变压器工作原理范文篇1
关键词：变压器;相间短路保护;原理;预防措施
中图分类号：TN715+文献标识码：A文章编号：1006-8937（2015）02-0102-02
1变压器保护装设的基本原则
变压器是电力系统中的重要供电元件，而其对于保证供电系统的稳定性和安全性都有着重大的意义，所以重视并优化变压器保护装设对于提高发电系统的运行效率以及经济效益都有着显著的作用。而对于变压器保护装设合理工作的基本原则，首先应该结合供电系统实际运行环境以及其不同的设计方案来构建，并保证其具体配置能达到可靠性、选择性、速动性、灵敏性这四个基本要求。但由于变压器类型与重要程度上的差异性，在对其实际的保护方案中，也必须根据不同工程的具体需要来提供可靠的继电保护装置。变压器一般装设以下保护：
瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、过电流保护、零序电流保护以及防御对称过负荷的过负荷保护。而在对于变压器主保护的具体要求中，不同容量和机能的变压器都采用不同的主保护措施，电压在10kV及以下、容量在10MVA及以下的变压器采用电流速断保护;而一般采用纵差保护来维持电压在10kV以上、容量在10MVA以上的变压器的安全运行;对于电压在220kV以上的变压器设备应装设数字式保护。当然，在对细分后的继电保护措施也有着不同的具体设计方案，以下简单介绍变压器差动保护和后备保护的基本工作原理和要求。
1.1变压器相间短路差动保护的基本原理和要求
差动保护能防御变压器绕组和引线的多相短路、中性点直接接地电网侧绕组和引线的电路以及绕组匝间的短路现象，而其工作原理是根据基尔霍夫电流定理制成的，如图1所示。
差动保护把被保护的电路看作是一个节点，在稳定状态下即流进设备的电流和流出的电流相等，此时差动电流等于零。而当设备出现故障时，差动电流大于零，即此时流进设备的电流和流出的电流不相等。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，上位机报警保护出口动作，将相关设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。
在对差动保护能高效维持变压器安全、稳定工作的基本要求中要做到以下几点：①能减小供电系统稳态情况下的不平衡电流，并当通过外部最大稳态短路电流时始终能维持各侧用的电流互感器的稳定运行;②能减小电流互感器的二次负荷，并相应的控制变压器差动保护专用的D级电流互感器中励磁电流的产生，并严格将差动保护回路的二次负荷控制在10%误差以下，而为实现这一工作目的，一般采用适当增大导线截面、缩短控制电缆长度这两方面的措施来尽量减少控制电缆的电阻或者采用弱电控制用的电流互感器等来实施运行方案;而为了进一步改善在一次侧电流较大的情况下，电流互感器容易饱和的情况，变压器差动保护设计方案一般采用带小气隙的电流互感器来减少不平衡电流，从而改善了电流互感器常见的暂态特征，有效地提高了变压器运行的安全性和稳定性。
1.2变压器相间短路后备保护的基本原理和要求
变压器一般采用过电流保护或复合电压闭锁过流保护作为后备保护，其是对变压器主保护工作的补充，也可以说是对相邻线路的后备保护，其原理图如图2所示，是指当主保护出现运行故障时而产生了很短工作延时，另一个保护将启动并动作，将故障回路跳开，从而严格保障系统电路的安全性。
由于变压器类型与重要程度上的差异性，在对其实际的保护方案中，也必须根据不同工程的具体需要来提供可靠的继电保护装置，而在对于变压器后备保护的具体要求中，不同容量和机能的变压器都采用不同的后备保护措施，过电流保护措施适用于降压变压器;对于大容量的变压器组则采用负序电流和单项式低压过电流保护，以此来避免额定电流大而导致电路元件灵敏度达不到要求的情况。
2变压器短路原因分析
就笔者在实践工作中的经验并且从变压器的短路事故统计中可以发现，短路事故中变压器损坏的主要原因是变压器本身的抗短路能力以及承受短路动稳定能力不足，其中，变压器的质量不达标严重影响了供电系统的运行效率，多数变压器是经过多次相间短路冲击下，或者是使用期较长，在经过多次过电流冲击之下，导致绕组变形的加剧而损坏，并且动作失灵。而变压器在短路情况发生时最容易发生变形的是低压绕组和平衡绕组、后使高中压绕组、铁芯和夹件。变压器在遭受突发短路时，高低压两侧都都会受到较大强度的短路电流冲击，并且大部分都因为不能及时跳闸而发生短路事故，而且往往在断路器还没有及时断开的很短时间内，短路电流产生与电流平方成正比的较强电动力将作用于变压器的绕组上，其中又具体分为辐向力和轴向力，在遭受短路情况时，此电动力中的辐向力会对高压绕组施以较强的张力，并使低压绕组受到压缩，因此，低压绕组会很容易产生变形，从而改变了变压器保护设备的内部特征，并严重降低了其工作效率。而在突发短路时产生的轴向力使绕组压缩、扭曲、鼓包和匝间短路。使高压低压绕组发生轴向位移。而在另一方面，由于在实践工作中对于变压器相间电路保护工作流程和方法都还不够科学、系统，因此，建立一个在适应实际供电系统运行环境的电路保护程序也是不可或缺的工作环节，而且其对于提高供电系统的运行效率、稳定性乃至经济效益都有着非凡的意义。
3预防变压器短路现象的具体措施
3.1加强变压器的质量检测工作
要保证变压器的质量要求，首先要规范对变压器的全过程管理工作。在订购变压器设备时，应该十分注意对于变压器的选型，要注意一些不同变压器应具备的特征细节，例如110kV有载调压变压器中压侧不宜设调压线圈并且降压变压器最好能有67%及以上的自冷能力，而且优先选用已通过专业突发短路试验并检测合格的产品，并就所购变压器突发短路试验的试验报告进行分析，并进行相应的核算工作。而在对所购变压器进行出厂检测时，也要保变压器的各项性能在特殊短路情况实验下的数值能满足实际工作的需求，如在变压器出厂时应进行绕组变形试验来检验绕组承受突发短路时产生的轴向力的能力，并通过频响实验检验其相间频响特性是否具有良好的一致性，并将变压器的各项实验数据制表并科学分析，而为了保证实验数据具有代表性和准确性，需要通过多次试验来积累原始数据，并将多次结论前后进行对比，以检查变压器是否能正常运行，而这样的检查工作应该变压器投入使用后就定期开展，以保证变压器的良好运行状态，例如可以每5年对变压器进行一次绕组变形测试，以便对绕组变形的实时情况及变压器的健康状况充分的掌握，以此来控制变压器相间短路现象发生的概率。
3.2合理进行变压器相间短路的保护工作
要保证变压器保护装设合理高效的工作，首先要严格遵守变压器保护装设合理工作的基本原则，并应该结合供电系统实际运行环境以及其不同的设计方案来构建，并保证其具体配置能达到可靠性、选择性、速动性、灵敏性这四个基本要求。在实践工作中，要根据现实情况来制定相应的变压器保护方案，并依据各个电路保护策略的具体特征，最终选择最优方案。并在处理相应的问题时，能做到对电路的及时保护，并在技术和管理上采取有效措施，改善变压器运行条件，最大限度防止或减少变压器的出口短路。
为减少变压器低压侧出口短路几率，可装设绝缘热缩保护材料在母线桥上，而对于110kV及以上电压等级变压器出现出口短路、近区短路等故障时，应该立即对变压器的油作色谱分析。如色谱分析异常，应立即申请变压器停运，并做进一步的检查试验;如色谱分析正常，还应在短期内进行一次色谱分析，确认变压器的合理运行状态，并作出调查报告。而加强开关柜管理也是一项关键的工作，当变压器发生出口或近区短路时，应确保开关正确动作切除故障，也能控制短路现象的扩散，保证其他线路的安全。
4结语
总而言之，要降低变压器短路问题发生的几率，首先要保证变压器本身的质量合格，并且做到定期检查和修理;而在另一方面，变压器相间电路保护工作也是一项至关重要的环节，只有完善了变压器电路保护工作的各个工作流程，才能进一步提高供电系统的稳定性和安全性，并在一定程度上提升相关机构的经济效益，而且能改善现今越发频繁的变压器短路现象给人们日常生活带来的影响。所以，变压器相间短路保护应该逐渐成为我们的工作重心之一，并且值得进一步深化的研究和探讨。
参考文献：
[1]周旭，包玉胜，尤旦峰，等.变压器相间后备保护的改进[J].电力系统自动化，2002，（7）.
变压器工作原理范文篇2
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）教材应体现整理性、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。
变压器工作原理范文篇3
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压或电流，变压器由铁芯或磁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈，在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理，变压器就是一种利用电磁互感效应，变换电压，电流和阻抗的器件。
（来源：文章屋网http://www.wzu.com）
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