第2单元 变压器 电能的传输

《电机与变压器》课程标准（中职）2011年9月一、课程名称《电机与变压器》二、课程管理系、部及教研室电气工程与自动化系、电机与变压器教研室三、教材版本中国劳动社会保障出版社（第四版）四、适用专业、使用范围（中职、高技、预备技师）、修业年限适用专业：机电一体化使用范围：三年中职修业年限：1年执笔：审核：审批：内容一、说明1、课程的性质和内容本课程是一门必修课。

本课程的主要内容有：变压器的分类、结构和原理，变压器绕组的极性测定与连接，变压器的并联运行、维护和检修，特殊用途的变压器，电动机的基础知识，三相异步电动机的运行，单相异步电动机，直流电动机，三相同步电动机，特种电机等。

2、课程的任务和要求本课程是电工专业的专业理论课。

通过学习，要求：（1）掌握变压器、异步电动机、直流电动机的结构、原理、主要特性、使用和维护知识；（2）对同步电机和特种电动机要有一定的了解。

学习中要求理论联系实际，注重对电机故障的分析、判断和检修能力的培养，为生产实习课与解决实际技术问题奠定理论和技能基础。

本课程的总学时为64学时。

3、教学中应注意的问题（1）将专业课的学习与电路基础理论衔接，指导学生有针对性地预习。

（2）帮助学生形成强烈兴趣。

（3）指导学生了解课程教学目的，教师结合教学大纲和自己对课程的把握情况，阐明《电机与变压器》的课程特点。

（4）培养学生良好的学习习惯。

二、学时分配表课程内容总学时讲授机动绪论 1 1第一单元变压器的分类、结构和原理1.变压器的分类和用途7112.变压器的结构与冷却方式3.变压器的原理4.变压器的空载试验与短路试验2 3第二单元变压器绕组的极性测定与连接1.单相变压器绕组的极性2.三相变压器绕组的连接及连接组别3.用交流法测定三相变压器绕组极性4.电力变压器的铭牌参数722111第三单元变压器并联运行、维护和检修1.三相变压器的并联运行2.变压器的维护与检修211第四单元特殊用途的变压器1.自耦变压器2.仪用变压器3.电焊变压器4.小型单相变压器的设计（选学）5221第五单元电动机的基础知识1.电动机的种类和用途2.异步电动机的结构3.三相异步电动机的拆装4.异步电动机的工作原理5.电动机的铭牌和型号711311第六单元三相异步电动机的运行1.三相异步电动机的启动2.三相异步电动机的调速3.三相异步电动机的反转与制动4.三相异步电动机的启动、反转和制动试92232验5.三相绕线式异步电动机的调速第七单元单相异步电动机1.单相异步电动机的原理、结构及分类2.单相异步电动机的绕组和嵌线3.单相异步电动机的运行4.单相异步电动机的常见故障及处理5.小功率三相电动机改为单相电动机运行10222112第八单元直流电动机1.直流电动机的原理、构造、分类及铭牌2.直流电动机的基本性能分析3.直流电动机运行4.直流电动机的逆运行——直流发电机5.直流他励电机试验821311第九单元三相同步电机1.同步发电机的工作原理2.同步发电机的基本结构及应用3.同步发电机的励磁方式和并联运行4.同步电动机的工作原理和启动方法5.同步电动机功率因数的调整和同步补偿机821221第十单元特种电机1.测速发电机2.伺服电动机3.步进电动机4.永磁电机5.直线电动机6.超声波电动机小计64 55 9 三、教学要求、内容及建议第一篇绪论教学要求：1、了解电机在电能产生、传输、转换中的作用。

2）桥型结线 是单母线分段结线 的一种简化。当单母 线分段结线每一段馈 线均只有一路时，可 取消母线，形成全桥 结线。 根据情况，可选择 取消进线或馈线断路 器，由此形成“外桥” 与“内桥”结线。 工程上一般不采用 全桥。
全桥
#1电源进线
QS011 QF01 QS012 QS1 QS11 QF11
负荷侧馈线
3、单母线带旁路 问题的提出：馈出线 断路器故障时，要求故 障回路不停电。 方法：为每一出线断 路器均设置一台备用（2 n备用）如图。 方法评价：备用太多， 不经济。 改进思路：因极少两 台断路器同时故障，可 否只设一台公共备用， 需要时被故障回路调用。
电源进线
QS0 QF0
QF01 QF11 QF02 QF12 QF03 QF13
负荷3
负荷4
2.3.5 各种配电方式的变通及综合应用示例
负荷工作场所 变配电所
电源1 电源2 负荷1 负荷2
负荷工作场所 变配电所
电源1 负荷1 负荷2
电源2
负荷3 隔离开关 负荷4
隔离开关
负荷4
负荷3
双电源单环路
双电源双环路
负荷工作场所 变配电所
电源1 负荷1
双电源双回路 放射式配电
电源2 负荷2
II段母线负荷侧馈线
两个单母线被QF连接起来，QF：联络断路器 一个单母线被QF分成两段，QF：分段断路器
2、双母线结线 单母线＋母线 备用 备用母线应能 被进线和每一路出 线所利用。 工作方式与故 障切换问题。
电源进线
QS0 QF0 QS01 QS02
母线I段 母线II段
QS11 QS12 QS21 QS22 QS31 QS32 QF1 QF2 QF3

分接无励磁调压开关 本开关适用于频率50、60Hz、额定电压10、35Kv、额定 电流20-250A，三相油浸式变压器，调压部位有中部和中性点 两种，可直接固定在变压器箱盖或箱壁处，在无励磁状态下分 接调换。
分接开关：通过改变高压绕组抽头，增加或减少绕组匝数来改 变电压比。 ∵：U1/U2=W1/W2，U1W2=U2W1， ∴：U2=U1W2/W1。 一般变压器均为无载调压，需停电进行：常分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三挡 +5%、0%、-5%（一次为10.5KV、10KV、0.95KV二次为 380V、400V、420V），出厂时一般置于Ⅱ挡。

铁心
既是磁路，也是套装绕组的骨架 包括：心柱（套有绕组）和铁轭（形成闭合磁路）
由0.35～0.5mm厚硅钢片叠成或非晶合金制成
结构上分为：芯式和壳式，电力变压器主要用芯式
芯式变压器
铁 铁 心 21 柱1 2 轭 铁 心 2 1柱1 2
低压绕组
铁
轭
高压绕组 (a) 单相心式变压器示意图 （b）心式变压器
6、压力释放阀 当变压器内部发生严重故障而产生大量气体 时，油箱内压力迅速增加，为防止变压器发 生爆炸，油箱上安装压力释放阀。
本节结束
课题三 变压器的原理
变压器原理
变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信 号的一种电器，是电能传递或作为信号传输的重要元件。主要构件是初级线 圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、 匹配阻抗，安全隔离等。 变压器的功能主要有：电压变换；电流变换，阻抗变换；隔离；稳压（磁饱 和变压器） 变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合 一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组 线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈 耦合及磁交链之程度。 而跨于此线圈的电压称之为一次电压。在二次线圈的感应电压可能大 于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈间的匝数比所决定的。因此， 变压器区分为升压与降压变压器两种。

5.2 水路系统
定子线圈水冷：制造时加入一定数量的空心导线构成水路 串连双流水路 :一个线圈一条水路，同侧进水和出水，阻力大
并联单流水路:一根线棒一条水路，一侧进水一侧出水，大机组
串连双流水路
并联单流水路
第二节 变压器
1 概 述
发电厂生产的电能经升压后送入各级枢纽电站或区域性变电站，经 下级变电所层层降压输送给用户使用。由于发电机是旋转电机,电压不能 做得太高 (大容量电机通常为10.5Kv~20Kv),因此需要输电变压器将发电 机的电压升高到输电电压(如110Kv,220Kv,330Kv,500Kv等),把电能输送到 用户区域后,再用降压变压器把电压降到 配电电压及用户需要的电压。
标准频率50Hz，一对磁极，故n＝3000转/min 同步：发电机的转速必须和交变电势每秒钟变化的周速相同
3 三相同步发电机
定子线圈是三相，如下图 彼此间隔1200 eA＝ Emaxsinωt
eB＝ Emaxsin（ωt-1200）
eC＝ Emaxsin（ωt-2400）
A-x
C-z
B-y
4 国产汽轮发电机
电磁感应定律：线圈中磁通变化，则线圈中有感应电产生，大小为：
e＝-N dφ/dt（ dφ/dt表征磁通变化快慢）
2 同步发电机工作原理
2.1 同步发电机结构
转子: 在转子励磁绕组中输入直流电流，产生转子磁场。
励磁绕组→集电环和电刷→直流电源→同轴直流发电机（励磁 机） 定子：导磁的定子铁芯和导电的定子绕组组成。（在定子线圈中通过 电流时，产生定子磁场。 ）
定子绕组
转子绕组
定子 转子铁芯 气隙
左江240MW发电机转子在吊装
发电机转子
VGS