3、1-3小型变压器的检测与维护

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教案序号：NO.3

系部 教研室 授课学时 课题名称 教 学 目 的 与 要 求 电气工程系 电工教研室 4H 授课班级 授课时间 授课教师 审批时间 高电152 2016.3.8 李保民 张海龙2016.2.27 任务三 小型变压器的检测与维护 . 1 了解变压器的同名端、异名端及极性判别方法 2 了解变压器的外特性 教 学 重 点 了解变压器的同名端、异名端及极性判别方法 教 学 难 点 了解变压器的同名端、异名端及极性判别方法 讲解法 示范法 练习法 教 学 方 法

【组织教学】

1、学生按时进入实习教室。 2、点名记录考勤。 3 检查学生安全情况。 4 宣布课题教学目的要求

【知识回顾】 回顾上次所学内容

【新课内容】

一、.工作任务

是对小型单相变压器进行故障检查与判别，并通过分析故障现象与原因之间的关系，掌握小型变压器的修复方法。

二、任务实施 一、变压器绕组的极性

变压器绕组的极性是指变压器原、副绕组在同一磁通的作用下所产生的感应电势之间的相位关系。

同极性端（同名端）：任何瞬间，两绕组中电势极性相同的两个端钮。用符号星号“*”或黑点“.”表示。如图3－3.

对一、二次绕组的方向，当电流从1和3流入时，它们所产生的磁通方向相同，因此1、3端是同名端，同样2、4端也是同名端。当电流从1、4流入时，则1、4是同名端。

二、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。

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当一次绕组电压U1和负载的功率因数cosφ2一定时，二次绕组电压U2与负载电流I2的关系，称为变压器的外特性。它可以通过实验求得。功率因数不同时的几条外特性绘于图2—17中，可以看出，当cosφ2=1时，U2随I2的增加而下降得并不多；当cosφ2降低时，即在感性负载时，U2随I2增加而下降的程度加大，这是因为滞后的无功电流对变压器磁路中的主磁通的去磁作用更为显著，而使E1和E2有所下降的缘故；但当cosφ2为负值时，即在容性负载时，超前的无功电流有助磁作用，主磁通会有所增加，E1和E2亦相应加大，使得U2会随I2的增加而提高。以上叙述表明，负载的功率因数对变压器外特性的影响是很大的。

纵坐标用U2／U2N之值表示，而横坐标用I2／I2N表示，使得在坐标轴上的数值都在0～1之间，或稍大于1，这样做是为了便于不同容量和不同电压的变压器相互比较。

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ΔU与空载电压（额定电压）U2N之比的百分值就称为变压器的电压变化率，用ΔU％来表示。

U2N为变压器空载时二次绕组的电压（称为额定电压）；U2为二次绕组输出额定电流时的电压。

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。ΔU％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ΔU％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3％～5％。

三、变压器的损耗、效率和冷却方式

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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=U1I1COSφ1 P2=U2I2COSφ2

两者之差为变压器的损耗ΔP，它包括铜损耗PCu和铁损耗PFe两部分，即

ΔP=PCu +PFe

1．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15％～20％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3％～20％。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

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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η，由于变压器没有旋转的部件，不像电机那样有机械损耗存在，因此变压器的效率一般都比较高，中小型电力变压器效率在95％以上，大型电力变压器效率可达99％以上。

四、小型变压器的维护

各类变压器绕组、铁心、机械故障类的判断与检测程序分为两大步骤。具体检查方法如下： 1> 利用感觉器官判别检查 2> 直流电阻值的测量法 3> 绝缘电阻值的测量 2、单相变压器的故障处理 1> 绕组故障 2> 铁心故障

3> 接通电源二次侧无电压输出 4、温升过高导致绕组冒烟

1> 绝缘破损造成匝间短路，或一次侧、二次侧间短路 2> 硅钢片间绝缘太差，使涡流增大 3> 铁心叠厚不足或绕组匝数偏少 4> 负载过负荷或输出电路局部短路 5、空载电流偏大 1> 一次绕组匝数不足 2> 铁心叠层不足

3> 一次、二次绕组局部短路 4> 铁心质量太差 6、运行中有响声 1> 铁心未插紧

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2> 电源电压过高

3> 负载过负荷或短路引起振动 7、铁心和底板带电

1>一次、二次绕组对地短路，或一次、二次绕组与静电屏蔽层间短路

2> 长期使用，绕组对地（铁心）绝缘老化 3> 引出线裸露部分碰触铁心或底板

4> 绕组受潮或环境湿度过大使绕组局部漏电 8线包击穿打火

【课后感】

同学们由于有了前面的基础，对单相变压器的故障检查、判断理解的较快，对损耗学得比较吃力，尤其对各种计算公式理解困难。

【布置作业】

课后作业。

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