（一次电压 380，二次电压 24V，额定容量 30VA）；,备选变压器：BK-20（一次电压 380，二次电压 24V，额定容量 20VA）。,11-6 有一台单相,变压器，额定容量为 5kVA，高、低压绕组均由两个线圈组成，高压边每个线圈的额定电压为1100V，低压边每个线圈的额定电压为 110V，现将它们进行不同方式的联结。试问：可得,几种不同的变比？每种联结时，高、低压边的额定电流为多少？,电机控制与维修,任务1.1 认识变压器,【评价标准】,电机控制与维修,项目,内容,配分,考核要求,扣分标准,得分,实训态度,1.实训的积极性；,2.安全操作规程地遵守情况；,3.纪律遵守情况；,4.完成技能训练报告,30,积极参加实训，遵守安全操作规程和劳动纪律，有良好的职业道德和敬业精神；技能训练报告符合要求,违反操作规程扣20分；不遵守劳动纪律扣10分；技能训练报告不符合要求扣10分,变压器,观察,观察各种变压器结构特点，记录参数,40,观察认真，记录完整,观察不认真扣20分；,记录不完整扣20分,工具的整理与环境清洁,1.工具整理情况；,2.环境清洁情况；,30,要求工具码放整齐，工作台周围无杂物；,工具码放不整齐1件扣1分；有杂物1件扣1分；,合计,100,注 各项配分扣完为止,表1-1-2 任务1.1综合评价表,任务 1.2单相变压器的性能参数测试,【任务描述】,台变压器在出厂之前，或在检修之后，一般都要做两项基本试验来测定变压器的变比和参数，这就是变压器的空载试验和短路试验。变压器试验的目的是检验变压器的性能是否符合有关标准和技术条件的规定，是否存在影响变压器正常运行的各种缺陷，以及测出变压器的有关数据。另外还要通过负载试验来测取单相变压器的运行特性。,本任务主要研究单相变压器的空载参数、短路参数及运行特性的测试方法、测试线路的接线。,电机控制与维修,任务 1.2单相变压器的性能参数测试,【子任务目标】,技能目标：,1.能根据测试原理图实施变压器空载、短路和负载测试接,线；,2.能根据不同测试选用测试仪表；,3.能正确读取测试数据并进行计算。,知识目标：,1.了解变压器性能参数的意义；,2.熟悉单相变压器空载、短路和负载运行的含义；,3.掌握单相变压器性能参数的基本计算。,电机控制与维修,任务 1.2单相变压器的性能参数测试,【知识准备】,（一）空载测试,变压器空载是指原边接额定电压，副边开路时的运行状态。,变压器空载试验的目的是确定,变比,k,，空载电流百分值，空载损耗和激磁阻抗等。,空载试验线路如图1.2.1 所示。原边接上,额定电压，副边开路。为安全与方便，空载测试一般在低压侧加试验电压，高压侧开路。,电机控制与维修,任务 1.2 之,【知识准备】,（一）空载测试,据测量的数据计算变压器的激磁参数：,1）变压器变比（单相变压器）,图1.2.1 空载试验线路图,图1.2.2 空载试验等值电路,电机控制与维修,放大,（一）空载测试,2）激磁参数（空载参数）计算,激磁电阻,激磁阻抗,激磁电抗,3）空载电流百分值,电机控制与维修,任务 1.2 之,【知识准备】,（二）短路测试,变压器短路是指原边接短路电压，副边短路时的运行状态。,变压器短路试验的目的是确定短路电压短路电压，短路阻抗，铜损耗等。,短路试验线路如图,1.2.3 所示。副边短路，将调压器从0V 开始升压，观测短路侧电流,达到额定电流值（或原边电流为额定值）时，原边的电压即为短路电压。为安全与方便，短路测试一般在高压侧加试验电压，低压侧短路。,电机控制与维修,任务 1.2 之,【知识准备】,（二）短路测试,根据测量的数据计算变压器的激磁参数：,1）变压器短路电压（或短路阻抗,Z,s,）,电机控制与维修,图1.2.3 变压器短路试验电路图,放大,任务 1.2 之,【知识准备】,2）短路阻抗,在变压器短路试验中，由电压表和电流表的读出数据即可确定短路阻抗,Z,k,，即,短路阻抗,短路电阻,短路电抗,电机控制与维修,任务 1.2 之,【知识准备】,短路试验时应注意短路用的接线尽量短和离开器身，避免产生不正常的涡流损耗，影响测试结果。接线截面积与短路端出线铜排或导杆截面积相等。短路铜排应拴紧，不可松弛，以减少接触电阻。,（三）负载测试,变压器负载时的运行特性有两个：外特性和效率特性。外持性是指一次侧外施电压与二次侧功率因数不变时，二次侧电压与电流的变化关系，,即,U,2,=,f,（,I,2,）。效率特性是指一次电压和二次测负载功率因数不变时，变压器的效率与负载电流的变化关系，即,=,f,（,I,2,）。,电机控制与维修,任务 1.2 之,【知识准备】,在能量传递过程中，变压器内部同时将产生损耗。变压器的损耗分铜耗和铁耗两种。铜耗是电流在绕组中产生的电能损耗，与负载电流的平方成正比，因而称之为可变损耗。铁耗是交变磁通在铁心中产生的磁滞和涡流损耗。由于变压器主磁通是基本不变的量，铁心损耗是一个常量故称不变损耗。,效率特性的特征指标是效率,，其定义为额定负载时的,值约为 9599。,电机控制与维修,图1.2.4 变压器负载试验电路图,放大,任务 1.2 之,【知识准备】,任务 1.2单相变压器的性能参数测试,【任务实施】,1.实施地点：,教室、电机实训室,2.实施所需器材,1）多媒体设备；,2）,50100VA单相变压器10 台，相应数量的电压表、电流,表及功率表、开关、连接导线等。,3.实施内容与步骤：,1）学生分组：4人左右一组，指定组长。工作始终各组人员,尽量固定。,2）教师布置工作任务。学生阅读学习指导书，了解工作内,容，明确工作目标，制定实施方案。,电机控制与维修,任务 1.2单相变压器的性能参数测试,【任务实施】,3.实施内容与步骤,引导问题为：,（1）变压器测试项目主要有哪几个？,（2）什么叫变压器空载运行？变压器空载测试的目的是什么？,（3）什么叫变压器短路运行？变压器短路测试的目的是什么？,（4）什么叫变压器负载运行？变压器的输出电压与负载大小有什么关系？,3）教师通过图片、实物或多媒体分析演示让学生了解变压器测试原理、线路与方法，或指导学生自学。,4）实际进行变压器空载测试、短路测试及运行特性测试。,电机控制与维修,任务 1.2 之,【任务实施】,（1）变压器空载测试,按图,1.2.1 接线，同学先自检，经教师复检确认后，进行变压器空载测试，结果记入表1-2-1 中。,电机控制与维修,试验变压器铭牌记录,型号,额定,电压,（V）,额定,电流,（A）,测试记录,计算结果,原边,电压,U,1,（v）,副边,电压,U,20,（v）,空载,电流,I,0,（v）,空载,损耗,P,0,（v）,变比,K,空载,电阻,R,0,（）,空载,阻抗,Z,0,（）,空载电流,百分数,%,表1-2-1 变压器空载试验记录表,3.实施内容与步骤,（2）变压器短路测试,按图,1.2.3 接线，同学先自检，经教师复检确认后，进行变压器短路测试，结果记入表1-2-2 中,。,电机控制与维修,试验变压器铭牌记录,型号,额定电压,（V）,额定电流（A）,测试记录,计算结果,原边电压,U,1,（v）,短路电压,U,d,（v）,短路电流,I,0,（v）,短路损耗,P,0,（v）,短路电阻,r,k,（）,短路电抗,x,k,（）,短路阻抗,z,k,（）,短路电压,u,d,%,表1-2-2 变压器短路试验记录表,3.实施内容与步骤,任务 1.2 之,【任务实施】,（3）变压器运行特性测试,按图,1.2.4 接线，同学先自检，经教师复检确认后，进行变压器运行特性测试，结果记入表1-2-3,中。,电机控制与维修,试验变压器铭牌记录,型号,额定电压（V）,额定电流（A）,测试记录,画变压器外特性曲线,负载,（W）,原边电压,U,1,（v）,副边电压,U,2,（v）,原边电流,I,1,（A）,副边电流,I,2,（A）,25,50,75,100,125,表1-2-3 变压器负载试验记录,任务 1.2 之,【任务实施】,3.实施内容与步骤,（4）注意事项,空载测试时，一般在低压侧进行，并使用低功率因,数功率表。,短路测试时，一般在高压侧加电压、将低压侧短接。,升电压时，密切注意电流表数值，达到加压侧电流,的额定值即可。,负载测试时，尽量是每组负荷差距大些，以使曲线,平滑。,接线完成后，须经指导教师检查并同意送电后，方,可进行试验。,试验过程中，接线换表等必须切断电源。严禁带电,接线或换表！,电机控制与维修,任务 1.2 之,【任务实施】,3.实施内容与步骤,任务 1.2单相变压器的性能参数测试,【学习小结】,本任务通过变压器空载运行和负载运行等试验分析了变压器的运行原理，能量的传通以及内部的电磁过程；通过空载试验和短路试验，确定了变压器的铁损耗、变比、空载电流和励磁阻抗，以及变压器的额定铜损耗、短路电压和短路阻抗。,电机控制与维修,任务 1.2单相变压器的性能参数测试,【自我评估】,1.2-1 变压器空载试验的目的是什么？进行试验时应注意什么？,1.2-2 变压器短路试验的目的是什么？进行该试验时应注意什么问题？,1.2-3 变压器负载试验的目的是什么？,1.2-4 变压器的空载阻抗与励磁阻抗有什么不同？,1.2-5 变压器的短路阻抗与短路电压有什么不同？短路阻抗的实际意义是什么？,1.2-6 变压器空载试验一般在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载电流、空载电流百分值、空载功率及励磁阻抗是否相等？,1.2-7 变压器短路试验一般在哪一侧进行？将电源加到高压侧或低压侧所测得的短路电压、短路电压百分值、短路功率及计算出的短路阻抗是否相等？,电机控制与维修,任务 1.2单相变压器的性能参数测试,【评价标准】,电机控制与维修,项目,内容,配分,考核要求,扣分标准,得分,实训,态度,1.实训的积极性；,2.安全操作规程,地遵守情况；,3.纪律遵守情况；,4.完成训练报告,30,积极参加实训，遵守安全操,作规程和劳动纪律，有良好,的职业道德和敬业精神；技,能训练报告符合要求,违反操作规程扣,20分；不遵守劳,动纪律扣10分；,技能训练报告不,符合要求扣10分,测试电路,的连接,1.按图连接电路；,2.正确选用仪表,30,看懂电路图，并能够根据电,路图连接电源、电路；正确,连接变压器,电源、电路的连,接不正确扣20分；,变压器的正确不,连接扣10分,性能参数,的测试与,计算,1.电压测量；,2.电流测量；,3.功率测量；,4.参数计算,40,能正确使用电压表、电流表,及功率表；能正确计算参数值,不能正确使用电,压表、电流表及,功率表扣20分；,不能正确计算参,数值扣20分,合计,100,注 各项配分扣完为止,表1-2-4 任务1.2综合评价表,任务1.3,三相变压器、特种变压器,的认识与应用,【任务描述】,现代电力系统均采用三相制，因而三相变压器的应用极为广泛。三相变压器可以用三个单相变压器组成，这种三相变压器称为三相变压器组，还有一种由铁扼把三个铁心柱连在一起的三相变压器，称为三相心式变压器。从运行原理来看，三相变压器在对称负载下运行时，各相电压、电流大小相等，相位上彼此相差120，就其一相来说，和单相变压器没有什么区别。,由于工业的不断发展，相应地出现了适用于各种用途的特种变压器。它们分别是自耦变压器、互感器（仪用变压器）以及电焊变压器。,本任务主要研究三项变压器和几种应用较多的特种变压器的工作原理和使用。,电机控制与维修,任务1.3三相变压器、特种变压器,的认识与应用,【子任务目标】,技能目标：,1.能进行三相变压器基本计算；,2.能根据铭牌和外形确定特种变压器用途与特点；,3.能根据工作实际选择所需特种变压器类型。,知识目标：,1.了解三相变压器和特种变压器的结构和工作原理；,2.熟悉各种变压器的用途和使用注意事项。,3.掌握特种变压器的参数意义。,电机控制与维修,任务1.3,三相变压器、特种变压器,的认识与应用,【知识准备】,（一）三相变压器,1.三相变压器的磁路系统,三相变压器的磁路系统按其铁心结构可分为组式磁路和心式磁路。,1）组式（磁路）变压器,三相组式变压器是由三台单相变压器组成的，相应的磁路称为组式磁路。由于每相的主磁通中各沿自己的磁路闭合，彼此不相关联。当一次侧外施三相对称电压时，各相的主磁通必然对称，由于磁路三相对称，显然其三相空载电流也是对称的。三相组式变压器的磁路系统如图所示。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,2）心式（磁路）变压器,三相心式变压器每相有一个铁心柱，三个铁心柱用铁扼连接起来，构成三相铁心，如图1.3.2 所示。这种磁路的特点是三相磁路彼此相关。从图上可以看出，任何一相的主磁通都要通过其他两相的磁路作为自己的闭合磁路。三相心式变压器可以看成是由三相组式变压器演变而来的。,电机控制与维修,图1.3.1 三相组式变压器的磁路系统,放大,与三相组式变压器相比，三相心式变压器省材料，效率高，占地少，成本低，运行维护方便，故应用广泛。只在超高压、大容量巨型变压器中由于受运输条件限制或为减少备用容量才采用三相组式变压器。,电机控制与维修,图1.3.2 三相心式变压器的磁路系统,任务1.3之,【知识准备】,放大,2.三相变压器的电路系统 联结组别,1）三相绕组的联结方法,为了在使用变压器时能正确联结而不至发生错误，变压器绕组的每个出线端都给予一个标志，电力变压器绕组首、末端的标志如表,1-3-1 所,示。,电机控制与维修,表1-3-1 绕组的首端和末端的标记,任务1.3之,【知识准备】,在三相变压器中，不论一次绕组或二次绕组，我国主要采用星形和三角形两种联结方法。把三相绕组的三个末端,（或）联结在一起，而把它们的首端Ul、Vl、Wl（或ul、vl、w2）引出，便是,星形联结，用字母Y或y表示,，如图1.3.3（a）所示。把一相绕组的末端和另一相绕组的首端连在一起，顺次连接成一闭合回路，然后从首端Ul、Vl、Wl（或）引出，如图（b）、（c）所示，便是,三角形联结，用字母D或d表示,。其中，在图（b）中，三相绕组按U1-U2W1-W2V1-V2U1的顺序联结，称为逆序（逆时针）三角形联结；在图（c）中，三相绕组按U1-U2V1-V2W1-W2U1的顺序联结，称为顺序（顺时针）三角形联结,。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,电机控制与维修,图1.3.3 三相线圈联结方法及相量图,任务1.3之,【知识准备】,放大,2）单相变压器的极性,由于一台三相变压器可以看成由三台单相变压器组成，故要想弄清三相变压器原、副边线电动势（线电压）间的相位关系，须首先掌握单相变压器原、副边电动势（电压）之间的相位关系，即单相变压器的极性。单相变压器的主磁通及原、副绕组的感应电动势都是交变的，无固定的极性。这里所讲的极性是指某一瞬间的相对极性，即任一瞬间，高压绕组的某一端点的电位为正（高电位）时，低压绕组必有一个端点的电位也为正（高电位），这两个具有正极性或另两个具有负极性的端点，称为同极性端，用符号“,”或“,”表示。同极性端可能在绕组的对应端，,如图1.3.4（a）所示，也可能在绕组的非对应端，如图（b）所示,，这取决于绕组的绕向。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,当原、副绕组的绕向相同时，同极性端在两个绕组的对应端；当原、副绕组的绕向相反时，同极性端在两个绕组的非对应端。单相变压器的首端和末端有两种不同的标法。一种是将原、副绕组的同极性端都标为首端（或末端），如,图（a）所示，这时原、副绕组电动势与同相位（感应电动势的参考方向均规定从末端指向首端）。另一种标法是把原、副绕组的异极性端标为首端（或末端），如图（b）所示，这时与反相位。,电机控制与维修,图1.3.4 线圈的同极性端,任务1.3之,【知识准备】,放大,综上分析可知，在单相变压器中，原、副绕组感应电动势之间的相位关系要么同相要么反相位，它取决于绕组的绕向和首末端标记，即同极性端子同样标号电动势同相位。为了形象地表示高、低压绕组电动势之间的相位关系，采用,所谓“时钟表示法”。即把高压绕组电动势相量作为时钟的长针，并固定在“12”上，低压绕组电动势相量作为时钟的短针，其所指的数字即为单相变压器联结组的组别号，我国国家标准规定，单相变压器以I，I0作为标准,联结组。,电机控制与维修,图1.3.5 不同标志和绕向时原、副绕组感应电动势之间的相位关系,任务1.3之,【知识准备】,放大,3）三相变压器的联结组别,三相变压器原、副边三相绕组均可采用 Y（y）联结或YN（yn）联结，也可采用 D（d）联结，括号中为低压三相绕组联结方式的表示符号。因此三相变压器的联结方式有 Y，yn、Y，d、YN，d、Y，y、YN，y、D，yn、D，y、D，d 等多种组合，其中前三种为最常见的联结，逗号前的大写字母表示高压绕组的联结；逗号后的小写字母表示低压绕组的联结，N（或n）表示有中性点引出。,（1）Y，y 联结,图（a）为三相变压器 Y，y联结时的接线图，图（b）为图（a）的相量图。可见，如把指向钟面的 12上，则也指向 12，故其联结组就写成 Y，y0。如高压绕组三相标志不变，而将低压绕组三相标志依次后移一个铁心柱，在相位图上相当于把各相应的电动势顺时针方向转了 120（即4个点），则得 Y，y4联结组；如后移两个铁心柱，则得 8点钟接线，记为 Y，y8联结组。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,在图,（a）中，如将,原、副绕组的异极性端子标,在对应端，如图（a）所,示，这时原、副边对应相的相,电动势反向，则线电动势与的,相位相差 180，如图（b）,所示，因而就得到了 Y，y6联,结组。同理，将低压侧三相绕,组依次后移一个或两个铁心柱，,便得 Y，y10或 Y，y2联结,组。,电机控制与维修,图3.1.6 Y，y0连接组,任务1.3之,【知识准备】,放大,电机控制与维修,图1.3.7 Y，y6联结,图1.3.8 Y,d11联结,任务1.3之,【知识准备】,放大,（2）,Y，d联结,图（a）是三相变压器Y，d联结时的接线图。图中将原、副绕组的同极性端标为首端（或末端），副绕组则按U1一U2W1一W2V1一V2U1顺序作三角形联结，这时原、副边对应相的相电动势也同相位，但线电动势与的相位差为330，如图（b）所示，当指向钟面的 12时，则指向11，故其组号为 11，用 Y，d11表示。同理，高压侧三相绕组不变，而相应改变低压侧三相绕组的标号，则得 Y，d3和 Y，d7联结组。如将副绕组按Ul一U2V1一V2W1一W2U1顺序作三角形联结，如图（a）所示。这时原、副边对应相的相电动势也同相，但线电动势与的相位差为 30，如图（b）所示，故其组号为 1，则得到 Y，d1联结。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,综上所述可得，对,Y，y联结而言，可得0、10等六个偶数组别；而Y，d联结而言，可得l、11等六个奇数组别。国家标准规定 Y，yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0和Y，y0等五种作,为三相双绕组电力变压器的标,准联结组。Y,yn0 联结组的二次,绕组可引出中性线，成为三相四,线制，用作配电变压器时可兼供,动力和照明负载。Y，d11联结,组用于低压侧电压超过 400V的,线路中。YN，d11 联结组主要用,于高压输电线路中，使电力系统,的高压侧可以接地。,电机控制与维修,图1.3.9 Y,d1联结,任务1.3之,【知识准备】,放大,4）三相变压器绕组的极性判别,当把三相变压器原、副绕组联接成星形或三角形时，绕组的感应电动势就互差 120，变压器正常运行。如果当一相绕组接反了，该相绕组产生的磁通会与另外两相绕组产生的磁通相互抵消，使得变压器空载阻抗变得很小，接入电源后会流过很大的电流而烧坏变压器。,为避免上述事故发生，要确定三相绕组的相对极性，即确定三相变压器绕组的首末端，通常也称为绕向测定。具体做法是：在图（a）中，若将原绕组的 1U2和lV2 端子相联接后，在 lU1和1V1 间加电压。,在图（b）中，若将两绕组的 1U2和lVl 端子联接在一起，在1U1和1V2 之间加电压，则在W相绕组中产生感应电动势。这表明，1U1.1V1中一个为首端，一个为末端。更换一相绕组后，重复上述过程，就可以确定三相绕组的相对极性。用同样的方法、步骤也可以确定副绕组的相对极性。读者可以依据楞次定律参照图1.3.10,自行分析判断。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,电机控制与维修,图1.3.10 三相变压器组的绕向测定,（a）（b）,任务1.3之,【知识准备】,放大,（二）自耦变压器,1.自耦变压器的结构,根据法拉第电磁感应定律所讲的自感现象制成的变压器，称之为自感变压器，也称为自耦变压器。自耦变压器的特点在于：其原、副绕组之间不仅有磁的联系，而且也有电的直接联系。,自耦变压器与普通变压器相似，也是由铁心和原、副绕组两部分组成。所不同的是，原、副绕组共用一个线圈，如图,1.3.11 所示。如果绕组中间的抽头做成可滑动接触的，就可构成一个电压可调的自耦变压器。通常将这类可调的自耦变压器称为自耦调压器。如图1.3.12,所示，这种自耦调压器将铁心做成圆环形，将绕组均匀绕在上面，滑动接触点一般用碳刷构成。碳刷触头通过组件与转柄相连可根据需要旋转转柄以改变输出电压。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,电机控制与维修,（a）外形结构 （b）电路原理,图1.3.11 自耦变压器结构 图1.3.12 自耦调压器,任务1.3之,【知识准备】,放大,放大,2.自耦变压器的原理,自耦变压器可以看作是由一台双绕组变压器改接变成的。设双绕组变压器原、副绕组的,总匝数为 N,1,，副绕组匝数为N,2,，额定电压分别为,U,1N,，额定电流分别为,U,2N,，根据变压器原理，变比,k,=N,1,/N,2,=,U,1N,/,U,2N,若将这台双绕组变压器原、副绕组按图1.3.13 所示串联起来，便成为一台自耦变压器。N,2,既属于原绕组的一部分，同时也是副绕组的组成部分，成为公共绕组，N,1,成为原绕组。,自耦变压器可用于升压。也可用于降压。图1.3.13 为降压自耦变压器原理接线图。若将电电源和负载对调,，就成为升压自耦变压器。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,如果在自耦变压器原绕组上加上电压，且不考虑绕组的电阻压降和漏抗压降，绕组内有电流通过。铁心内就产生交变磁通，原绕组中产生感应电动势，这个电动势与外加电压相平衡。副绕组中产生的感应电动势与其匝数也是成正比。,电机控制与维修,图1.3.13 自耦调压器工作原理,放大,任务1.3之,【知识准备】,（三）互感器,1.电流互感器,电流互感器的结构、工作原理与普通双绕组变压器相似，也是由铁心和原、副绕组两部分构成。其主要特点在于，电流互感器原绕组的匝数很少，一般只有一匝到几匝。使用中，原绕组串联在被测电路中。副绕组的匝数很多，用较细的导线绕制。根据测量目的不同，副绕组联接电流表或电度表的电流线圈。根据变压器的变流比公式,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,例1-3-1,某电力线路，电压,为10.5kV，今采用LQJ-15环氧树脂浇注的电流互感器测量线路电流。已知，电流表测得的电流为 2.5A，若不计空载电流和漏阻抗的影响，试问该线路电流为多大?若采用的电流互感器，能否测量该线路的电流?,解,由于 LQJ-15型电流互感器可允许在 15kV线路中进行测量，故在该线路是可以使用的。,因为K,i,=40，I,2,=2.5A，则该线路的电流,为,如采用,K,i,=75/5的,电流互感器，它所测量电流的最大值为,所以，不能将的电流互感器用于测量线路为,100A,的电流。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,为了测量的准确和安全，在使用电流互感器时，应注意以下三点：,（1）电流互感器在运行中副绕组绝对不能开路。若开路，互感器即成为空载运行，流过原绕组的线路电流，全部成为互感器的励磁电流。副绕组此时没有电流通过，副绕组电流的去磁作用消失，原绕组磁动势不变，使铁心中磁感应强度提高很多倍，磁路严重饱和，磁通的波形为平顶波，在磁通变化过程中，过零时相当快。因而在副绕组中感应出很高的尖峰电动势，其峰值可达数千伏，会造成互感器绝缘击穿，也可能造成人身伤害。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,另外，由于磁感应强度增大，铁损耗增加，铁心过热加速绝缘物老化。在电流互感器副绕组电路中，绝对不允许接装保险丝；当副绕组不接电流表时，要把副绕组短接，若要拆下运行中的电流表，必须先把互感器副绕组短接后，才能把电流表拆下来。,（2）电流互感器的铁心和副绕组要同时可靠接地，以免高压侧绝缘击穿时，损坏仪表或造成人身伤亡。,（3）副绕组负载阻抗要小于规定的阻抗，互感器准确度等级要比所接仪表的准确度高两级。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,2.电压互感器,电压互感器实质是一个降压变压器，其工作原理和结构与其它变压器没有区别。也是由铁心和原、副绕组两个主要部分组成。它的主要特点在于：原绕组匝数较多，并联在被测电路中，副绕组匝数较少，接在高阻抗的测量仪表上，有很准确的电压比。根据测量的目的不同，原绕组接被测量的高电压端，副绕组接电压表、瓦特表或电度表的电压线圈，所接仪表的阻抗都很大，因此，电压互感器的副绕组电流很小，近似等于零。所以电压互感器正常运行时接近于空载运行，接线原理图如,1.3.14 所示。根据变压器原理，它的原绕组与副绕组的电压之比同它们的匝数成正比。电压互感器的准确度可分为：、3.0 等四级。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,电机控制与维修,（a）接线图 （b）符号图,图1.3.14 电压互感器的原理接线图,放大,任务1.3之,【知识准备】,例1-3-2,用变比,为6000V100V的电压互感器和变比为100A5A的电流互感器扩大量程，若电压表的读数为 85V，电流表的读数为 3.5A，则,被测电路的电压、电流各为多少?,解,因为,所以,又因为,所以,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,在使用电压互感器时，应注意以下三点：,（1）电压互感器在运行时，副绕组不可短路。因为副绕组匝数少，阻抗小，如发生短路，短路电流将很大，足以烧坏互感器。使用时，低压侧电路要串接熔断器作短路保护。,（2）电压互感器的铁心和副绕组的一端必须可靠接地。以防止高压绕组绝缘被损坏时，铁心和副绕组带上高压而造成事故。,（3）电压互感器的准确度等级与其使用的额定容量有关，输出电流越大，电压比误差越大的缘故。为了保证所接仪表的测量准确度等级，电压互感器的准确度等级比所接仪表的准确度等级要高两级。,电机控制与维修,任务1.3之,【知识准备】,（四）电焊变压器,电焊变压器在生产实际中应用很广泛，主要是以结构简单、成本较低、制造容易、维修方便、经久耐用而著称。交流电弧焊机的主要部分是电焊变压器，实质上是一台特殊的降压变压器。电弧焊是靠电弧放电的热量来熔化金属的，电焊条就是用来被熔化的金属。焊接时的起弧电压约为,6075V，起弧后电压降至 3035V，当焊条碰在工件上时,，短路电流不应过大，也不应过小。为了适应不同的焊接要求，焊接电流应能够在较大范围内调