电机常用数据、技术参数与性能测试及标准全书.pdf

书书书最新电机常用数据、技术参数与性能测试及国内外最新标准实务全书主编!徐!刚中国科学技术文献出版社书书书前!言随着我国现代化事业的发展，各种不同类型的电机在工农业、国防、文教、医疗以及日常生活中的应用愈来愈广泛，其使用量、修理量均与日俱增。同时，随着生产自动化水平的提高，电机已不仅是只作为系统中的一个独立的元件来考虑了，它的参数、运行性能和结构型式，都与系统密切相关。电机在各种自动控制系统中，既是控制对象，又可以作为执行元件。电机性能的好坏，直接关系到控制系统运行的稳定性、可靠性及动态品质，乃至生产效率、产品质量等。因此，在电机的生产、运行和科研过程中，需要对电机的性能、参数等进行必要的测试，以检验电机是否满足有关技术要求的规定，或寻求改进设计工艺的途径和方法。电机测试技术的发展与电机技术及其他相关技术的发展是密不可分的。为了给广大读者提供电机常用数据、技术参数的第一手资料，促进电机测试技术水平的提高，我们特组织有关专家、学者编撰了本手册。手册分为电机常用数据、同步电机技术参数、异步电机技术参数、直流电机技术参数、控制电机技术参数、电机性能测试及相关标准规范，内容全面、新颖。手册在编撰过程中参照了有关的国家标准和行业规范，参考了许多国内外文献资料，在此一并表示感谢。由于编者水平有限，手册难免有不足或不当之处，恳请广大专家、学者批评指正。手册编委会#$年%月书书书目!录前言（）!第一篇!电机常用数据第一章!三相异步电动机常用数据（#）!第二章!三相小功率及单相异步电动机常用数据（$#）!第三章!三相同步电动机常用数据（%$）!第四章!直流电机常用数据（%&）!第五章!单相串励电动机常用数据（#）!第一节!常用单相串励电动机转子绕组展开图（#）!第二节!常用单相串励电动机技术数据（）!第三节!单相串励电动机电磁线代用（#）!第四节!改变单相串励电动机的电压（$）!第六章!潜水电泵常用数据（$%）!第一节!常用潜水电泵用电动机技术数据（$%）!第二节!潜水电泵用电动机改极、改压及电磁线代用（&）!第七章!小型同步发电机常用数据（()）!第一节!常用小型同步发电机技术数据（()）!第二节!常用小型同步发电机电磁线代用（(%）!第八章!电机修理用电磁线及绝缘材料（%）!第九章!电机新老产品代号对照表（*&）!第二篇!变压器技术参数第一章!变压器的基本知识和结构（#）!第一节!变压器的基本工作原理（#）!第二节!变压器的分类（#$）!第三节!变压器的基本结构（#$）!第四节!变压器的铭牌数据（#%）!第二章!变压器的运行原理（&）!第一节!单相变压器的空载运行（&）!第二节!单相变压器的负载运行（&%）!第三节!等值电路（）!第四节!变压器的参数测定（(）!第五节!变压器的运行特性（&）!第三章!三 相 变 压 器（(）!第一节!三相变压器的磁路系统（(）!第二节!三相变压器的连接组别（)）!第三节!三相变压器绕组连接方式及铁芯（$）!第四节!三相变压器的不对称运行（$(）!第五节!*+*连接的变压器（,）!第四章!变压器的运行分析（,$）!第一节!变压器的并联运行（,$）!第二节!变压器的突然短路（(#）!第三节!变压器的空载投入（(）!第四节!三相变压器的使用、维护及常见故障（(,）!第五章!其他变压器（(-）!第一节!自 耦 变 压 器（(-）!第二节!三绕组变压器（)）!第三节!分裂变压器（)$）!第三篇!同步电机技术参数第一章!同步发电机的工作原理和基本结构（#$）!第一节!同步发电机的基本工作原理（#$）!第二节!同步发电机的基本结构（%&）!第三节!同步发电机的铭牌数据（%）!第二章!交流绕组及其电动势和磁动势（%$）!第一节!交流绕组及其电动势（%$）!第二节!交流绕组的磁动势（()）!第三章!同步发电机的运行原理及运行特性（*）!第一节!同步电抗（*）!第二节!隐极同步发电机的电动势方程式和相量图（）!第三节!凸极同步发电机的电动势方程式和相量图（&）!第四节!同步发电机的特性（)）!第五节!稳态参数的测定（)*）!第四章!同步发电机的并列运行（)）!第一节!并列条件与方法（)）!第二节!并列运行时有功功率的调节（+&）!第三节!并列运行时无功功率的调节（+%）!第五章!同步发电机的突然短路及异常运行（#)）!第一节!磁链守恒原理（#)）!第二节!突然短路时定子绕组电抗的变化（#+）!第三节!三相突然短路电流（%&）!第四节!同步发电机的异常运行（%+）!第四篇!异步电机技术参数第一章!异步电动机的基本结构和工作原理（)&(）!第一节!异步电动机的基本工作原理（#$）!第二节!异步电动机的基本结构（#%）!第三节!异步电动机的铭牌数据（#&）!第二章!异步电动机的运行分析（$#）!第一节!异步电动机在转子不动时的电磁关系（$#）!第二节!异步电动机在转子旋转时的电磁关系（$）!第三节!异步电动机的等值电路（$(）!第四节!异步电动机的电磁转矩及机械特性（)$）!第三章!异步电动机的电力拖动（%$）!第一节!异步电动机的起动概述（%$）!第二节!鼠笼式异步电动机的起动（%)）!第三节!绕线式异步电动机的起动（%）!第四节!深槽式和双鼠笼式异步电动机（%&）!第五节!异步电动机的调速（#）!第六节!异步电动机的制动（%）!第七节!异步电动机的故障及处理方法（）!第四章!单相异步电动机（*）!第一节!工作原理及起动问题（*）!第二节!起动方法及单相异步电动机的类型（#）!第五章!异步电动机的异常运行（%）!第一节!在非额定电压和非额定频率下的运行（%）!第二节!不对称运行（）!第三节!一相断线的运行（）!第五篇!直流电机技术参数第一章!直流电机的工作原理基本结构（*）!第一节!直流电机的基本原理（*）!第二节!直流电机的基本结构（($）!第三节!直流电机的铭牌和励磁方式（(）!第二章!直流电机的电枢绕组（(&）!第一节!电枢绕组的基本概念（#$）!第二节!单叠绕组和单波绕组（#%）!第三节!感应电动势和电磁转矩（$&）!第三章!电枢反应和换向（$）!第一节!电枢反应（$）!第二节!换向（(）!第三节!改善换向的方法（&）!第四章!直流发电机（#）!第一节!并励直流发电机的自励条件（#）!第二节!基本方程式（）!第三节!运行特性（%)）!第五章!直流电动机（%）!第一节!基本方程式（%）!第二节!并励电动机的机械特性（%$）!第三节!起动和制动（%）!第四节!调速（#)*）!第五节!直流电动机运行故障的修理（#)）!第六篇!控制电机技术参数第一章!步进电动机（#)%）!第一节!反应式步进电动机工作原理（#)%）!第二节!主要特点（#(）!第三节!步进电动机的主要性能指标和技术数据（#(&）!第二章!伺服电动机（#(）!第一节!直流伺服电动机（#(）!第二节!交流伺服电动机（#($）!第三章!测速发电机（#*(）!第一节!直流测速发电机（#*(）!第二节!交流测速发电机（#*）!第四章!自整角机（#*）!第一节!自整角发送机励磁绕组通电时的电磁情况（#）!第二节!控制式自整角机（#$）!第三节!力矩式自整角机（#%）!第七篇!电机性能测试第一章!测量与测量误差基础（&）!第一节!测量的基础知识（&）!第二节!测量仪表（&）!第三节!测量误差的基本知识（&$）!第二章!电机中电量的测量（(&）!第一节!电压与电流的测量（(&）!第二节!电功率的测量（($）!第三节!频率的测量（&）!第四节!功率因数的测量（）!第五节!非正弦电量的测量（)）!第三章!电机噪声与振动的测定（*#）!第一节!电机噪声的测定（*#）!第二节!电机振动的测定（$&）!第四章!电机参数的测定（%)）!第一节!转动惯量和是间常数的测定（%)）!第二节!电机绕组电感和电抗的测定（%(）!第三节!同步电机参数的测定（*)）!第四节!永磁同步电机参数的测定（*)$）!第五章!电机性能的测试（*+(）!第一节!电机杂散耗的测定（*+(）!第二节!电机效率的测定（*#)）!第三节!电动机工作特性的测定（*#(）!第四节!电动机转矩,转速特性的测定（*&）!第五节!电机的温升试验（*(#）!第六章!现代电机测试技术（*(*）!第一节!传感器及其在电机测试中的应用（#）!第二节!数字仪器（$%）!第三节!红外测温技术（&$）!第四节!电机位置检测技术（&）!第五节!电机转矩在线测试技术（）!第七章!电机自动测试系统（&）!第一节!概述（&）!第二节!试验电源与被试电机的负载（）!第三节!电量与非电量的检测（%(）!第四节!电机自动测试的数据采集系统（%#）!第五节!电机运行状态的自动控制（%）!第六节!电机自动测试系统软件（()）!第八章!可编程控制器及其在电机测试中的应用（(%）!第一节!可编程控制器概述（(%）!第二节!电机测试中常用的微型可编程控制器（)#）!第三节!可编程控制器在电机测试中的应用（*$）!第九章!电 机 试 验（+）!第一节!电机试验常用直流电源（+）!第二节!电动机的试验负载（+）!第三节!发电机的试验负载（#&）!第八篇!相关标准规范三相同步电机试验方法（$）!三相异步电动机试验方法（%+)）!井用潜水异步电动机（%）!用量热法测定大型交流电机的损耗及效率（%+）!三相异步电动机负载率现场测试方法（)(%）!单相异步电动机试验方法（)()&）!交流电梯电动机通用技术条件（)(#)）!封闭式制冷压缩机用三相异步电动机通用技术条件（)(#%）!封闭式制冷压缩机用电动机绝缘耐氟试验方法（!#$）!大型三相异步电动机基本系列技术条件（!%#）!井用潜油三相异步电动机通用技术条件（!$&）!中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值（!#）!()&系列阀门电动装置用三相异步电动机技术条件（!*）!+系列（,-&.）三相异步电动机技术条件（!&$）!+系列（,-&.）三相异步电动机技术条件（!/!）!系列（,-&.）三相异步电动机技术条件（!#&）!系列（,-&.）三相异步电动机技术条件（!%）!系列（,-/）三相异步电动机技术条件（!0$）!1 及 1)系列、户外及户外化学防腐蚀型三相异步电动机技术条件（!*&）!油浸式电力变压器技术参数和要求#23 级（!&!.）!保护用电流互感器暂态特性技术要求（!&!）!组合互感器（!&#!）!干式电力变压器负载导则（!&%&）!#23 电流互感器技术参数和要求（!&$%）!电力变压器选用导则（!&*!）!电力系统油质试验方法透明度测定法（!.&#）!电力系统油质试验方法颜色测定法（!.&%）!电力系统油质试验方法水溶性酸测定法（酸度计法）（!.&$）!电力系统油质试验方法水溶性酸定量测定法（!.）!电力系统油质试验方法挥发性水溶性酸测定法（!.&）!电力系统油质试验方法运行油开口杯老化测定法（!.#）!电力系统油质试验方法油泥析出测定法（!.$）!电力系统油质试验方法腐蚀测定法（!.*）!电力系统油质试验方法绝缘油介电强度测定法（!./!）!电力变压器运行规程（!./0）!电力变压器运行规程条文说明（!.%#）!电力变压器检修导则（!.$&）!有载分接开关运行维修导则（!/.&）!变压器油、汽轮机油中 4#!抗氧化剂含量测定法（液相色谱法）（!/#&）!电力变压器试验导则（!/#%）!电力变流变压器（!#!）!$油浸式电力变压器带有油中溶解气体分析的温升试验导则（!）!#$%油浸式并联电抗器技术参数和要求（!&#）!试验变压器（!&）!防腐蚀型油浸式电力变压器（!()）!*+&#$%级变压器声级（!,&）!绝缘油中溶解气体组分含量测定法（气相色谱法）（!,）!箱式变电站技术条件（!*）!进口&#+#$%电力变压器技术规范（!)#）!进口电流互感器和电容式电压互感器技术规范（!)-）!-书书书!第一篇电 机 常 用 数 据第一章!三相异步电动机常用数据由于电机品种复杂、规格繁多，以及产品更新换代速度不断加快，故各系列电机的技术数据量迅猛增多，且这些数据大多存于各电机制造厂浩繁的产品设计图纸中，或零星散见于专业书籍和期刊内，查找十分不易。给电机修理工作带来极大的困难和不便，甚至使电机修理质量也难以得到可靠保证。为此，编者经广泛收集、归纳整理各系列电机的大量技术图纸和资料，编写了本书，它重点突出了电机维修中必不可少的定转子铁心尺寸、槽数，绕组的线圈线径、匝数、节距、并联支路数、接法、绕组型式及电机的功率、电压、电流等关键技术数据本书汇集了历年来我国生产的新老设计常用系列交直流、单三相电机等#$多个系列的铁心、绕组技术数据，计有：三相异步电动机基本系列和专用系列%&个，三相（小功率）及单相电动机系列$个，同步电机、直流电机系列(个的详尽技术数据，以及电机绕组修理用的其它有关技术资料，供读者工作中查阅参考。因各系列电机产品的设计是由国家有关部委统一组织，产品经单台试制，小批、中批试生产合格定型后，再将成套图纸发给各电机制造厂生产的，故各系列电机的主要技术数据大体上应该是相近的。但各电机制造厂也会因材料、设备及制造工艺的差别，常会对系列电机中的个别规格型号作些调整设计，这样也就可能造成个别电机技术数据与附录中数据不同的情况，这也是正常现象。因此，在电机修理过程中，应尽可能保存好电机的原始技术数据并按原修复。如遇到空壳铁心电机或原始技术数据丢失时，则应根据电机的铭牌数据及定转子铁心尺寸，参照本附录中的同型号规格电机，仔细核对被修电机的极数、功率、电压、电流及定转子铁心槽数、内外径尺寸、铁心长度、定子磁轭厚度等参数，经认真分析后比照选用其中类似型号规格电机的技术数据即可。#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!第五章!单相串励电动机常用数据第一节!常用单相串励电动机转子绕组展开图一、型单相串励电动机转子绕组展开图#$%&()型、*)()型转子绕组展开图（见图&+#）图&+#!%&()型、*)()型转子绕组展开图%$()()型、,)()型转子绕组展开图（见图&+%）图&+%!()()型、,)()型转子绕组展开图*#%!#$%&%型、#(%&%型转子绕组展开图（见图)*!）图)*!+#$%&%型、#(%&%型转子绕组展开图#,-%&%型转子绕组展开图（见图)*）图)*+#,-%&%型转子绕组展开图)#,$%&%型转子绕组展开图（见图)*)）图)*)+#,$%&%型转子绕组展开图,-!#$%&(&型转子绕组展开图（见图%)!）图%)!*#$%&(&型转子绕组展开图二、+型单相串励电动机转子绕组展开图,+,%(&)$&型、+,%!)$&-型转子绕组展开图（见图%).）图%).*+,%(&)$&型、+,%!)$&-型转子绕组展开图$+/&(&)$&型转子绕组展开图（见图%)0）图%)0*+/&(&)$&型转子绕组展开图%,$!#$%&%()%*、#$%&%(+%*型转子绕组展开图（见图 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型转子绕组展开图（,-)./）$)!#第三节!单相串励电动机电磁线代用一、电磁线代用的简易计算方法在单相串励电动机修理中，如果一时无法找到所需规格的电磁线，可设法用其他规格的电磁线代用，以便及时修复电动机。单相串励电动机进行电磁线代用时，通常采用改变并绕根数的方法。改变并绕根数时，应保持单相串励电动机转子绕组、磁极绕组的电流密度和电动机的槽满率基本不变，从而保证电动机的性能基本不变。改变并绕根数的简易计算方法与笼型三相异步电动机基本相同。二、常用单相串励电动机电磁线代用速查表#$!#!#!#!#!#!#!#!#!#第四节!改变单相串励电动机的电压当根据生产需要，欲将原来额定电压为!的单相串励电动机改在另一电压为!#的电源上运行时，则需要将原电动机转子绕组（又称电枢绕组）和磁极绕组（又称定子绕组）进行改绕。一、改压计算应注意的问题（$）升高电压时，为获得良好的换向，必须满足下式%&!#()（*）（+,$）式中!%相邻换向片间的换向电压，*，此值最高不宜超过$-*；!#改变后的电压，*；#换向器的换向片数。（-）降低电压时要满足下式$.&%#&.($/（01 23-）（+,-）式中!$.电刷的电流密度，01 23-；%#电动机降低工作电压后的电流，0；&.电刷的截面积，23-。二、改变电压的重绕计算（$）改压后的绕组匝数#为#&!#4式中!#原电动机绕组匝数；!原电动机额定电压，*；!#改压后电动机的额定电压，*。（-）改压后的绕组线径(#为55-!式中#!原电动机绕组线径，$。（%）改绕后电动机的电流#!为#!&$&$!&#&式中#&原电动机的额定电流，。【例()*】一台单相串励电动机，额定电压$&*+,，额定电流#&-.+(，励磁绕组每极匝数/*+-匝，线径!*+.01$；转子每个线圈（又称元件）匝数 2%3 匝，线径!-+.%$；换向片数%*+片，电刷截面积&4+.506$-。欲使该电动机用于$!&%7,的电源，绕组型式不变。试求改压后绕组参数。解#（*）验算电刷电流密度：*）电动机降低电压后的额定电流#!&为#!&$&$!&#&*+%78-.+(7.-7（）满足式（()*）的要求。-）改压后电刷的电流密度 4为4#!&47.-7+.507.77（9 6$-）满足式（()-）的要求。（-）改压后励磁绕组的参数：*）改压后励磁绕组每极匝数!/为!/$!&:&/%7*+8*+-%.0（匝）取!/%匝。-）改压后励磁绕组线径!*为;!*/!/!*+-!%8+.01+.3-7（$）选用标准导线!*+.3%$。（%）改压后转子绕组的参数：*）改压后转子绕组每个线圈的匝数!2为(0-取!#$%匝。%）改压后转子绕组的线径!%为选用标准导线!%#&()*。+,%第六章!潜水电泵常用数据第一节!常用潜水电泵用电动机技术数据一、#$系列充油式井用潜水三相异步电动机技术数据（见表%&）表%&!#$系列充油式井用潜水三相异步电动机技术数据（()*+、,*-.）/01二、!#系列充水式井用潜水三相异步电动机技术数据（见表$%&）!#系列充水式井用潜水三相异步电动机技术数据（()*、+),-）(.&!#三、!#$系列充水式井用潜水三相异步电动机技术数据（见表%&）表%&(!#$系列充水式井用潜水三相异步电动机技术数据（)*+、,*-.）*,$四、!#型单相潜水电泵电动机技术数据（见表$%&）表$%&!#型单相潜水电泵电动机技术数据()*第二节!潜水电泵用电动机改极、改压及电磁线代用一、概述潜水电泵用电动机基本都是三相异步电动机或单相异步电动机，因此，其改极、改压及电磁线代用的方法及简易计算公式可参考本手册第 章和第#章有关内容。二、常用潜水电泵用电动机电磁线代用速查表$%&(&系列充油式井用潜水三相异步电动机电磁线代用速查表（见)*+）,+,!#!#!#!#!#!#第七章!小型同步发电机常用数据第一节!常用小型同步发电机技术数据一、系列三相交流同步发电机技术数据（见表#$）二、系列三相交流同步发电机技术数据（见表#%）三、&%系列三相交流同步发电机技术数据（见表#(、表#)）四、*&%系列单相交流同步发电机技术数据（见表#+）,-%!#!#!#!#表!#$%&系列三相交流同步发电机的技术数据（一）表!($%&系列三相交流同步发电机的技术数据（二）注：%&)型仅是安装尺寸有别于%&基本系列产品的派生产品，带有与柴油机飞轮壳直接对接的凸缘端盖。*&表!#$%&系列单相交流同步发电机的技术数据第二节$常用小型同步发电机电磁线代用一、概述常用小型交流同步发电机的定子绕组与交流异步电动机的定子绕组基本相同，一般常采用改变并绕根数的方法。而小型同步发电机励磁绕组电磁线代用方法可参考单相串励电动机励磁绕组电磁线代用方法。二、&系列三相交流同步发电机电磁线代用速查表（见表!(）!(!#!#!#!#第八章!电机修理用电磁线及绝缘材料#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#!#第九章!电机新老产品代号对照表#三相异步电动机新老产品代号对照表$%&!#!#!#!书书书!第二篇变 压 器 技 术 参 数第一章!变压器的基本知识和结构本章主要介绍变压器的基本原理、结构、分类及铭牌。第一节!变压器的基本工作原理变压器工作的理论依椐是电磁感应原理。因此，主要结构有构成磁路的铁芯和构成电路的绕组，如图#所示。图#!变压器的原理结构示意图两个互相绝缘且匝数不等的绕组，套装在由良好导磁材料制成的闭合铁芯上，其中一个绕组接到交流电源，称为一次侧绕组，简称一次侧，用字母!表示其匝数；另一个绕组接负载，称为二次侧绕组，简称二次侧，用字母!$表示其匝数。当一次侧绕组接到交流电源时，一次侧绕组中流过交流电流，并在铁芯中产生交变磁通!%，其频率与电源电压频率相同。铁芯中的磁通同时交链一、二次侧绕组，根据电磁感应定律，一、二次侧绕组中分别感应出相同频率的电动势，二次侧绕组有了电动势，便向负载供电，实现了电能的传递。变压器在传递电能的过程中，一、二次侧的电功率基本相等。当两侧电压不等时，两侧电流势必不等，高压侧的电流小，低压侧的电流大，故变压器在改变电压的同时，也改变了电流。&第二节!变压器的分类为了适应不同的使用目的和工作条件，变压器有许多种类型，且各种类型的变压器在结构上、性能上差异也很大。变压器有许多种分类方法。（）按用途分有电力变压器、特种变压器、仪用互感器等。）电力变压器按输、配电的要求分为升压变压器、降压变压器和配电变压器。#）特种变压器是根据冶金、矿山、化工、交通等部门的具体要求设计制造的专用变压器。如整流变压器、电炉变压器、试验变压器、矿用变压器、船用变压器等。$）仪用互感器是供测量用的变压器，有电压互感器和电流互感器。（#）按绕组数目分有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。（$）按电源相数分有单相变压器、三相变压器、多相变压器等。（%）按冷却方式分有干式变压器和油浸式变压器等。（&）按绕组与铁芯之间相对位置分有芯式、壳式、成型卷片式铁芯变压器等。（）按容量大小分，一般称()*$)+,-的变压器为大型变压器；.)+,-及以上变压器为特大型变压器；()*$)+,-的变压器为中小型变压器；小于$)+,-的变压器为小型变压器。第三节!变压器的基本结构图 /#是目前最普遍使用的电力变压器外形图，它的最主要部件是铁芯和绕组，铁芯和绕组装配在一起称为器身（见图/$）。油浸式变压器的器身放在油箱里，油箱中注满了变压器油。油箱外装有散热器，油箱上部还装有储油柜、安全气道、套管等。下面介绍电力变压器的主要结构和部件。一、铁芯铁芯是变压器中耦合磁通的主磁路，为了提高磁路的导磁系数和降低铁芯内的磁滞及涡流损耗，应采用磁导率高、磁滞和涡流损耗小的铁磁性材料。变压器铁芯大都由单片厚为)0#$*)0$&11，其表面涂有绝缘漆的冷轧硅钢片叠装而成。随着新材料和新工艺的发展，目前已研制出以非晶态金属为材料的非晶合金铁芯和成型卷片式铁芯。前者%)$图!#$油浸式电力变压器结构!高压套管；#分接开关；%低压套管；&气体继电器；安全气道（防爆管）；(油枕（储油柜）；)油位计；*呼吸器（吸湿器）；+散热器；!,铭牌；!接地螺栓；!#油样活门；!%放油阀门；!&阀门；!镜组（线圈）；!(信号温度计；!)铁芯；!*净油器；!+油箱；#,变压器油图!%$变压器器身结构示意图!铁轭；#上夹件；%上夹件绝缘；&压钉；绝缘线圈；(连接片；)方铁；*下铁轭绝缘；+衡绝缘；!,下夹件加强筋；!下夹件上肢板；!#下夹件下肢板；!%下夹件腹板；!&铁轭螺杆；!铁芯柱；!(绝缘纸筒；!)油隙撑条；!*相间隔板；!+高压绕组；#,角环；#!静电环；#低压绕组,%具有较高的饱和磁感应强度、低矫顽力、超低损耗、低励磁电流和良好的温度稳定性；后者使铁芯牢固，在短路情况下，铁芯不松动，确保变压器噪声极低，涌流冲击很小，空载电流、空载损耗、铁芯发热量大幅下降，是铁芯发展的趋势，目前在电力变压器!#系列得到广泛使用。图$%&铁芯的型式（）单相芯式；（(）单相壳式；（)）渐开线式；（*）成型卷片式铁芯；+线圈；,铁轭；%铁芯柱叠装成型后的铁芯，分为铁芯柱和铁轭两部分，铁芯柱上套线圈，铁轭将铁芯柱连接起来，使之形成闭合磁路。根据结构型式和工艺特点，变压器铁芯有芯式、壳式、渐开线式和成型卷片式等，如图$%所示。二、绕组绕组是变压器传递交流电能的电路部分，常用包有绝缘材料的铜或铝导线绕制而成。为了使绕组便于制造且具有良好的机械性能，一般把绕组做成圆筒形。高压绕组的匝数多、导线细，低压绕组的匝数少、导线粗。根据高、低压绕组的相对位置，绕组可分为同心式和交叠式两种，如图$-所示。同心式绕组是高、低压绕组同心套在铁芯柱上，为了减少绕组和铁芯间绝缘距离，一般低压绕组在里，高压绕组在外。这种绕组结构简单，制造方便，使用最为普遍。交叠式绕组是高、低压绕组沿铁芯柱高度方向交叠地排列，为了减少绝缘，通常低压绕组靠近铁轭。这种结构主要用在壳式变压器中。./,图!#$高、低压绕组在铁芯上的布置（%）同心式；（&）交叠式同心式绕组根据绕制方法不同，可分为圆筒式绕组、连续式绕组、纠结式绕组和螺旋式绕组等，如图!所示。图!$同心式绕组（%）圆筒式；（&）螺旋式；（(）连续式；（)）纠结式三、油箱及变压器油!*油箱油浸式变压器的器身放在充满变压器油的油箱中。油箱用钢板焊成，为了增强冷却效果，油箱壁上焊有散热管或装设散热器。变压器油箱有两种型式：平顶油箱和拱顶油箱。平顶油箱的箱沿在上部，箱盖是平的，这种油箱多用于+,-./及以下的变压器。拱顶油箱的箱沿在下部，箱盖做成钟罩形，又叫钟罩式油箱，用于 0,-./及以上的变压器。1*变压器油变压器油为矿物油。它有两个作用：一是起到加强绝缘作用；二是通过对流作用而2,+加强散热。对变压器油的要求是：高的介质强度和低的黏度，高的发火点和低的凝固点，且不含酸、碱、硫、灰尘等杂质及水分。图!#$储油柜的构造示意图!油位计；%注油孔；&气体继电器连通管的法兰；呼吸器联通管；(集污盒四、其他附件!)储油柜（或称油枕）储油柜水平安装在油箱的上部，用连通管与油箱接通，一端装有油位计，还装有呼吸器。它使油面升降限制在储油柜中，减少油受潮和氧化的程度。此外，通过储油柜注入变压器油，还可防止气泡进入变压器内。图!#为储油柜的构造图。中小型变压器如果用波纹油箱，可省去储油柜（如国产的配电变压器*!+系列），如图!,所示。这时，全密闭油箱中油的热胀冷缩，由波纹板变形来承受，外界水分和氧气无法进入油箱，从而减缓了绝缘材料的老化速度。图!,$*!+系列无枕变压器图!-$安全气道及其连接!油箱；%储油柜；&气体继电器；安全气道%)安全气道（或称防爆管）,.&安全气道是一根钢质圆管，顶端出口封有一块玻璃或酚醛薄膜片，下部与油箱连通。当变压器内部发生故障时，油箱内压力升高，使油和气体冲破玻璃或酚醛薄膜片向外喷出，释放压力，保护了油箱以免破裂。图!#为安全气道及其连接图。目前的变压器改用释压阀，作用类似于防爆管，它是通过弹簧控制其释放压力，当油箱内的压力达到其开启压力时，阀盖打开，把油箱内的压力释放。$%气体继电器气体继电器是安装在储油柜与油箱之间的连通管里，是变压器内部故障的保护装置。当变压器故障时，内部绝缘物气化，产生气体，使气体继电器动作发出信号，保护装置动作。&%绝缘套管变压器的引出线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管，以使带电的引线和接地的油箱绝缘。绝缘套管一般是瓷质的，它的结构主要取决于电压等级。!(以下采用实心瓷套管；!)*$+(采用空心充气或充油式套管；电压!)(及以上，采用电容式套管。为了增加外表面放电距离，套管外形做成多级状裙边，电压愈高，级数愈多。+%调压装置为调节变压器的输出电压，可改变高压绕组的匝数进行小范围内调压。一般在高压绕组某个部位（如中性点、中部或端部）引出若干个抽头，并把这些抽头连接在可切换的分接开关上。,%冷却装置冷却装置包括散热器或冷却器。为了保证变压器散热良好，必须采用一定的冷却方式将变压器中的热量带走。常用的冷却介质是变压器油和空气两种，前者称油浸式后者称干式。油浸式又分为油浸自冷、油浸风冷、强迫油循环及强迫油导向循环等。第四节-变压器的铭牌数据每台变压器都在醒目的位置上装有一个铭牌，上面标明了变压器的型号和额定值。所谓额定值，是指制造厂按照国家标准，对变压器正常使用时的有关参数所做的限额规定。在额定值下运行，可保证变压器在设计时限内可靠地工作，并具有优良性能。一、型号变压器型号由字母和数字两部分组成，字母代表变压器的基本结构特点，数字代表额定容量（(.）和高压侧的额定电压（(）。例如：三相强迫油循环水冷三绕组有载调压#)$铜线的电力自耦变压器，额定容量!#$%&，高压侧额定电压#$%。如下所示为二、额定值!额定容量!(额定容量!(是指变压器额定运行状态下输出的视在功率，单位为$%&或)%&。对于双绕组变压器一、二次侧绕组的额定容量相等，即为变压器的额定容量。三相变压器的额定容量是指三相总视在功率。额定电压!(*(!(为一次侧额定电压。(为二次侧额定电压，是指当一次侧接额定电压而二次侧空载（开路）时的电压。单位为$%。三相变压器额定电压指线电压。+额定电流#!(*#(#!(和#(是分别根据额定容量、额定电压计算出来的一、二次侧电流，单位为&。对于三相变压器，额定电流指线电流。一、二次侧额定电流可用下式计算：对于单相变压器对于三相变压器,额定频率$(我国规定电力系统的额定频率为-#./。除上述额定值外，铭牌上还标明了温升、连接组、阻抗电压等。#!+第二章!变压器的运行原理本章主要讲述单相两绕组变压器空载、负载运行时的物理情况，分析各物理量和它们之间的关系，从而建立变压器的基本方程式、等值电路和相量图，继而讲述变压器的空载、短路试验，最后讨论变压器的运行特性，即电压变化率和效率。在变压器运行分析中，以一次侧电压保持不变为前提，即认为一次侧绕组所接电压，具有额定频率、额定数值和正弦波形。本章以单相降压变压器为例讨论上述问题，所得结论完全适用于三相变压器在对称负载下运行时的每一相的情况。第一节!单相变压器的空载运行变压器一次侧绕组接额定频率、额定电压的交流电源，二次侧绕组开路时的运行状态称为空载运行。如图#$所示。图#$!单相变压器空载运行时的示意图一、变压器空载运行时的一般物理状况图#$为单相降压变压器空载运行时的示意图。一次侧绕组匝数为!$，首尾标记为%$、%，二次侧绕组匝数为!，首尾标记为&$、&。空载运行时，一次侧绕组%$#%接入交流额定电压$，便有空载电流#流过。#建立空载磁动势$(#!$，该磁动势产生空载磁通。为便于研究问题，把磁通等效地分成两部分，如图#$所示。一部分磁通!)沿铁芯闭合，同时交链一、二次侧绕组，称为$*主磁通；另一部分磁通!。主要沿非铁磁材料（变压器油或空气）闭合，仅与一次侧绕组交链，称为一次侧绕组漏磁通。根据电磁感应定律可知，交变的主磁通分别在一、二次侧绕组感应出电动势!和!；漏磁通在一次侧绕组感应出漏电动势!。此外，空载电流还在一次侧绕组电阻!，上形成一很小的电阻压降#!。归纳起来，变压器空载时，各物理量之间的关系可表示如下：二、正方向的选定为了正确表达变压器中各物理量之间的数量及其相位关系，首先必须规定各物理量的正方向。表示变压器电磁关系的基本方程式、相量图和等值电路，应以选定的正方向为基础。攒陨例选定变压器各物理量的正方向如图$!所示。说明如下：（!）电源电压$!，正方向由%!端指向%端，空载电流#正方向与$!一致，即#由%!端流经一次侧绕组至%端。这相当于把一次侧绕组看作交流电源的负载，采用了所谓“负载”惯例，当$!、#同时为正或同时为负时，表示电源向变压器一次侧绕组输入电功率。（）主磁通!&及一次侧绕组漏磁通!正方向与空载电流#的正方向以及一次侧绕组的绕向满足右手螺旋定则。（）一、二次侧绕组的!、!以及一次侧绕组漏电动势!正方向与对应感应的磁通满足右手螺旋定则。（(）把二次侧绕组电动势!视为电源电动势，当)!)端接上负载时，二次侧电流#的正方向与!的正方向一致，而负载端电压$的正方向与#正方向一致。这相当于把二次侧绕组看作交流电源，采用了所谓“电源”惯例。当#、$同时为正或同时为负时，表示变压器二次侧绕组向负载端输出电功率。三、空载时的各物理量!*一次侧电压$!$!即外加电源电压，应为正弦交流额定电压，见铭牌上的额定值。!空载电流!#空载电流有两个作用：一是建立空载时的磁场，即主磁通!$和一次侧绕组漏磁通!%!；二是从电网吸收有功功率补偿空载时变压器内部的有功功率损耗（主要是铁芯的磁滞和涡流损耗，合称铁损耗）。因此，相应地可以认为空载电流由无功分量、有功分量两部分组成。前者用来产生空载时的磁场，也称磁化电流!；后者对应于有功功率损耗，也称铁损电流!&。在电力变压器中，空载电流的无功分量远大于有功分量，因此空载电流基本上属于感性无功性质的电流，通常称为励磁电流。空载电流的大小是变压器的性能指标之一，通常用百分值表示，即!#()!#*!%+,%#(。由于变压器的铁芯磁阻很小，建立磁通所需的空载电流也很小，约为额定电流的!(-%#(，一般变压器的容量越大，空载电流的百分数越小，大型变压器还不到额定电流的%(。空载电流的波形取决于铁芯主磁路的饱和程度。当变压器接额定电压时，铁芯通常处在近于饱和的情况下工作。若主磁通!$)（#）为正弦波曲线，利用非线性的铁芯磁化曲线!)（!#），可用图解法求得空载电流曲线!#)（#），其波形为尖顶波，如图!.!所示。图!.!/磁路饱和时的空载电流波形在工程上，为了便于分析、计算，通常用一个等效正弦波空载电流代替实际的尖顶波空载电流，这时便可用相量!#表示空载电