变压器基本工作原理精选(九篇)

第1篇：变压器基本工作原理范文

课程名称：

电机与变压器

适用专业：

中等职业学校电气技术应用（电气设备安装与维护）专业

1．前言

1．1课程性质

电机与变压器是中等职业学校电气技术应用（电气设备安装与维护）专业的一门专业课程，也是电气技术应用（电气设备安装与维护）专业的一门专业必修课程。通过学习该课程，使学生对电机与变压器的基本结构、工作原理及使用维护知识有一定的了解。主要内容包括：变压器、交流异步电动机、直流电机、同步电机与特种电机的结构、原理、主要特性及使用维护知识。

1．2设计思路

以电气技术应用（电气设备安装与维护）专业中的变压器与电动机的基本操作任务为依据设置本课程。课程内容的选取紧紧围绕完成电机与变压器课程所需的职业能力培养目标，同时充分考虑本专业中职生对相关理论知识的需要，并融入维修电工职业资格鉴定四级的相关要求。

本课程建议为120课时。

2、课程目标

通过本课程的学习，对电工类学生进行电机、变压器基础知识教学，使学生能够初步掌握电动机和变压器的结构、原理、特性和一般使用维护方法。达到维修电工岗位四级职业标准的相关要求，在完成本课程相关岗位的学习任务中培养学生诚实守信、善于沟通合作的品质，并在此基础上达到以下职业能力培养目标。

l

掌握常用变压器的结构、工作原理、主要特性和使用维护知识。

l

掌握常用交流异步电动机的结构、工作原理、主要特性和使用维护知识。

l

掌握常用直流电动机的结构、工作原理、主要特性和使用维护知识。

l

了解同步电机与特种电机的结构、原理、主要性能和用途。

l

培养学生对电机、变压器进行一般检测和一般故障分析的能力。

l

了解与本课程有关的新工艺、新技术。

l

初步具有查阅电机、变压器有关资料和手册的能力。

3.课程内容和要求

序号

工作

任务

课程内容与教学要求

活动设计

参考

课时

1

变压器的分类

、结构和原理

教学内容：

一、

变压器的分类和用途

二、

变压器的结构与冷却方式

三、

变压器的原理

四、

变压器的空载试验和短路试验

教学要求：

1、了解变压器的常用分类及用途

2、了解变压器的结构和主要附件的作用

3、掌握单相变压器的工作原理

4、熟练掌握变压器空载运行时电压变换关系、变化及负载运行时的电流变换关系和阻抗变换计算

5、掌握变压器的外特性、了解其运行时损耗、效率及其简单计算

6、掌握变压器空载和短路试验的目的和实际意义

1、利用多媒体展示变压器的实物照片，使学生有一定的感性认识。

2、通过动画效果的演示，使学生能掌握单相变压器的工作原理。

3、通过变压器的空载试验和短路试验，使学生对变压器运行时的损耗和效率有一定的了解。

12

2

变压器绕组的极性测定与连接

教学内容：

一、

单相变压器绕组的极性

二、

三相变压器绕组的连接及连接组别

三、

用交流法测定三相变压器绕组极性

四、

电力变压器的铭牌参数

教学要求：

1、熟悉单相变压器绕组极性的概念和判别的方法

2、了解三相变压器的组成和三相绕组的首尾判别

1、利用多媒体演示，使学生熟悉变压器绕组极性的概念。

2、在课堂上通过直观法以及仪表测试法的操作演示，使学生熟悉变压器绕组极性的测定方法

3、通过交流法测定三相变压器绕组极性的实验，使学生掌握该测定方法

4、通过变压器铭牌实物的展示及分析，让学生更加直

12

序号

工作

任务

课程内容与教学要求

活动设计

参考

课时

3、掌握三相变压器的连接组别概念，了解常用三相变压器连接组别的判别方法，会用交流法测定三相变压器绕组极性

4、了解电力变压器铭牌参数的意义，能进行变压器简单的参数计算

观地了解变压器名牌参数的意义，增加学生的感性认识。

3

变压器的并联运行维护和检修

教学内容：

一、

三相变压器的并联运行

二、

变压器的维护及检修

教学要求：

1、

掌握变压器并联运行的条件。

2、

了解变压器运行中的日常维护项目，知道变压器的常见故障处理方法和原则。

让学生观看变压器日常维护的相关视频，使学生更加直观的了解变压器常见故障的处理方法。

6

4

特殊用途的变压器

教学内容：

一、

自耦变压器

二、

仪用变压器

三、

电焊变压器

四、

小型单相变压器的设计（选学）

教学要求：

1、

了解自耦变压器的工作原理和自耦变压器的运行特点

2、

掌握仪用变压器的结构及使用注意事项

3、

了解电焊变压器的结构特点、外特性以及输出电流的调节方法

4、

清楚小型单相变压器的设计方法及绕制方法

1、运用多媒体技术，将特殊变压器的实物照片给学生看，增加他们的感性认识。

2、通过观看小型单相变压器制作的视频，让学生对于小型变压器的制作过程有直观的认识。

6

序号

工作

任务

课程内容与教学要求

活动设计

参考

课时

5

电动机的基础知识

教学内容：

一、

电动机的种类和用途

二、

异步电动机的结构

三、

三相异步电动机的拆装

四、

异步电动机的工作原理

五、

电动机的铭牌和型号

教学要求：

1、

了解交流电动机的分类和用途，理解铭牌数据的意义

2、

掌握旋转磁场的产生及三相异步电动机的工作原理

3、

了解三相异步电动机的基本结构及其主要性能

4、

掌握异步电动机的机械特性，理解转差率的意义

5、通过电动机拆装实训，清楚三相异步电动机一般拆装流程

1、通过多媒体课件的演示，让学生直观的观看到电动机的实物照片，对电动机的种类和用途有感性的认识。

2、通过观看相关电动机拆装的视频，让学生了解电动机的拆装流程，并且使学生掌握电动机的结构。

3、通过电动机铭牌的实物展示，让学生直观的认识铭牌，并且理解名牌上数据的意义。

11

6

三相异步电动机的运行

教学内容：

一、

三相异步电动机启动

二、

三相异步电动机的调速

三、

三相异步电动机的反转与制动

四、

三相异步电动机的启动、反转和制动试验

五、

三相绕线式异步电动机的调速

教学要求：

1、

了解笼型转子异步电动机的启动方法和特点，熟悉绕线转子异步电动机的启动方法。

2、

了解三相异步电动机的各种调速方法及特点；清楚绕线转子异步电动机转子绕组串电阻调速时的特点。

1、运用多媒体课件，给学生演示异步电动机启动、调速以及制动的原理

18

序号

工作

任务

课程内容与教学要求

活动设计

参考

课时

6

三相异步电动机的运行

3、了解三相异步电动机反转和制动的实现方法、原理及其应用。

2、采用理论知识与技能训练一体化的教学模式，帮助学生建立如何选择异步电动机的启动、反转和制动方法的应用能力，培养学生的实际操作能力。

18

7

三相异步电动机的运行

教学内容：

一、单相异步电动机的原理、结构及分类

二、单相异步电动机的绕组和嵌线

三、单相异步电动机的运行

四、单相异步电动机的常见故障及处理

五、小功率三相电动机改为单相电动机运行

教学要求：

1、掌握单相异步电动机的结构、工作原理和启动方法。

2、了解一般单相电容式异步电动机定子绕组的结构及展开图的绘制方法。

3、了解单相异步电动机实现反转和调速的方法。

4、了解三相小型异步电动机改为单相电动机运行时的连接方法。

5、了解单相异步电动机的常见故障及分析方法。

1、通过多媒体课件的演示，让学生直观地了解单相电动机与三相电动机的区别，掌握单相电动机的分类及结构。

2、通过教学挂图以及多媒体课件的演示，让学生掌握单相电动机的原理。

3、采用动手操作演示为主，讲解为辅的方法，组织学生开展家用电风扇常见故障的维修操作，培养学生独立思考和解决问题的能力。

16

序号

工作

任务

课程内容与教学要求

活动设计

参考

课时

8

直流电动机

教学内容：

一、直流电动机的原理、构造、分类及铭牌

二、直流电动机的基本性能分析

三、直流电动机运行

四、直流电动机的逆运行—直流发电机

五、直流他励电机试验

教学要求：

1、掌握直流电动机的基本工作原理

2、熟悉直流电动机的结构与分类，理解铭牌数据的意义。

3、了解直流电动机电枢绕组的特点，熟悉绘制直流电动机电枢绕组展开图方法。

4、清楚直流电动机电枢电动势、电磁功率和电磁转矩等有关概念，会进行简单计算。

5、了解直流电动机电枢反应和换向过程，掌握改善换向的方法。

6、理解直流电动机的功率、转矩、电动势平衡方程式及其物理意义，并能进行简单计算。

7、掌握直流电动机的机械特性。

8、熟悉直流电动机的启动、调速、反转和制动的方法及其特点。

9、了解直流发电机的工作特性和主要特点。

1、采用多媒体的教学方式，将直流电动机的基本结构及其工作原理用动画的形式看学生观看，让学生能够比较直观的了解直流电动机的基本工作情况。

2、在进行直流电动机电枢电动势、电磁功率以及电磁转矩等参数的运算时，不采用教师为主的传统教学模式，而是教师先对理论知识进行纲要性的分析，然后通过让学生分组，自己动手计算，将计算结果呈现出来。计算结束后，让学生将计算结果以及过程在黑板上进行讨论，由教师进行点评。

12

序号

工作

任务

课程内容与教学要求

活动设计

参考

课时

9

三相同步电动机

教学内容：

一、同步发电机的工作原理

二、同步发电机的基本结构及应用

三、同步发电机的励磁方式和并联运行

四、同步电动机的工作原理和启动方法

五、同步电动机功率因数的调整和同步补偿机

教学要求：

1、了解同步发电机的主要结构和性能特点。

2、掌握同步发电机的基本工作原理。

3、熟悉同步发电机并联运行的条件和励磁方式。

4、了解同步电动机的工作原理和启动方法。

5、了解同步电动机功率因数的调整原理和同步补偿的作用。

1、通过多媒体课件的演示，结合实际生产中的例子，向学生展示同步发电机的结构和性能特点

2、通过与异步电动机工作原理的比较，让学生更加清楚地掌握同步电动机的工作原理。

11

10

特种电机

教学内容：

一、测速发电机

二、伺服电动机

三、步进电动机

四、永磁电动机

五、直线电动机

六、超声波电动机

教学要求：

1、了解常用的特种电机的主要结构、特点和工作原理

2、了解一些常用的特种电动机的用途

在教学过程中，通过多媒体课件以及视频的结合，使学生在一些贴近生活的实际事例中了解一些常用的特种电动机的作用。

8

3

其他

机动

4

考核

4

总课时

120

5、实施建议

5、1教材编写

（1）依据本课程标准编写教材，教材应充分体现任务引领、实践导向的课程设计思想。

（2）以“工作任务”为主线来设计教材，结合职业技能鉴定要求，以岗位需要即“必需、够用”为原则来确定教学内容，根据完成专业教学任务的需要来组织教材内容。

（3）教材应体现通用性、实用性、先进性，要反映本专业的新工艺、新技术、新知识，教学活动的选择和设计要科学、具体、可操作。

（4）教材文字表述要精练、准确，内容展现应做到图文并茂，力求易学、易懂。

5、2教学建议

（1）在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，采用任务引领、项目教学的方法，提高学生的学习兴趣，激发学生的成就感。

（2）在教学过程中，教学过程要本着学生为主体的思想，由具体到抽象讲授知识，采用启发式教学，引导学生逐步掌握知识和技能，激发学生的学习兴趣，充分调动学生的学习主动性。

（3）在教学过程中，要充分运用实物、挂图、多媒体等教学手段直观演示教学内容。

（4）针对培养有一定理论基础的中级技能人才的目标，在注重理论教学的同时，做到理论与实践相结合，合理安排理论课与实训课的教学内容。注意本课程与维修电工技能训练、电力拖动控制线路与技能训练等课程的联系。

（5）在教学过程中，要及时关注电子技术课程领域的新工艺、新技术、新设备的发展趋势，贴近企业生产现场，为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生的职业能力和创新精神。

5、3教学评价

（1）以学习目标为评价标准，采用阶段评价、目标评价、理论与实践一体化评价模式。

（2）关注评价的多元化，结合课堂提问、学生作业、平时测验、实验实训、技能竞赛及考试情况，综合评定学生成绩。

（3）应注重对学生动手能力和在实践中分析问题、解决问题能力的考核，对在电子技术课程学习和应用上有创新的学生应给予特别鼓励，综合评价学生的能力。

5、4资源利用

（1）注重多媒体教学资源库、多媒体教学课件和多媒体仿真软件等现代化教学资源的开发和利用，努力实现跨学校多媒体资源的共享，以提高课程资源的利用率。

第2篇：变压器基本工作原理范文

摘要:隔离变压器是一种特殊变压器,因其一次侧与二次侧没有电的直接联系,只存在磁的联系且一次绕组与二次绕组匝数相同,变压变比为1:1,具有较高的安全性,因此在工业生产中的各个领域应用较为广泛。

关键词:隔离变压器;电力系统;应用

本文重点研究的是隔离变压器的工作机理及其与其它变压器的区别,并对其进行简单的介绍,使人们可以更深刻的认识隔离变压器。隔离变压器因其特殊性,在工作中具有较高的安全性,使之在工业生产中应用较为广泛,适用于工业或工矿企业机床和机械设备、医疗设备、整流电路、电焊机、大功率工业设备和通讯设备电源的控制电力、电源隔离之用。本文着重介绍其在电力系统中的应用。

变压器工作原理就是电磁感应。一般说有两组线圈,原边加交流电产生磁场,副边绕组在这个磁场作用下,产生感应电动势,接上负载就产生电流。原边绕组与副边绕组匝数不等所以能够改变电压。现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理:当一次侧绕组上加上电压时,流过电流,在铁芯中就产生交变磁通,这些磁通称为主磁通,在它作用下,两侧绕组分别感应电势。隔离变压器的原理和普通变压器的原理是一样的,都是利用电磁感应原理。隔离变压器一般是指变比为1:1的变压器,一次侧与二次侧绕组线圈匝数相等的变压器。

自耦变压器是自耦合变压器,变压器的副边是原边的一部分,类似于三端可调电阻。两个线圈是利用电流的忽大忽小的差来切割磁力线来变压的。变压器的输出和输入有直接电联系,一般用于对设备进行电压调整。电压互感器相当于一台降压变压器,使用时二次侧不能短路,并要可靠接地。电流互感器相当于一台升压变压器,使用时二次侧不能开路,并要可靠接地。电压互感器和电流互感器都是经过特殊设计的变压器,用来把大电压或大电流转化成较小的电压或电流以便于测量。隔离变压器故名思义,主要的作用是将用电设备和电网隔离开,用于安全性场合或者抗干扰要求的场合等用电设备和电源没有直接的电联系。

电力系统运行的特点:1、电能的生产和使用同时完成。2、正常输电过程和故障过程都非常迅速。3、具有较强的地区性特点。4、与国民经济各部门关系密切。对电力系统运行的基本要求可以简单地概括为:“安全、可靠、优质、经济”。

保证运行人员和电气设备工作的安全,保证运行人员和电气设备工作的安全是电力系统运行的基本原则。这一方面要求在设计时,合理选择设备,使之在一定过电压和短路电流的作用下不致损坏;另一方面还应按规程要求及时地安排对电气设备进行预防性试验,及早发现隐患,及时进行维修。在运行和操作中要严格遵守有关的规章制度。

下面就某电厂的电力系统具体说明隔离变压器在电力系统中的的应用。某电厂有三台发电机组,其中1#机从6kv并网线上网供矿6kvⅲ段用电,2#机组从35kv并网i线上网供矿35kvⅰ段用电,3#机从35kv并网ii线上网供矿35kvⅱ段用电。6kv并网线直接向矿35kv变电所供电,采用消弧线圈进行补偿的方式,无法对系统电容电流自动进行跟踪补偿,无法满足安全要求。经多方调研、论证提出在6kv并网线上增加隔离变的意见。

从图1看出,6kv一段按两排开关柜布置,中间用母线桥连接,1#发电机和厂用变压器、母线互感器、避雷器以及与四段联络线电源开关均布置在图中下侧,而6kv直配线及6kv并网线并网开关柜均布置在图中上侧,根据现有布置,比较容易将图中上侧母线改造为隔离母线。

从改造后的6kv一段母线看,原6kv一段母线的所有功能除直配线供电、6kv并网线并网功能外,其他功能未变,同时增加了隔离变的电源开关。从新增加的6kv隔离母线看,具备了6kv并网线并网功能、直配线供电功能和母线防雷、计量功能。

在6kv并网线上增加隔离变后,1#、2#发电机电压母线仅有厂用电供电负荷,电容电流仅有2-3a,保证了发电机安全,达到设备的本质安全性要求。有效地降低发电机定子回路的单相接地电容电流,减少发电机出口侧(6kv厂用电母线)的短路电流以及系统侧3次谐波电流对发电机的影响。因此可以延长发电机使用寿命,减少发电机停机事故,提高发电机运行的可靠性。

参考文献

[1] 电力变压器手册. 机械工业出版社,2003.01

第3篇：变压器基本工作原理范文

（安徽工业大学 电气与信息工程学院，安徽 马鞍山 243032）

摘 要：在电力电子技术课程中，隔离型Buck-Boost变换器（Flyback）属于一类重要的基本电路结构，但在教学实践中，作者发现大多数学生的理解不够系统和深入.本文首先给出隔离型Buck-Boost变换器的由来，然后基于反激变压器的两种实际模型讲解隔离型Buck-Boost变换器的工作原理，再通过Matlab/Simulink软件的可视化功能进行仿真演示.该讲解方法能显著地提高学生的理解能力和学习兴趣，容易增强教师和学生的互动性，取得了良好的教学效果.

关键词 ：隔离型；Buck-Boost；反激变压器

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）03-0224-03

1 引言

隔离型Buck-Boost变换器（Flyback）具有拓扑结构简单，输入输出电气隔离，升/降压范围广，多路输出及负载自动均衡等优点，而被广泛应用于电视机、DVD和充电器等小功率电器的电源中.然而在实际教学中，我们发现许多数学生对该电路工作原理的理解相对困难，而且对类似电力电子电路结构的把控比较孤立，缺乏系统性.针对这一问题如何在较少的学时内，高质量地完成该节教学任务，引起作者在教学过程的深入思考.本文探索一种新的讲解方法，先给出电路结构的由来，再将理论教学与Matlab/Simulink可视化仿真软件相结合，讲清原理的同时用虚拟仪器实时演示的方法将理论分析直观化，既增强了师生之间的互动性，又能加深学生对概念的理解能力，进一步提高了理论教学过程的效率和课堂的生动性，大大改善了教学效果.

2 隔离型Buck-Boost变换器的结构分析

教学过程中可以首先明确Buck、Boost和Buck -Boost变换器是三种最基本的DC/DC变换器，是其它变换器的原始结构.一般情况下，多数教材首先安排了非隔离型Buck-Boost变换器的教学内容，由于常规Buck-Boost变换器仅仅通过电感向输出端传送能量，与基本Buck或Boost变换器的工作原理非常相似，其工作模式（CCM或DCM）的判断和理解都比较容易.所以本节讲解时可以首先给出非隔离型Buck-Boost变换器向隔离型Buck-Boost变换器演变的过程，同时讲解为什么能够这样演变，演变后的电路结构具有哪些新的特点？然后再进行原理分析，就显得更为顺畅，理解的跨度相对较小，对刚接触功率变换器的学生来讲更容易接受.

2.1 隔离型Buck-Boost变换器的由来

常规的非隔离型Buck-Boost变换器的拓扑结构如图1（a）所示，通过开关的开通和关断在电感的两端产生脉冲电压，这个脉冲电压在不同的时间间隔，担负着不同的功能.当开关管开通时电感储能，输出电容向负载提供能量；当开关关断时，电感向负载端释放能量，为电感磁复位，如果将该电感分解为同一磁芯的耦合电感，即可用变压器器件代替该独立电感.接着引出如何能够实现与电感一样的流通路径和效果？如果在变压器同一时刻传输能量，则可称为Forward变换器，该变压器就是通常意义上只有传输功能的两端口器件；如果在不同时刻传输能量，则可构造出隔离型Buck-Boost变换器，也称为Flyback变换器，演变过程如图1所示.此时的变压器应具有储存能量的作用.

2.2 具有储能作用的变压器模型分析

如果不考虑漏磁通，普通变压器的原理结构图和磁路模型如图2所示，原副边绕组产生的磁动势分别为：

由法拉第电磁感应定律得：

由式（3）和（4）可以理想变压器的电路等效模型如图3（a）所示.

由于在实际应用中磁芯的磁阻不可能为零，综合式（2）和（4）得:

如果令

由式（6）可以画出考虑磁阻时，变压器的等效电路模型如图3（b）所示.以下将结合变压器的等效电路模型进行原理分析.采用变压器等效电路模型方法简单和物理意义明确，学生易于接受，而且还可拓宽学生学习思路，取得很好的教学效果.

3 CCM模式下变换器的工作原理分析

以图3（a）所示的反激变压器等效电路对图1（d）所示隔离型Buck-Boost变换器进行讲解.当主开关管导通时，能量会储存在磁芯中；当其变为关断状态时，能量会转移到输出端，若能量没有完全转移，即在开关管再次导通时还有能量储存在变压器中（表现为磁通不为零），就称变换器工作在连续模式（CCM）或不完全能量转移模式.反之，如果在开关管再次导通时已经没有能量储存在变压器中（表现为磁通为零），就称变换器工作在断续模式（DCM）或完全能量转移模式.图4是变换器工作在CCM模式下的等效电路.

首先利用同学们熟知的电路理论推导输出与输入电压的关系.当主开关管S导通（0≤t≤DT），一次绕组两端的电压为：

流过一次绕组的电流为：

当开关管S关断后，二次绕组两端的电压和流经二次绕组的电流为：

综合公式（7）~（10），可以得到输出与输入电压之间的关系式为：

电路的主要工作波形如图5所示.接下来，利用Matlab/Simulink仿真软件对该变换器进行仿真演示（限于篇幅，图形省略），主要包括软件的使用方法，变换器模型的建立，参数的设置及修改，闭环控制原理及闭环参数设计方法等，让同学们有更为直观的认识.为将来的实验打下良好的基础.

4 互动环节设计

为了发挥学生的主体作用，关于变换器的完全能量转移模式，留给同学们独立分析.以5至6位同学为一组将班级分成若干组别，要求每一组结合仿真软件进行参数设计和仿真实验，然后在教师的引导下进行讨论，对比非隔离型变换器的工作模式，比较它们的异同点，再利用电力电子教材中常用的伏秒平衡原理推导输入与输出电压之间的关系，以增强学生在课堂中的参与程度，调动其积极性.

5 结论

本文详细地分析了隔离型Buck-Boost变换器的构造方法及隔离变压器的等效电路结构，再进一步讲解变换器的工作原理，同时结合仿真软件进行实时演示，理论分析的同时又增强了同学们的直观认识程度，另外合理的安排同学们独立分析和仿真的内容，然后进行讨论和互动，使学生主动参与到教学过程中，让教与学紧密相结合.多次讲授结果表明这种讲解方法自然流畅，且有利于开拓学生的学习和思维能力，能够取得积极的课堂效果.

参考文献：

〔1〕丁道宏.电力电子技术[M].北京:航空工业出版社，1999.

第4篇：变压器基本工作原理范文

关键词：发电机，整流器，电压调节器

 

1引言

硅整流发电机是工程建筑运输等行走机械的主要电源，它以内燃机为动力源，在结构上是交流同步发电机与整流装置的组合。与直流发电机相比，交流发电机具有体积小、质量轻、易维修、寿命长、产生的无线电干扰少等优点，所以在包括汽车在内的行走机械中一般使用硅整流发电机，而不是直流发电机。硅整流发电机在内内燃机在正常转速范围内时，向机械上除启动机外的所有用电设备供电。

2硅整流发电机工作原理

交流发电机是基于电磁感应的基本理论而工作的，结构上包括定子（电枢）、转子、前后端盖、电刷及传动带轮等部分，将机械能转变成电能。三相定子绕组在结构、匝数及线圈个数上完全相等，排列上分别相差120度的电角度，转子与传动带轮同轴安装，产生旋转的磁场，使定子绕组切合磁力线，从而产生三相感应电动势，这三个电动势的频率、幅值相等，相位互差120度。

硅整流发电机的另一部分是整流器，整流器一般由6只硅二极管组成，作用是将电枢绕组产生的交流电整流成直流电，如图1所示。现代汽车常采用压装式整流器，将VD1、VD3、VD5安装在正整流板上，组成共阴极二极管组，在某一瞬间，只有正极具有最高电位的二极管导通，连接在一起的阴极作为硅整流发电机对外输出的正极；VD2、VD4、VD6安装在在负整流板上，组成共阳极二极管组，在某一瞬间，负极具有最低电压的那个二极管导通，连接在一起的阳极作为硅整流发电机的负极搭铁。同一时刻，六个二极管中只有两个二极管导通，于是输出一个比较平稳的直流电压。

硅整流发电机的整流器除了常用的六管整流器外，还有八管、九管、十一管整流器，与六管相比，较多二极管的整流器可以提高发电机的输出的功率。

图1 六管硅整流发电机原理图

3 电压调节器的重要性

3.1 交流发电机的工作特性

3.1.1 空载特性

发电机的空载特性是发电机空载时输出电压与转速之间的关系，从特性曲线上可以看出，随着转速的升高，端电压上升很快，在较低转速就可以从他励转入自励。

3.1.2 外特性

发电机的外特性是发电机转速一定时，其输出电压与输出电流的变化关系，由外特性曲线可知：发电机的转速越高，输出电压也越高，输出电流越大，当转速保持一定时，输出电压随输出电流的增大而下降[1]。

3.2 电压调节器的重要性

由发电机的空载特性可知，在发电机的输出电压与发电机的转速及负载的电流均有关，由于硅整流发电机是由内燃机驱动，其转速由内燃机决定，机械工作时内燃机的转速变化范围很大，所以其输出电压也会在很大范围内变化；而由外特性可知，在发电机运转时，如负载突然变化，电压也会随着突然变化，可能会击穿电子元件或烧毁用电设备。所以，硅整流发电机必须配有具有稳压性质的电压调节器。

4 电压调节器的工作原理

由于发电机的输出电压与发电机的转速及磁通成正比，由转速变化而影响的端电压，可以通过改变磁通的大小来调节。因此，电压调节器的基本工作原理是通过测量电路检测发电机的端电压，根据端电压的具体情况，通过改变励磁电流的大小，保持发电机的输出电压不变。电压调节器分为触点式、电子式和集成式三类。其中触点式调节器利用电磁铁的原理，控制触点振动，控制励磁电路，实现电压调节。电子式调节器是通过电子元件实现对励磁电流的控制，由于电子式调节器无触点，在工作时无机械惯性和磁惯性，且经久耐用、无无线电干扰，已经广泛应用于汽车及其他机械用交流发电机中。。

4.1 晶体管调节器的基本组成及工作原理

电子式调节器可分为晶体管式和集成式两大类，国内外晶体管调节器的电路设计原理大致相同，一般由1-2个稳压管、1-3个二极管、2-3个晶体管、若干个电阻、电容等元件组成。由印制电路板连成电路，外有三个接线柱，“+”（或火线）与发电机正极相连，“-”（或搭铁）与发电机负极相连，“F”（或磁场）与励磁绕组相连接。。常用的晶体管调节器有JET126、JFT106A、JTF246等型号。。图2为晶体管调节器的基本电路图，其内部电路可分为控制电路（Ⅰ）和电子开关电路（Ⅱ）。

当发电机转速较低，输出电压较低时，蓄电池电压加在晶体管调节器的正负两端，由于R2两端电压较低，小于稳压管的反向击穿电压，稳压管截止，VT1截止，VT2导通，蓄电池向励磁电路供电，即励磁电流一定，于是发动机的电压随转速的升高而升高。当发电机输出电压超过蓄电池电压后，发电机为包括励磁绕组在内的用电器供电，由他励转为自励。如发电机电压超过规定值后，稳压管两端电压超过反向击穿电压而击穿，VT1导通，VT2截止，截断励磁电流，使发电机输出电压快速下降，降到规定值以下后稳压管再次截止，如此循环，保持发电机输出电压恒定。

图2 晶体管调节器基本原理图

4.2 集成电路调节器

集成电路调节器将电压调节电路中的元件集成一块芯片上，基本工作原理与晶体管调节器一样，都是根据发电机的电压信号，利用三极管的开关特性控制励磁电流以达到控制电压的目的，集成电路调节器除了具有晶体管调节器的优点外，还具有精度高、耐振、体积小、可安装在发电机内部与发电机组成整体式交流发电机等优点。

按检测电源电压的方式不同，集成电路调节器可分为硅整流发电机电压检测式和蓄电池检测式两种，一般大功率发电机多采用改进的蓄电池电压检测法，使蓄电池的端电压得以保证，如图3所示。

图3 实用型蓄电池电压检测改进电路

4.3 电脑控制调节器

电脑控制调节器是一种新型调节器，由电负载监测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，控制发电机电压调节器，适时地接通或断开励磁电路。在调节电压之外又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。

5 结束语

作为行走机械的主要电源，硅整流发电机完成了将交流电整流成直流电，并保持稳定输出电压的任务，关键部分即整流器和电压调节器在其工作中任务非常重要，提高发电机的输出功率，并输出高精度的、不受干扰的稳定电压是用电器正常工作及蓄电池良好充电的前提。

参考文献

[1]张能武，陶荣伟汽车电工快速入门广东科技出版社2009年1月

[2]高树德汽车电工电子技术基础机械工业出版社2008年9月北京

[3]顾永杰电工电子技术基础高等教育出版社2005年1月北京

第5篇：变压器基本工作原理范文

关键词：PDS智能压力变送器；典型应用；缓冲器

中图分类号： TP216 文献标识码：A

1 引言

PDS智能压力变送器由重庆四联测控技术有限公司于2004年与德国西门子公司联合生产。PDS智能压力变送器是以微处理器为基础的全智能型产品，目前为止已经具备多年以上成熟的应用经验和性能，在各个行业均得到了广泛应用。

2 基本原理

PDS智能压力变送器是采用了世界上最先进的复合微硅固态传感器并在此基础上进行了一系列的模块化设计的全智能型产品。PDS智能压力变送器是通过引压管和过程接头将过程压力引入压力传感器进行压力测量（如图1所示），介质压力引入后作用于压力传感器产生一定的微弱信号放大后再经过A/D转换器转换成数字信号，同时在其微处理器中进行线性补偿和温度补偿进行测量。

3 PDS智能压力变送器在工业控制中的典型应用

针对化工、电力、冶金、建材、石油石化等行业，PDS均有完整的应用解决方案。

（1）工艺脉冲压力测量

PDS智能压力变送器的工作原理已如前所述，但是在实际具体应用过程中却又不够完美。工业控制过程中压力的引入有时存在波动的情况，如钢厂气锤气压、油田注水泵压力测量。 虽然PDS智能压力变送器具备一定的压力过载保护功能，但这种压力保护功能具有一定的限制。实际应用过程中在测量这种高速脉冲气压或液压时存在着传感器被冲击损坏的情况。

基于这种情况，PDS 智能压力变送器在针对高速脉冲气压或液压的测量时，PDS设计了专用的气压、液压缓冲装置，该装置不但小巧，结构简单而且易于安装。下面简要介绍以下其基本工作原理：

目前为止设计了两套不同的缓冲器 （如图2、图3所示）。

如图2所示，这是一种直接连接的专用缓冲器。PDS智能压力变送器在过程连接处设计了专用的缓冲接头，并填充内六角螺钉，通过内六角填充螺钉边缘处三个小孔来缓解过程引入时的脉冲压力，使得压力传感器避开了脉冲压力的高峰从而保护了变送器不受脉冲压力的影响。该缓冲器可以直接安装。

如图3所示，这是一种通过毛细管组件连接的专用缓冲器。PDS智能压力变送器在过程连接处设计了专用的连接螺母和密封垫圈并通过毛细管组件与远端的缓冲接头连接。过程压力通过引压管引入缓冲接头并通过毛细管组件进入压力传感器，从而保护了变送器不受冲击。该缓冲器可以远距离安装。

目前这两种缓冲器已经在油田注水站脉冲泵成功应用。

（2）多晶硅项目应用

多晶硅主要用于―― 集成电路和太阳能，具有高温高压、有毒易燃、易爆、强腐蚀等特点，要求有高度的可靠性和稳定性。针对高温高压工况，PDS设计了高温型智能压力变送器，该变送器通过设计特殊的散热结构，使得温度到达传感器时能降至一定的范围，从而使智能压力变送器性能稳定。该变送器可耐高温，量程范围宽，精度高，广泛用于需测量相对温度较高气体，液体压力场合。同时针对在高压氢气的测量过程中，PDS智能压力变送器采用了膜片镀金的工艺来解决氢透的问题。典型应用：江西赛维LDK5000t多晶硅，冷氢化装置。采用了镀金膜片和钽，最低温度-70℃，最高温度350℃。法兰尺寸1″～3″。

（3）氯碱项目应用 C防腐解决方案

在重庆天原化工厂，以前采用的是其它品牌的变送器。隔离膜片采用的是钽材，满足介质防腐的需求。但其无法承受外部腐蚀，导致变送器大面积损坏。经过防腐处理后取得了良好的效果。如图4所示。

（4）乙醇胺应用

乙醇胺――主要是采用高浓度液胺与环氧乙烷，在一定温度、压力及催化剂作用下生成一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。再经过脱水、精馏而成。由于工艺特殊性，生产中低温（液胺温度在-33℃）、易燃、易爆、高压（CLASS 600）。烙矿院设计的宏力化工项目――在精馏、脱水工序，其压力、液位测量，使用了PDS473、483H法兰变送器，耐压达到15MPa，最低温度-33℃。

（5）碳四裂解项目应用

乙烯是石化工业的龙头产品，炼厂碳四作为乙烯裂解原料。一般工艺采用了大量的碱性介质（如氢氧化钠、氢氧化钾），反应釜的温度一般在200℃～280℃。在工艺中还需加入氢。由于工艺特殊性，生产中必然存在高腐蚀、高温、易燃、易爆、高压。

宏力化工碳四裂解项目――在裂解反应炉上，使用了PDS473、483H法兰变送器，采用钽材、高温硅油。在加氢段采用了镀金膜片。

结语

通过对重庆四联测控技术有限公司PDS智能压力变送器工作原理和典型应用方案上的分析可以看出，PDS智能压力变送器已经广泛应用于各个行业，PDS智能压力变送器以其先进的技术、优异的性能、强大的功能可满足氧化铝、金属材料加工、采矿、复合材料生产、钢铁冶炼、焦化、煤化、石油石化、化工等各种复杂的工艺条件。

参考文献

[1]刘畅生.传感器简明手册及应用电路：压力传感器分册[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.

第6篇：变压器基本工作原理范文

中图分类号：O312文献标识码： A

平衡容器作为锅炉锅筒水位的液位测量工具，在电厂、煤化工行业应用相当普遍。由于其测量的位置十分重要，运行的正常与否直接关系到锅炉系统运行的安全，因此平衡容器测量的精度在生产过程中也充当着不可或缺的角色。如果不了解其构造特点和安装方法必然在运行过程中形成重大的安全隐患。

平衡容器本身是一种结构巧妙，具有一定自我温度压力补偿能力的汽包水位测量装置。平衡容器分单室平衡容器和双室平衡容器，双室平衡容器在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个平衡容器分为两个部分，其主要构造图如下所示：

1 工作原理：

1） 凝汽室

理想状态下，来自锅筒的饱和蒸汽经过这里被释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯。

2） 基准杯

收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压变送器的正压侧。基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出基准杯流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称之为基准杯。

3） 溢流室

溢流室占据了容器的大部分空间，它的主要功能是收集基准杯溢出的凝结水，并将凝结水排入锅炉的下降管中。在流动中为整个容器进行加热和蓄热，确保容器与锅筒中的温度达到一致。正常情况下，由于锅炉下降管中流体的带动作用，溢流室中基本上没有积水或少量积水。

4） 连通器

倒“T”型连通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入变送器的负压侧。毋庸置疑，它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的负压侧，与正压侧的（基准）压力比较以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T字形，是因为可以保证连通器中的介质具有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。连通器内部介质的温度与汽包中的温度很可能不一致，致使其中的液位与汽包中不同，但是由于流体的自平衡作用，对使汽包水位测量没有任何影响。

由其工作原理可见，平衡容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口至水侧入口器水平轴线之间的凝结水压力。负压侧的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口水平面至锅筒中汽水分界面之间的饱和蒸汽产生的压力，再加上锅筒中汽水分界面至水侧入口管水平轴线之间饱和水产生的压力。利用锅筒内蒸汽加热，使基准杯内水的密度在任何情况下都与锅筒压力下饱和水的密度相对应，不受环境温度的影响。这样正压侧与负压侧之的差压就正确体现锅筒的水位高度。双室平衡容器具有自动补偿能力，主要体现在，当锅筒的水位越接近于零水位，其输出的差压受压力变化的影响越小，对锅筒水位测量影响越小。

双室平衡容器是一种具有一定的自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的这种能力主要体现在，当汽包中的水位越接近于0水位，其输出的差压受压力变化的影响越小，即对汽包水位测量的影响越小。毫无疑问，容器特性由于容器的自身结构决定的，故又称为固有补偿特性。之所以双室平衡容器会有这种特性其实质是由于双室平衡容器在设计制造时采取了特殊的结构，这种结构最大限度地削弱了汽水密度变化对常规运行水位差压的影响。但是尽管如此，它并不能完全满足生产的需要，仍然需要继续补偿。

2 平衡容器的安装

1） 平衡容器安装前应确保平衡容器、所有连接阀门和管路无泄漏，平衡容器与锅炉汽包的压力等级应相同；

2） 平衡容器安装前必须对保证锅筒的清洁，防止杂质进入平衡容器内而造成测量不准或毁坏容器；

3） 与平衡容器配套连接的变送器应安装于取压点以下，且必须确保平衡容器安装的垂直度；

4） 平衡容器与锅炉汽包连接法兰尺寸或焊接各接口管规格应对应；

5） 将平衡容器的汽、水接口分别与汽包隔绝阀门外侧焊接，保证其垂直安装。由于双室平衡容器较重，所以底部需用槽钢支撑，且支撑面应光滑。以防止设备因膨胀产生位移而损坏；

6） 差压变送器安装位置应无振动，若必须在此环境中安装应采取一定的防护措施，如增加保护箱或固定支架灯；

7） 平衡容器安装位置距离汽包位置适中，如果导压管太短一是波动随锅筒内波动太大，二是会因汽包温度过高导致蒸发量大于凝结水量而引起测量误差，导压管太长会引起测量滞后；

8） 安装时正压侧往往从平衡容器的上部引出，负压侧往往从平衡容器的下部引出，这点与其他普通的用差压变送器测量液位的连接方式不同，安装过程中要引起注意；

9） 平衡容器使用过程中应定期进行排污，防止污水由于密度原因而影响测量精度；

10） 为确保测量准确，平衡容器投用前应确保平衡容器内充满凝结水，并做负迁移；

11） 安装完毕后，各汽、水取样管、取样阀门、连通管、筒体应做保温处理，筒体顶部不做保温。

3 平衡容器的调试

1） 系统没有工作时(锅炉汽包液位为零)：在确保正负压室充满冷凝水的前提下，关闭平衡阀，打开正负相阀，同时打开双室平衡容器的汽液相阀门。此时输出应该为20mA，及满量程。现场将输出调至4mA，及将零点做100%量程负迁移；

2） 系统工作时（锅炉汽有液位）：在确保正负压室充满冷凝水的前提下，关闭平衡阀，打开正负相阀，同时关闭双室平衡容器的汽液相阀门；

3） 测量系统正常工作时，三组阀状况：平衡阀关闭，正负相阀开启，双室平衡容器的汽液相阀门开启。

4 平衡容器非自身原因误差故障分析

由于汽包现场本身的复杂性，引起平衡容器误差故障的原因很多，其主要原因有以下几点：

1） 受安装因素的影响：如锅炉支架的不平衡下沉，使汽包水平度产生偏差，也就是汽包两侧中心线的高度差变大；

2） 锅筒内部的影响，因为汽包中的水是以很高的速度在流动，这样会使汽包内部的水面因其设备不同而出现高低不一的影响；

3） 炉膛中燃烧的偏差，因为炉膛中水冷壁的强度不同，其炉水循环倍率差别也较大；

4） 对于平衡容器中参比水柱密度的不确定性，还有汽包给水不平衡性等等。

平衡容器往往受外界众多因素干扰，安装位置、取压口、引压管、介质密度等等，当发现问题时要减少不必要的中间环节，具体事件具体分析，查出存在误差的根本原因，在日常维护中要注意这些引起误差的因素，保证系统的正常运行

结语： 平衡容器作为一种液位测量仪表，在工业行业中应用十分广泛。了解其结构、工作原理及安装方法能够帮助我们有效的解决平衡容器在实际生产中遇到的各种问题，减少锅炉系统运行的安全隐患，保证整个装置的运行正常，为生产企业带来更好的效益。

参考文献：

第7篇：变压器基本工作原理范文

【关键词】 理想变压器 电流 电压

1 引言

关于实际变压器的理论及应用的讨论文献有很多[1]，但关于理想变压器的综合分的文章并不多，为了理论与实践的需要，笔者将对理想变压器进行较为详尽的讨论。理想变压器也是一种理想的基本电路元件[2]。为了易于理解，笔者有意从耦合电感的极限情况来引出它的定义。图1是耦合电感的原理结构与磁场分布，图中n1，n2分别为初级与次级线圈的匝数。定义，n称为变比，也称匝比。表征理想变压器端口特性的VCR方程是两个线性代数方程，因而理想变压器是一种线性双口电阻元件。正如二端线性电阻元件不同于实际电阻器，理想变压器这种电路元件也不同于各种实际变压器。例如用线圈绕制的铁心变压器对电压、电流的工作频率有一定限制，而理想变压器则是一种理想化模型。它既可工作于交流又可工作于直流，对电压、电流的频率和波形没有任何限制。将一个含变压器的实际电路抽象为电路模型时，应根据实际电路器件的情况说明该模型适用的范围。

2 理想变压器的条件

理想变压器的有四个理想化条件：（1）无漏磁通，即Φs1=Φs2=0，耦合系数K=1，为全耦合，故有Φ11=Φ21，Φ22=Φ12。（2）不消耗能量（即无损失），也不贮存能量。（3）初、次级线圈的电感均为无穷大，即L1∞，L2∞，但为有限值。证明如下：；即在全耦合（K=1）时，两线圈的电感之比，是等于其匝数平方之比，亦即每个线圈的电感都是与自己线圈匝数的平方成正比。（4）因有K=1，L1∞，L2∞，故有M∞。满足以上四个条件的耦合电感称为理想变压器。可见理想变压器可认为是耦合电感的极限情况。即K=1，L1∞，L∞，M∞的情况，它纯粹是一种变化信号的传输电能的元件，但它与耦合电感在本质上已不同了。耦合电感是依据电磁感应原理工作的，是动态元件，需要三个参数L1，L2，M来描述；而理想变压器已没有了电磁感应的痕迹，是静态元件，只需要一个参数n来描述。理想变压器是电路的基本无源元件之一。工程实际中使用的铁心变压器，在精确度要求不高时，均可用理想变压器作为它的电路模型来进行分析与计算。简而言之，理想变压器就是无磁损、无铜损、无铁损的变压器。

3 理想变压器的基本性质

理想变压器有两个基本性质（如图2）：

（1）理想变压器既不消耗能量，也不储存能量，在任一时刻进入理想变压器的功率等于零，即p=u1i1+u2i2=nu2i1+u2ni1。此式说明从初级进入理想变压器的功率，全部传输到次级的负载中，它本身既不消耗，也不储存能量。

（2）当理想变压器次级端接一个电阻R时，初级的输入电阻为n2R。

4 理想变压器的原理

由于无漏磁通，故穿过两个线圈的总磁通相同，均为

Φ=Φ21+Φ12=Φ11+Φ22。

又由于图1中u1（t），i1（t）和Φ三者的参考方向互为关联，u2（t），i2（t）和Φ三者的参考方向也互为关联，故：

u1（t）=N1dΦ/dt，u2（t）=N2dΦ/dt

故有u1（t）/u2（t）=N1/N2=1/n或u1（t）=u2（t）/n，又因为理想变压器不消耗也不贮存能量，所以它吸收的瞬时功率必为零，即必有

u1（t）i1（t）+u2（t）i2（t）=0

故得i1（t）/i2（t）=-u2（t）/u1（t）=-N2/N1=-n或i1（t）=-ni2（t）

即为理想变压器的时域伏安特性方程。可看出：

（1）由于n为大于零的实数，故此两方程均为代数方程。即理想变压器为一静态元件（无记忆元件），已经没有了电磁感应的痕迹，所以能变化直流电压和直流电流。（2）理想变压器的两线圈的电压与其匝数成正比，两线圈的电流与其匝数成反比，且当nu2（t），为升压变压器；当n>1时有u2（t）

5 理想变压器的作用

设在理想变压器的次级接阻抗Z2，如图示，则因有；故得原边的输入阻抗为Z1=n2Z2，于是可得以下结论：

（1）n≠1时，Z0≠Z，这说明理想变压器具有阻抗变换作用。（2）由于n为大于零的实常数，故Z0与Z的性质全同，即次级的R，L，C，变换到初级相应为R/n2，ωL/n2，n2ωC。（3）阻抗变换与同名端无关。（4）当Z=0时，则Z0=0，即当次级短路时，相当与初级也短路。（5）Z=∞时，则Z0=∞，即当次级开路时，相当与初级开路。（6）阻抗变换具有可逆性，即也可将原边的阻抗Z变换到副边，但要注意此时副边的等效阻抗为Z0=n2Z。阻抗变换作用是具有可逆逆性的。由以上的全部叙述可见，理想变压器既能变换电压和电流，也能变换阻抗，因此，我们也可以称它为变量器。在电力系统中变压器是不可或缺的非常重要电气设备，其在国民经济中占有重要地位；在电子线路中，常利用理想变压器的阻抗变换作用来实现阻抗匹配，使负载获得最大功率。

计算含理想变压器电路的分析计算，一般仍是应用回路法（网孔法）和节点法等方法，只是在列方程时必须充分考虑它的伏安关系和阻抗变换特性即可解决问题。

参考文献：

[1]游阳明.变压器中的互感问题[M].光明日报出版社，1991.

[2]邱关源.电路[M].第三版.高等教育出版社，2006.

[3]许建国.电机与拖动基础[M].高等教育出版社，北京：2008.

第8篇：变压器基本工作原理范文

关键词：电力变压器；短路能力；措施

Abstract: power transformer circuit traffic hub. It 's normal power play to decide the whole line safety is it right?. With the development of power system capacity increase constantly, the power supply enterprise to constantly improve the reliability of power system, transformer anti-short circuit ability to become a prominent problem. This article through the analysis on the short-circuit withstand ability of transformer requirements and measures were discussed.

Key words: power transformer; short-circuit capacity; measures

1 电力变压器概述

变压器是电力系统的重要设备，因此它稳定可靠运行将对电力系统的安全将发挥非常重要的作用。但是，由于设计和制造技术不完善的限制，不时有发生各类变压器故障跳闸，近年来，短路故障更是层出不穷，严重影响了电力系统的正常运行。电力变压器主要是采用电力电子技术实现的，其基本原理为在原方将工频信号通过电力电子电路转化为高频信号，即升频，然后通过中间高频隔离变压器耦合到副方，再还原成工频信号，即降频。通过采用适当的控制方案来控制电力电子装置的工作，从而将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种频率、电压、波形的电能。由于中间隔离变压器的体积取决于铁芯材质的饱和磁通密度以及铁芯和绕组的最大允许温升，而饱和磁通密度与工作频率成反比，这样提高其工作频率就可提高铁芯的利用率，从而减小变压器的体积并提高其整体效率。

2对变压器抗短路能力的要求

运行着的变压器当其出口近区短路故障时,对变压器有着极大的破坏性。随着电力系统供电负荷的不断增长,单台变压器容量相应增大,供电范围趋向密集,近区短路故障的发生几率增大,近年来省内一些变压器故障几乎均由变压器 出口近区短路造成损坏。提高 110kV级及以上电力变压器的抗突发短路能力已是变压器制造和运行急需解决的重要课题。

2.1对新安装的变压器设备要求

2.1.1选型的产品必须符合有关标准和规定(包括进口设备)且是经过鉴定的产品(包括合资企业设备)。产品的技术条件和主要结构图纸应进行确认,110kV及 以上电压等级的产品应审查短路计算报告,特别是内绕组,要有足够的安全裕度。

2.1.2220kV及以上 电压等级变压器必须要认真做好赴厂监造和验收工作。

2.1.3基建工程中凡进行重大缺陷处理应及时向生产部门通报备案,工程结束后应在规定期内向生产部门移交有关技术资料和备件。

2.1.4 认真执行现行的交接试验规程。110kV 及以上电压等级变压器必须做低电压单相短路阻抗测试或用频谱法测度以积累判断线圈变形的原始参数(包括恢复性大修后的变压器)。

2.2对提高变压器耐受短路冲击能力方面要求

2.2.1新、扩(改)建工程中要优先选用经短路试验验证过的产品(其中110kV 及以下产品必须进行)。从1998年下半年起,对未做过短路试验的110kV 及以下电压等级产品将不予选用。

2.2.2发电厂新、扩(改)建工程中的高压厂变、启备变原则上均不再选用分裂式绕组结构,宜采用双绕组结构。

2.2.3加强运行安全,应尽可能减少 出口 和近区短路故障出现次数。

2.2.4变压器大修中要注意检查绕组、引线是否变形,绝缘件有无松动、位移等现

2.3对发生短路故障后变压器检查要求

2.3.1变压器承受出口或近区短路故障后应进行检查,除常规的色谱测量、直流电阻、绝缘试验外,还应采用低电压单相短路阻抗测 试和频谱法相结合的方法,同时根据故障电流值与变压器的承受 能力进行 比较,井根据上述试验结果决定是否对变压器作进一步的检查。

2.3.2 为积累数据,要求从1997 年 起 对110k V 及以 上电压待级变压器结合预防性试验测 出低 电压单相短路阻抗和频谱波形的基准数据,以便供发生故障后作 比较分析。变压器标准规定:变压 器在运行条件下,任一分接位置应能承受由于线端短路而产生的 电动力而无损伤。

3 提高电力变压器抗短路能力的措施

变压器的安全、 经济、 可靠运行与出力，取决于本身的制造质量和运行环境以及检修质量。本章试图回答在变压器运行维护过程中，有效预防变压器突发性故障的措施。 电网经常由于雷击、 继电保护误动或拒动等造成短路，短路电流的强大冲击 可能使变压器受损，所以应从各方面努力提高变压器的耐受短路能力。变压器短路冲击事故的统计结果表明，制造原因引起的占 80%左右，而运行、维护原因引起的仅占 10%左右。有关设计、 制造方面的措施在第二章已有论述，本章着重就 运行维护过程中应采取的措施加以说明。运行维护过程中，一方面应尽量减少短路故障，从而减少变压器所受冲击的次数；另一方面应及时测试变压器绕组的形变，防患于未然。

3.1 规范设计，重视线圈制造的轴向压紧工艺制造厂家在设计时，除要考虑变压器降低损耗，提高绝缘水平外，还要考虑到提高变压器的机械强度和抗短路故障能力。在制造工艺方面，由于很多变压器都采用了绝缘压板，且高低压线圈共用一个压板，这种结构要求要有很高的制造工艺水平，应对垫块进行密化处理，在线圈加工好后还要对单个线圈进行恒压干燥,并测量出线圈压缩后的高度; 同一压板的各个线圈经过上述工艺处理后，再调整到同一高度，并在总装时用油压装置对线圈施加规定的压力，最终达到设计和工艺要求的高度。 在总装配中，除了要注意高压线圈的压紧情况外，还要特别注意低压线圈压紧情况的控制。由于径向力的作用，往往使内线圈向铁心方向挤压，故应加强内线圈与铁心柱间的支撑，可通过增加撑条数目并采取厚一些的纸筒作线圈骨架等措施来提高线圈的径向动稳定性能。

3.2 对变压器进行短路试验，以防患于未然

变压器大型设备的质量保证要依靠它的科学合理的材料和水平生产，之后是依赖检查环节，各种情况各种环境都应该进行试验。了解其优势和劣势所在，能够全面掌握它的性能。对短路问题进行检查，对于缺点缺陷及时修整，保证对设计制造原理的把握和成品性能熟知于心，对其未来状况进行预测。

3.3 使用可靠的继电保护与自动重合闸系统短路是一项经常性的问题，虽然出现的频率较高，范围较广，但至今还没有特别有效的措施能够完全避免或解决。 这当中问题最为突出的是 10KV，短路的原因有人为运行失误，老鼠等误入，天气性破坏，使用者过错如家电使用不当，这些是通常出现最多的原因。 主要应对方式是直流电源的必要装配，操作时注意顺序。更要注意修理方式要有一定的依据，不可随意乱动，否则不但无法完成修理，反而适得其反，还很可能造成变压器整个报废掉，连再次修理的机会都没有。由于短路问题很可能会自行消解，一些单位会考虑这种自行消解发生的可能性大小来决定是不是一定要选择在电缆上用重合间，并可以通过加长两次合间中间的停顿来避免相同的伤害不断发生，损害变压器，与短路事件相关联的变压器，要做好检查记录，预防与保护结合。

第9篇：变压器基本工作原理范文

关键词：不完全谐振；应用分析；问题

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

在火电厂所使用的中压电气设备主要涉及到的是6kV等级的电流互感器、电压互感器、绝缘子、油浸式变压器、交流感应电动机、真空断路器、干式变压器和封闭母线等。这些设备不但电压等级不一，容量也各不相同。根据电气装置安装工程电气设备交接试验标准，这些中压设备都应进行工频交流耐压试验。如果只用试验变压器，需要多台且很大的容量才能满足要求。为减少试验设备，提高工作效率，提出了工频不完全谐振的试验方法，即利用并联谐振和串联谐振的原理，提高试验电压，减少试验电流。

1几种工频不完全谐振

1.1工频并联补偿

工频并联补偿是在试验变压器的额定电压能满足试验电压的要求，但电流达不到被试品所需试验电流的情况下，采用并联谐振对电流加以补偿，解决容量不足的问题，原理接线如图1所示。

图1工频并联补偿原理图

由于现场设备试验电压各不相同，如果用这种方法进行现场试验，需要配置5~6台不同容量和不同电压等级的变压器，以满足现场的要求，并且每台变压器基本只能对一类或两类现场设备进行交流耐压试验。

1.2工频串联补偿

串联补偿主要用于试验变压器的额定电压不能满足所需试验电压，但电流容量能满足被试品试验电流的情况下，试验接线如图2所示。

图2工频串联补偿原理图

被试品CX上的电压取决于试验回路中电流的大小，其值可高于试验变压器输出电压许多倍。但试验电流受到试验变压器一次额定电流范围的限制，对于现场电容量很小或很大的设备，很难通过这种方法进行交流耐压试验。

1.3工频串并联补偿

串并联混合补偿是在试验变压器的额定电压和额定电流都不能满足试验要求时，同时运用串、并联谐振线路，通称串并联补偿法，其原理如图3所示。

图3串并联混合补偿原理图

使L2对CX欠补偿，即并联后仍呈容性负荷，再与L1形成串联谐振，这样能同时满足试验电压和电流的要求。对不同试验电压或者不同容量的被试品，常采用图3接线。虽然被试电气设备的电压和电容量各不相同，但只要合理配置电抗器和电容器以及试验变压器，采用这种试验方式就可以完成所有电气设备的交流耐压试验。

2实际应用和分析

2.1电气设备的试验参数

以100MW的火电机组为例，将中压电气备的试验参数列入表1。

表1 被试验中压电气设备试验参数

根据表1并结合以往的试验方法，通常需要配置5台不同类型的试验变压器和若干电抗器（6个左右），由于工频并联补偿时变压器利用效率较低，而工频串并联补偿灵活高效，所以提出用两台试验变压器加若干电抗器和一个电容器串并联混合补偿，完成全厂的工频交流耐压试验。对于表1中的低试验电压设备和小容量低试验电压设备，只需要进行简单的交流耐压试验。

2.2大容量低试验电压设备

大容量低试验电压设备主要是指6kV电力电缆和较长母线。以6kV电力电缆交流耐压试验作为实例结合工频串并联补偿法进行分析。

根据交联聚乙烯电缆每千米的电容量和发电厂实际电缆长度计算，电缆电容量一般在0.42μF以下，即一般电容电流小于2.0A。根据图3的串并联补偿原理图，并结合6kV电动机交流耐压试验和其他低压电气设备的交流耐压试验要求，选择1台10kV，600mA的变压器作为试验变压器。根据试验变压器容量并考虑余量，选择在试验电压为15kV时补偿0.5A左右的电抗器，经计算可以得出电抗器电感量大约为95H。由于一般设备电容电流小于2.0A，故需要3个95H电抗器用于并联补偿。为了方便电抗器的配备和通用性原则，提出再增加1~3个95H电抗器用于串联谐振。表2是部分电缆的计算和实际试验数据，其图3串并联混合补偿原理图。

表2 部分电力电缆交流耐压计算和实测参数

中电抗器3个（95H，27kV），变压器1台10kV，6kVA，基本完成了15kV的试验电压，电容电流在1.5A以下的电力电缆交流耐压试验工作。与并联补偿相比，增加了前期准备工作（对现场设备电容值的测量），提高了技术难度，但减少了1台试验变压器，提高了设备有效利用率和工作效率。

2.3小容量高试验电压设备

小容量高试验电压设备主要有高压开关、电流互感器、电压互感器、绝缘子、干式变压器等。由于这些设备基本无对地电容（或者很小），如果需要利用串联谐振，只要增加1个电容器就能满足需求。利用100kV试验电压，可以得出需要的电容器电容值大于18nF，而由于变压器最大电流为600mA，因此又要求电容器电容值要小于19nF。因此选取18nF，100kV的补偿电容器。

2.4大容量高试验电压设备

大容量高试验电压设备主要是高压厂用变压器和封闭母线。以某台100MW机组高压厂变为例：高压厂变高压侧电容值17.98nF，试验电压68kV，电容电流0.384A。如果利用串联谐振，只需6个95H的电抗器加上1台10kV、6kVA的试验变压器即可完成试验。

2.5试验中应注意的问题

工频不完全谐振（工频并联补偿、工频串联补偿、工频串并联补偿）在现场应用中，还应注意以下几点：

（1）试验电压必须直接在被试品两端测量。

（2）电抗器应满足电流和绝缘强度的要求

（3）并联补偿要求过流速断保护可靠动作。

（4）串并联补偿除了电流保护和电压保护外，还必须保持回路中并联补偿后的容性状态，以保证串联补偿的效果。

（5）本文中补偿用电抗器直流电阻为750Ω左右，而电感量为95H，在工频状态下阻抗远大于直流电阻，所以忽略不计，实际中如果参数有变化必须要重新考虑。

3结论

工频不完全谐振已普遍应用于电力设备交流耐压试验，但以往主要是用工频并联补偿，无法同时满足试验电流和电压的要求，需要多个试验变压器和电抗器组合，不仅浪费较大，而且设备利用和工作效率低下。如果能灵活运用工频不完全谐振，不但可以减少试验变压器数量，也可以利用其灵活性有效增加设备利用率，减少设备的现场搬运工作量，提高工作效率。

参考文献：