资源简介

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项目一 单相变压器
一、教学目标
1.能正确描述的单相变压器的特点、用途、类型、结构等基本知识。
2.能掌握单相变压器的原理。
3.能正确掌握单相变压器的绕组重新绕制的方法和步骤。
二、课时分配
本章共3个任务，本章安排8课时。
三、教学重点
我们通过本项目的实施，了解单相变压器的特点和结构，掌握其工作原理，并能对单相变压器的绕组进行重新绕制。
四、教学难点
1.能掌握单相变压器的原理。
2.能正确掌握单相变压器的绕组重新绕制的方法和步骤。
五、教学内容
任务一 认识单相变压器
一、 变压器的分类
1. 按相数分类
按电源供电的相数分类，可分为单相变压器和三相变压器。
2. 按用途分类
按变压器的用途分类，可分为电力变压器、仪用变压器、电炉变压器、自耦变压器和电焊变压器。
3. 按冷却方式分类
按冷却方式分类，可分为油浸式变压器、风冷式变压器、自冷式变压器和干式变压器。
4. 按铁心结构形式分类
二、 单相变压器的结构
1. 铁心
2. 绕组
（1） 同心式绕组：
（2） 交叠式绕组：
三、 单相变压器的用途
四、 特殊用途变压器
1. 自耦变压器
2. 仪用互感器
（1） 电流互感器：
电流互感器的使用注意事项：
（1）电流互感器在运行中二次侧不得开路。
（2）电流互感器的铁心和二次侧要同时可靠接地，以免在高压绝缘击穿时危及仪表或人身的安全。
（3）电流互感器的一次、二次绕组有“＋”“－”或“*”标记，表示同名端，当二次侧接功率表或电度表的电流线圈时，一定要注意极性。
（4）电流互感器的负载大小，影响到测量的准确度，一定要二次侧的负载阻抗小于要求的阻抗值，并且所用电流互感器的准确度等级比所接仪表的准确度等级高两级，以保证测量的准确度。
（2）电压互感器：
电压互感器的使用注意事项：
（1）电压互感器运行中，二次侧不能短路，否则会烧坏绕组。因此，二次侧要装熔断器保护。
（2）铁心和二次侧绕组的一端要可靠接地，以防绝缘破坏时，铁心和绕组带高压电。
（3 二次侧绕组接功率表或电能表的电压线圈时，极性不能接错；三相电压互感器和三相变压器一样，要注意连接法，接错会造成严重后果。
（4）电压互感器的准确度与二次侧的负载大小有关，负载越大，即接的仪表越多，二次侧电流就越大，误差也就越大。与电流互感器一样，为了保证所接仪表的测量准确度，电压互感器要比所接仪表准确度高两级。
练习实践
单相变压器的操作实训。
一、 实训目的
（1） 认识并检测单相变压器。
（2） 掌握单相变压器的接线和操作方法。
（3） 测定单相变压器一次和二次侧绕组的直流电阻、对地以及绕组之间的绝缘电阻。
（4） 测定单相变压器的输入输出电压、输入输出电流的关系。
二、 实训器材
仪表、材料、设备等详见表1-1。
三、 实训内容
1. 认识实训器材
实训器材的作用及使用注意事项见表1-1。
2. 单相变压器绕组直流电阻的测定
（1）用万用表测量变压器一次及二次侧绕组的直流电阻值。
（2）用单臂电桥精确测量电阻值。
（3）比较两次测量结果。
3. 变压器绕组绝缘电阻的测定
（1）选择合适的兆欧表并检查。
（2）测量绕组的绝缘电阻。
（3）判断绕组的绝缘性能。
4. 单相变压器的输入/输出电压，输入/输出电流关系的测定
（1）绘制单相变压器的工作电路图。
（2）连接单相变压器的工作电路。
（3）通电测试变压器的输入/输出电压关系。
（4）通电测试变压器的输入/输出电流关系。
四、注意事项
（1）单相变压器必须接入可调交流电源，不可直接加入额定电源电压。
（2）实际操作过程中，单相变压器输入/输出的电压和电流均不允许超过额定值。
（3）单相变压器输入/输出的电压值不同，输入/输出的电流值也相差较大，选用电压表和电流表时要注意选取合适的量程。
（4）选用负载电阻时，要注意其能承受单相变压器的额定输出电流。调节负载电阻时，要注意其阻值不能过小，以防止烧坏实训设备。
任务拓展
特殊变压器——电焊变压器。
电焊变压器的结构及其特点
任务二 单相变压器的原理
一、 单相变压器的运行原理
二、 单相变压器的空载运行
1. 空载运行时各物理量正方向的规定
2. 感应电动势和变比
3. 变压器的空载电流和空载损耗
4. 空载运行时相量图
三、 变压器的负载运行
变压器的阻抗变换
五、 变压器的外特性
六、 变压器的损耗及效率
1. 铜损耗PCu
2. 铁损耗PFe
3. 效率
4. 效率特性
练习实践
变压器的空载运行实训与短路运行实训。
一、 实训目的
（1） 测定单相变压器的变比。
（2） 通过空载和短路实训，测定变压器的损耗和相关参数。
二、 实训仪器和设备
仪表、材料、设备等详见表1-6。
三、 实训的内容
1. 认识实训器材
实训器材的作用及使用注意事项见表1-6。
变压器空载实训
变压器短路实训
四、 注意事项
（1）在变压器实训中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。
（2）短路实训操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
（3）实训中遇到异常情况，首先立即断开电源，处理完成故障后，方可继续进行实训。
任务拓展
变压器的极性判定。
一、 单相变压器的极性
1. 直流电源的极性（图1-28）
2. 交流电源的极性（图1-29）
3. 单相变压器绕组的极性
二、 单相变压器的极性判定
1. 直观法
（1） 电动势越串越大，则把两个线圈的异名端连接。
（2） 电动势越串越小，则把两个线圈的同名端连接。
2. 测试法
（1） 电压表法
直流电流法
任务三 小型单相变压器的绕制
一、 设计计算
1. 计算变压器输出容量S2
2. 估算变压器输入容量S1和输入电流I1
3. 变压器铁心截面积的计算及硅钢片尺寸的选用
（1） 截面积的计算
（2） 硅钢片尺寸的选用
4. 计算每个绕组的匝数N
注意：公式中二次侧绕组所增加的5%的匝数是为补偿负载时的电压降。
5. 计算每个绕组的导线直径并选择导线
6. 核算铁心窗口的面积
二、 绕组制作
1. 木芯与线圈骨架的制作
（1） 木芯的制作：
（2） 骨架的制作：
2. 线圈的绕制步骤
3. 绕制工艺要点
（1） 对导线和绝缘材料的选用：
（2） 做引出线：
（3） 绕线的方法：
（4） 层间绝缘的安放：
（5） 静电屏蔽层（静电隔离层）的安放：
（6） 绕组的中间抽头：
（7） 绕组的中心抽头：
（8） 绕组的初步检查：
绕组制作完成后，要进行初步检查：
① 用量具测量绕组各部分尺寸，与设计是否相符，以保证铁心的装配。
② 用电桥测量绕组的直流电阻，以保证负载用电的需要。
③ 用眼睛观察绕组的各部分引线及绝缘完好与否，以保证可靠的使用。
三、 绝缘处理
1. 绝缘处理用漆
2. 绝缘处理所用工艺
3. 绝缘处理的步骤
四、 铁心的装配
1. 铁心装配的要求
（1） 要装得紧。不仅可防止铁心从骨架中脱出，还能保证有足够的有效截面和避免绕组通电后因铁心松动而产生杂音。
（2） 装配铁心时不得划破或胀破骨架，误伤导线，造成绕组的断路或短路。
（3） 铁心磁路中不应有气隙，各片开口处要衔接紧密，以减小铁心磁阻。
（4） 要注意装配平整，美观。
注意，装配铁心前，应先进行硅钢片的检查和选择。
2. 硅钢片的检查及挑选
（1） 检查硅钢片是否平整，冲压时是否留下毛刺。不平整将影响装配质量，毛刺容易损坏片间绝缘，导致铁心涡流增大。
（2） 检查表面是否锈蚀。锈蚀后的斑块会增加硅钢片的厚度，减小铁心有效截面。同时又容易吸潮，从而降低变压器绝缘性能。
（3） 检查硅钢片表面绝缘是否良好，如有剥落，应重新涂刷绝缘漆。
（4） 检查硅钢片的含硅量是否满足要求。
3. 铁心的插片
4. 抢片与错位现象
（1） 抢片现象：
（2） 错位现象：
五、 调整测试
1. 调整
2. 测试
（1） 测量绝缘电阻：
（2） 测量额定电压：
3. 测空载损耗功率Po
4. 测空载电流
5. 测实际输出电压
6. 检测温升
练习实践
小型单相变压器的绕制实训。
一、 实训目的
（1） 熟悉小型变压器的设计与计算。
（2） 掌握小型变压器的制作工艺。
（3） 制作小型电源变压器一台，并对该变压器进行检测。
二、 实训仪器和设备
仪表、材料、设备等详见表1-12。
三、 实训的内容
1. 认识实训器材
2. 实训内容及操作步骤
（1） 按图1-40所示设计电源变压器：计算出铁心规格和线圈数据，将铁心规格和线圈匝数、线径记入表1-13中。
（2） 制作木质芯子和线圈骨架，将尺寸记入表1-13中。
（3） 绕制初级线圈，将各组线圈层数记入表1-13中。
（4） 对绕制完工的变压器进行初步检测，将检测结果记入表1-14中。
（5） 对检测合格的变压器进行浸漆和烘烤，将各工序所用时间和温度记入表1-15中。
四、 注意事项
（1） 做好引出线变压器每个绕组都有两根或两根以上的引出线。引出线一般采用多股软线、较粗的单股钢线或铜皮制成的焊片。引出线焊在线圈端头，用绝缘材料包扎好后，从骨架端面挡板上预先钻好的孔内伸出，以备连接外电路。
（2） 绕线绕线前将绕线机牢固地固定在工作台上，绕线机转轴要平直，木心与转轴同心，以保证转轴旋转平稳，无晃动和颤抖。
（3） 安放层间绝缘每绕完一层导线，应安放一层绝缘材料，如绝缘纸或黄蜡绸等。安放绝缘纸必须从骨架所对应的一个舌宽面开始安放。若线包所绕层数很多，还应在两个舌宽面分别均匀安放，这样可控制线包厚度，少占铁心窗口面积。绝缘纸必须放平、放正并拉紧，两边与骨架端面内侧对齐，再围绕线包一周，允许起始处有少量重叠。
（4） 安放静电屏蔽层电子设备用的电源变压器，为了减弱外界电磁场的干扰，在绕完初级线圈，安放好绝缘层以后，还应加一层金属的静电屏蔽层。
（5） 中间抽头有些变压器有两个或两个以上的绕组，不需要分开绕线，只要在同一线圈中按需要抽出几个线头，以这些抽头来做副线组引出线，这种做法称为中间抽头。
任务拓展
一、 记录原始数据
1. 记录铭牌数据
（1） 型号；
（2） 容量；
（3） 相数；
（4） 一、二次侧电压；
（5） 联接组；
（6） 绝缘等级。
2. 记录绕组数据
（1） 导线型号、规格；
（2） 绕组匝数；
（3） 绕组尺寸；
（4） 绕组引出线规格及长度；
（5） 绕组重量。
3. 重绕匝数的核算
（1） 测取原铁心截面。先实测原铁心叠厚及铁柱宽度，再考虑硅钢片绝缘层和片间间隙叠压系数，对小型变压器一般取0.9。
（2） 获取原铁心的磁通密度Bm。
（3） 重绕匝数的核算。
后两项完全与变压器设计制作时的参数计算相同，查阅前面即可。
4. 记录铁心数据
（1） 铁心尺寸。
（2） 硅钢片厚度及片数。
（3） 铁心叠压顺序和方法。
二、 铁心拆卸
1. E字型硅钢片的拆卸
2. C字型硅钢片的拆卸
3. Π字型硅钢片的拆卸
4. 日字型硅钢片的拆卸
六、课后习题
完成项目的项目检测。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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