1、项目六变压器的检测与维修6.1项目说明项目说明6.2基础知识基础知识6.3项目实训内容项目实训内容 6.1 项项 目目 说说 明明项目任务本项目主要学习变压器的分类、型号、结构及工作原理；掌握变压器的选择、小型变压器的维修、大中型变压器的大修和小修的方法；熟悉小型变压器的制作方法。知识培养目标(1)了解变压器的分类和型号。(2)掌握变压器的结构和工作原理。(3)掌握变压器铭牌参数的含义。能力培养目标(1)熟练掌握变压器的测试方法。(2)掌握小容量变压器的检修方法。(3)掌握大中型变压器的大修和小修方法。(4)熟悉小型变压器的制作方法。(5)培养分析问题与解决问题的能力。(6)培养团队协作能力。
2、6.2 基基 础础 知知 识识6.2.1 变压器的分类、型号及发展变压器的分类、型号及发展变压器是发电厂和变电站的主要电气设备。它是一种能量的转换装置，它的作用是将一种电压等级的交流电能转换成另一种电压等级的交流电能。在转换前后，电压、电流会发生变化，但频率保持不变。1变压器的铭牌每一台变压器都有一个铭牌，铭牌上标注着变压器的型号、额定数据及其他数据。只有理解铭牌上各种数据的含义，才能正确使用变压器。变压器的型号是用字母和数字表示的，字母表示类型，数字表示额定容量(kVA)和高压侧的额定电压(kV)。如图6-1所示为电力变压器的铭牌。图6-1 电力变压器铭牌1)型号变压器的型号如图6-2所示。
3、通常800 kVA以下的电力变压器称为小型变压器；(10006300)kVA称为中型变压器；(800063 000)kVA称为大型变压器；90 000 kVA及以上的称为特大型变压器。图6-2 变压器的型号2)变压器的额定值(1)额定容量SN就是变压器的额定视在功率，单位为VA或kVA。由于变压器效率很高，因此可近似地认为高、低压侧容量相等。单相电力变压器的额定容量为SN=U1NI1N=U2NI2N三相电力变压器的额定容量为(2)额定电压U1N/U2N是指线电压，单位为V或kV。U1N是电源加到原绕组上的额定电压，U2N是原边绕组加上额定电压后副边开路即空载运行时副绕组的端电压。2N2N1N1
4、NN33IUIUS(3)额定电流I1N/I2N是变压器额定运行时一、二次绕组中的线电流，单位为A。(4)额定频率fN，我国规定标准工业用电额定频率为50 Hz。(5)阻抗电压又称为短路电压，它标志在额定电流时变压器阻抗压降的大小。(6)温升是变压器在额定运行状态时允许超过周围环境温度的值，它取决于变压器所用绝缘材料的等级。2变压器的分类1)按用途分类(1)电力变压器。用作电能的输送与分配，这是生产数量最多、使用最广泛的变压器。按其功能不同又可分为输电变压器、配电变压器等。(2)特种变压器。在特殊场合使用的变压器，如作为焊接电源的电焊变压器，专供大功率电炉使用的电炉变压器，将交流电整流成直流电时
5、使用的整流变压器等。(3)仪用互感器。用于电工测量中，如电流互感器、电压互感器等。(4)控制变压器。容量一般比较小，用于小功率电源系统和自动控制系统，如电源变压器、输入变压器、输出变压器、脉冲变压器等。(5)其他变压器。如试验用的高压变压器，输出电压可调的调压变压器，产生脉冲信号的脉冲变压器，压力传感器中的差分变压器等。2)按绕组构成分类按绕组构成分类有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。3)按铁芯结构分类按铁芯结构分类有叠片式铁芯、卷制式铁芯、非晶合金铁芯。4)按相数分类按相数分类有单相变压器、三相变压器、多相变压器。5)按冷却方式分类 按冷却方式分类有干式变压器、油浸自
6、冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器、树脂浇注变压器、充气式变压器等。6.2.2 变压器的测试变压器的测试1变压器一、二次绕组直流电阻的检测将万用表置于R1挡，分别测量变压器一次绕组及二次绕组的直流电阻值，再用电桥进行精确测量记录记录在表6-1中。2变压器绝缘电阻的检测为保证变压器正常、安全地工作，变压器一、二次绕组之间，一、二次绕组与铁芯之间均应有良好的绝缘。对380 V或220 V的变压器测得的绝缘电阻值不能低于0.5 M。用兆欧表检测各绕组对地绝缘电阻(绕组对铁芯)和绕组之间的绝缘电阻，将所测阻值记录在表6-2中。3空载电流和空载输出电压及变比的测试将自耦调压器T1、待测变压器T2
7、、电压表、功率表、开关及负载电阻按图6-3所示连接成测试电路。图6-3 变压器通电测试电路调节自耦调压器T1，向待测变压器输入220 V额定电压。断开开关S，使变压器处于空载状态，将电流表A1所示空载电流数记录在表6-3中，算出它与额定电流的比值。同时在电压表V2上读出空载输出电压，一并记入该表中，算出它与额定电压的比值。4变压器额定电流、电压调整率的测试在上述测试电路中，闭合S使变压器带额定负载RL，调节自耦调压器T1，使输入电压表V1的读数为220 V，电流表A1的读数为额定输入电流，将V1、V2、A1、A2的读数记录在表6-4中。5变压器同名端的测定1)分析法对两个绕向已知的绕组而言，可
8、这样判断：当电流从两个同名端流入(或流出)时，铁芯中所产生的自感磁通和互感磁通方向是一致的。如图6-4所示，1端和4端为同名端，电流从这两个端点流入时，它们在铁芯中产生的自感磁通和互感磁通方向相同。图6-4 同名端的判定2)实验法 (1)交流法。如图6-5所示，将一次、二次绕组各取一个接线端连接在一起，如图中的2(即U2)和4(即u2)，并在一个绕组上(图中为N1绕组)加一个较低的交流电压u12，再用交流电压表分别测量U12、U13、U34各电压值。如果测量结果为：U13=U12U34，则说明N1、N2绕组为反向串联，即同名端相串联，故2和4为同名端，1和3也为同名端；如果测量结果为：U13=
9、U12+U34，则说明N1、N2绕组为顺向串联，即异名端相串联，故2和4为异名端，1和4即为同名端。图6-5 交流法测定同名端(2)直流法。用1.5 V或3 V的直流电源，按图6-6所示连接，直流电源接在高压绕组上，而直流毫伏表接在低压绕组两端。当开关S闭合的一瞬间，观察直流毫伏表指针摆动的方向，就可确定变压器绕组的同名端。图6-6 直流法测定同名端 6.2.3 小型变压器的拆装与维护小型变压器的拆装与维护1小型变压器的拆装程序和方法1)变压器的吊芯(1)拆线。变压器停电后，先拆开高、低压套管引线，再拆开瓦斯继电器、温度计等设备的电缆，把各线头用胶布包好，作好记号，以便检修后的装复，然后拆掉变
10、压器接地线和小车垫铁，并对变压器的安装位置作好记号。(2)将变压器运至检修现场。(3)放出变压器油。(4)拆卸附件。将套管、油枕、安全气道、瓦斯继电器拆下来，以免吊芯时被损坏。(5)拆卸油箱上的螺栓。(6)吊芯。对于中小型的变压器，器身和箱盖应一起吊出。(7)把器身放至检修位置。吊出器身后，若起吊设备是可以移动的，就把器身吊至指定地点进行检修；如果起吊设备不能移动，则在吊起器身后，把油箱移开，然后把器身落至离地面(200300)mm的位置停留，在器身下放集油盘接器身滴下的残油，待油基本滴净以后，移走集油盘，垫上枕木，把器身放置在枕木之上，以便于检修。2)变压器旧绕组的拆除(1)拆除绕组引线与套
11、管、分接开关之间的连线。(2)拆除上夹件。(3)逐片取出上铁轭硅钢片，并分级、分层依次叠放，作好记号和记录。(4)从铁芯柱上取下旧绕组。(5)若需更换的是低压绕组，则应同时取下外层的高压绕组，把铁芯柱临时缠紧。(6)若铁芯也需要同时解体大修，则在拆掉绕组后，再拆掉下夹件，把各种叠片编号依次放置，并作记录。3)变压器新绕组的套装对于重新绕制好的变压器绕组可按下面方法装配。(1)在已拆下的上铁轭各相芯柱上，套进各相低压绕组绝缘筒。(2)套上各相低压绕组，并用木条把绕组、绝缘筒、铁芯之间楔紧。(3)套上高压绕组，把高压绕组的绝缘筒和低压绕组之间楔紧。(4)逐片插回上铁轭叠片，叠好后用上夹件夹紧。(5
12、)垫入相间隔板及绕组与铁芯间的绝缘纸板并楔紧。(6)焊接低压绕组中性点，并做好高、低压绕组各引线头。2小型变压器维护的内容1)变压器的日常维护工作(1)检查套管的清洁程度并及时清理，保持瓷套管及绝缘子的清洁，防止发生闪络。(2)冷却装置检查。(3)保证电气连接的紧固可靠。(4)定期检查分接开关。(5)每3年应对变压器的线圈、套管以及避雷器进行检测。(6)每年检查避雷器接地的可靠性。(7)检查吸湿器。(8)定期试验消防设施。2)大修周期(1)一般在投入运行后的5年内和以后每间隔10年大修一次。(2)箱沿焊接的全密封变压器或制造厂另有规定者，若经过试验与检查并结合运行情况，判定有内部故障或箱体严重
13、渗漏油时，才进行大修。(3)在电力系统中运行的主变压器当承受出口短路电流后，经综合诊断分析，可考虑提前大修。(4)运行中的变压器，当发现异常状况或经试验判断有内部故障时，应提前进行大修。(5)运行正常的变压器经综合诊断分析良好，企业负责人批准，可适当延长大修周期。3)小修周期(1)一般每年1次。(2)安装在23级污秽地区的变压器，其小修周期应在现场规程中予以规定。4)大修项目大修包括以下主要内容：(1)吊出器身检修。(2)绕组、引线装置的检修。(3)铁芯、铁芯紧固件(穿芯螺杆、夹件、拉带、绑带等)、压钉、压板及接地片的检修。(4)油箱及附件的检修，包括套管、吸湿器等。(5)冷却器、油泵、水泵、
14、风扇、阀门、管道等附属设备的检修。(6)安全保护装置的检修。(7)油保护装置的检修。(8)测温装置的校验。(9)操作控制箱的检修和试验。(10)分接开关的检修。(11)全部密封胶垫的更换和组件试漏。(12)必要时对器身绝缘进行干燥处理。(13)变压器油的处理和换油。(14)清扫油箱并喷涂油漆。(15)大修试验和试运行。5)小修项目小修包括以下主要内容：(1)处理已发现的缺陷。(2)放出储油柜集泥器中的污油。(3)检修油位表，调整油位。(4)检修冷却装置。(5)检修安全保护装置，包括储油柜、防爆管、气体继电器、速动油压继电器等。(6)检修油保护装置。(7)检修测温装置，包括外接式信号温度计、电阻
15、温度计等。(8)检修调压装置、测量装置及控制箱，并进行调试。(9)检修接地系统。(10)检修全部阀门和塞子，检查全部密封情况，处理渗漏油。(11)清扫油箱和附件，必要时补漆。3小型变压器维护的要求1)变压器常见的故障现象分类及其原因(1)变压器本身出厂时就存在的问题。如端头松动、垫块松动、焊接不良、铁芯绝缘不良、抗短路强度不足等。(2)线路干扰。线路干扰在造成变压器事故的所有因素中属于最重要的。主要包括：合闸时产生的过电压、在低负荷阶段出现的电压峰值、线路故障、由于闪络以及其他方面的异常现象等。这类故障在变压器故障中占有很大的比例。因此，必须定期对变压器进行冲击保护试验，检测变压器抗励磁涌流的
16、强度。(3)由于使用不当造成的变压器绝缘老化的速度加快。一般变压器的平均寿命只有17.8 年，大大低于预期为3540年的寿命。(4)遭雷击造成过电压。(5)过负荷。过负荷是指变压器长期处于超过铭牌功率工作状态下的变压器。过负荷经常会发生在持续缓慢提升负荷的情况下，冷却装置运行不正常、变压器内部故障等，最终造成变压器超负荷运行。2)变压器运行中常见故障的分析及处理措施(1)绕组的主绝缘和匝间绝缘故障。变压器绕组的主绝缘和匝间绝缘是容易发生故障的部位。主要原因是由于长期超负荷运行、或散热条件差、或使用年限长，而使变压器绕组绝缘老化、脆裂，抗电压强度大大降低；变压器多次受到短路冲击，使绕组受力变形，
17、隐藏着绝缘缺陷，一旦遇有电压波动就有可能将绝缘击穿.变压器油中进水使绝缘强度大大降低而不能承受允许的电压，造成绝缘击穿；在高压绕组加强段处或低压绕组部位，由于绝缘膨胀，使油道阻塞，影响了散热，或使绕组绝缘由于过热而老化，发生击穿短路；由于防雷设施不完善，在大气过电压作用下，发生绝缘击穿。(2)变压器套管故障，主要是套管闪络和爆炸。由于套管瓷质不良或者有砂眼和裂纹，致使套管密封不严，有漏油现象；套管积垢太多等有可能造成闪络和爆炸。(3)铁芯绝缘故障。变压器铁芯由硅钢片叠装而成，硅钢片之间有绝缘漆膜。由于硅钢片紧固不好，使漆膜破坏产生涡流而发生局部过热。(4)分接开关故障。变压器分接开关是变压器常
18、见故障之一。由于开关长时间靠压力接触，会出现弹簧压力不足，使开关连接部分的有效接触面积减小，以及接触部分镀银层磨损脱落，引起分接开关在运行中发热损坏。(5)瓦斯保护故障。瓦斯保护是变压器的主保护，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。第一，轻瓦斯保护动作后发出信号，其原因是变压器内部有轻微故障或变压器内部存在空气或二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象，应进行气体取样分析。第二，瓦斯保护动作跳闸时，可能是变压器内部产生严重故障，引起油分解出大量气体，也可能是二次回路故障等。(6)变压器自动跳闸的处理。当变压器各侧断路器自动跳闸后，首先将跳闸断路器的控制开关操作至跳闸后的位置，并迅速
19、投入备用变压器，调整运行方式和负荷分配，维持运行系统和设备处于正常状态，再检查保护动作情况，进行外部检查。经检查不是内部故障而是由于外部故障或人员误动作等引起的，则可不经内部检查即可投入送电；如属差动、重瓦斯、速断等主保护动作，应对该保护范围内的设备进行全部检查。在未查清原因前，禁止将变压器投入运行。(7)变压器着火也是一种危险事故。由于变压器套管的破损或闪络，使油在油枕油压的作用下流出，并在变压器顶盖上燃烧；变压器内部发生故障，使油燃烧并使外壳破裂等。因变压器有许多可燃物质，不及时处理就可能引起爆炸或使火灾扩大。发生这类事故时，变压器保护应动作使断路器断开。若因故断路器未断开，则应手动立即断
20、开断路器，拉开可能通向变压器电源的隔离开关，并迅速投入备用变压器，恢复供电，停止冷却设备的运行，进行灭火。3)变压器正常运行的巡视(1)检查变压器声音是否正常。(2)检查油枕和充油套管的油位、油色是否正常，各部位有无渗漏油现象。(3)变压器的上层油温是否正常。变压器冷却方式不同，其上层油温也不同，但上层油温不应超过规定值。运行人员巡视检查时，除应注意上层油温要不超过规定值以外，还应根据当时的负荷情况、环境温度及冷却装置的投入情况，与以往的数据进行比较，以判明温度升高的原因。(4)检查变压器套管是否清洁，有无破损、裂纹和放电痕迹。(5)检查引线接头接触是否良好。各引线接头应无变色、无过热、无发红
21、等现象。用红外线测温仪测试，接触处温度不得超过70。(6)检查吸湿器是否正常完好，硅胶是否有变色现象，如果硅胶失效应及时更换。(7)防爆隔膜应完好无破裂。(8)变压器的冷却器应运行正常。投入的冷却器数目是否正确，油泵和风扇运行是否正常，有无异音，油流指示器是否指示在“流动位置”。(9)检查气体继电器。(10)检查变压器铁芯接地线和外壳接地线，接地应良好，无断线。(11)检查调压分接头位置是否正确。(12)天气有变化时，应重点进行特殊检查。大风时，检查引线有无剧烈摆动，变压器顶盖、套管引线处应无杂物；大雪天，各部触点在落雪后，不应立即融化或有放电现象；大雾天，各部有无火花放电现象等。4)变压器日
22、常的维护工作(1)检查套管清洁程度并及时清理，保持瓷套管及绝缘子的清洁，防止发生闪络。(2)冷却装置运行时，应检查冷却器进、出油管的蝶阀是否在开启位置；散热器进风通畅，入口处干净无杂物；检查潜油泵转向正确，运行中无异音及明显振动；风扇运转正常；冷却器无渗漏油现象。(3)保证电气连接的紧固可靠。(4)定期检查分接开关，并检查触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。(5)每3年应对变压器的线圈、套管以及避雷器进行检测。(6)每年都要检查避雷器接地的可靠性。旱季应检测接地电阻，其阻值不应超过5。(7)更换吸湿器的干燥剂。(8)定期试验消防设施。5)变压器工作中需要注意的问题(1)渗漏处理。变
23、压器的渗漏分油渗漏和气渗漏两种。通常所说的渗漏油，是油箱(或套管)内的油向大气中渗漏，属于油渗漏；大气向油箱或套管内渗漏，则为气渗漏。凡是充有油的部分，均可能发生油渗漏。油渗漏的特征是渗漏处出现残油痕迹，污染变压器的外观形象。(2)胶袋密封油枕的维护。为了减缓变压器油的氧化，在油枕的油面上放置一个隔膜或胶囊(又称胶袋)，胶囊的上口与大气相通，而使油枕的油面与大气完全隔离，胶囊的体积随油温的变化增大或减小。在油枕加油时，应注意尽量将胶囊外面与油枕内壁间的空气排尽，否则会造成假油位及瓦斯继电器动作，故应全密封加油。(3)净油器的运行维护。在变压器箱壳的上部和下部各有一个法兰接口，在此两法兰接口之间
24、装有一个盛满硅胶或活性氧化铝的金属桶。其维护工作主要有：变压器运行时，检查净油器上、下阀门在开启位置，保持油在其间的通畅流动。净油器内的硅胶在使用较长时间后应进行更换，换上合格的硅胶。变压器能否正常运行不但取决于变压器的结构设计和制造工艺，而且与日常的运行、维护管理等方面都有很大关系，变压器故障对电网系统的运行危害极大，为避免事故的发生，应加强日常运行巡视管理和制订有效的维护措施，以保证变压器的安全稳定运行。6.2.4 单相电源变压器的故障判断与维修单相电源变压器的故障判断与维修1单相电源变压器的常见故障及其判断方法1)单相电源变压器的常见故障(1)接通电源无电压输出；(2)温升过高甚至冒烟；
25、(3)空载电流偏大；(4)运行中噪声过大；(5)铁芯带电；(6)输出电压下降。2)单相电源变压器常见故障的检查步骤(1)外观检查。检查引线有无断线、脱焊，绝缘材料有无烧焦或机械损伤，然后通电检查有无焦煳味或冒烟。如果有，则应排除故障后再作其他检查。(2)线圈开路、短路的检查。用万用表电阻挡检查绕组的通断，以判断绕组是否开路；检查线圈是否短路时，可将绕组与一只灯泡串联后接在电源上，通过观察灯泡的亮暗程度来检查绕组内部有无短路。灯泡的额定电压和功率可根据电源电压和变压器容量来确定。(3)测量绝缘电阻。用绝缘电阻表测试各绕组之间、各绕组与铁芯之间的绝缘电阻，冷态时应在0.5 M以上。(3)测额定工作
26、电压。在待测变压器一次绕组接上额定电压时(例如220 V)，测定二次侧输出的空载电压。一般误差要求在3%5%之间。(4)测量变压器温度。在变压器上接入额定负载，通电1 h，温度不得超过允许温度。允许温度是指变压器的绝缘材料所允许的温度。2.单相电源变压器故障的检修方法1)单相电源变压器的常见故障及检修方法(1)接通电源后无电压输出。检修方法：如果一次回路有电压而无电流，则一般是一次绕组出线端头断裂。如果断裂的线头处在绕组的外层，可剥开绝缘层，找出绕组上的断头，焊上新的引出线，然后包扎好绝缘层即可；如果断裂的线头在绕组内层，一般无法修复，只能拆除重绕。若一次回路有较小的电流，而二次回路既无电压也
27、无电流，则一般是二次绕组的出线端头断裂，处理方法同上。如果接上电源后，一次回路既无电压，又无电流，则是由于电源线开路所致，应检查电源接线，并进行修复或更换。(2)温升过高甚至冒烟。检修方法：首先断开负载，看变压器是否还发热。如果此时不发热，空载电流也不大，则可认为发热是由于负载过重或负载电路有局部短路造成的，应减轻负载或排除负载电路的故障。若发热最严重的地方是铁芯内部，则多数情况是由于铁芯片之间绝缘太差，产生涡流致使铁芯发热。处理方法是拆下铁芯，重新对硅钢片作绝缘处理后再重新装配。如果绕组遭受外力撞击、漆包线绝缘老化等原因造成匝间短路故障，短路处的温度则会急剧上升；如果短路发生在同层排列相邻两
28、匝或多匝之间，过热现象就较轻；若发生上、下层之间的两匝或多匝短路，过热现象就很严重。如果短路发生在绕组的外层，可剥开绝缘层；如果是浸过漆的绕组，可用小型电烘箱或电吹风加热；待漆膜软化后，用薄竹片轻轻挑起绝缘已破坏的导线，刮掉断线头端的绝缘层，再用一段导线将其两头与断头焊接在一起，垫上绝缘纸包好，然后涂上绝缘漆，吹干，外面再包上两层绝缘。如果短路故障点发生在无骨架绕组两边沿口的上、下层之间，一般也可按上述方法修理。如果故障发生在绕组内部，一般无法修理，则只能拆掉重绕。剥开外层绝缘，如果发现绝缘老化的应重新浸漆；如果发现绝缘老化严重的，则应重新绕制。(3)空载电流偏大。检修方法：一次绕组匝数不足。
29、解决的第一种方法是增加一次绕组的匝数，同时按比例增加二次绕组的匝数，以保持变压比不变。这种情况，一般需要拆除重新绕制，若铁芯窗口不够，则要换大一号的铁芯。另外一种方法就是不增加变压器绕组，而是将铁芯硅钢片更换成质量更高的牌号。铁芯叠厚不足。解决的方法是在可能的情况下增加铁芯厚度，无法增加铁芯厚度时则要重新设计制作。也可以更换更高质量的硅钢片。铁芯质量太差。解决的方法是更换质量高的硅钢片，或对铁芯作加厚处理。(4)运行中有响声。检修方法：硅钢片未插紧。如果判断出属于机械噪声，则是由于铁芯没有压紧，在运行时硅钢片产生机械振动所致，应采取措施压紧铁芯。负载过重或短路引起振动。如果出现的是电磁噪声，则
30、通常是由于设计时铁芯磁通密度选得过高，或变压器过载、短路，或存在漏电。(5)铁芯带电。检修方法：一次或二次绕组对地短路。这种故障多发生在无骨架绕组两边的沿口处、绕组最内层的四角处，绕组最外层也会发生。通常由于绕组外形尺寸过大而与铁芯窗口配合过紧，或由于内绝缘包裹得不好，或由于机械碰撞等原因造成，检修方法可参照匝间或层间短路的有关内容。引出线头碰触铁芯。仔细检查各引出线头对铁芯的绝缘情况，排除引出线头与铁芯的短路点。长期运行的绕组对铁芯绝缘老化。绝缘严重老化会造成绕组对铁芯之间出现漏电现象，应重新浸漆或更换绕组。绕组受潮或环境湿度过高。由绕组受潮引起的漏电可使铁芯带电，应烘烤绕组加强绝缘，或将变
31、压器置于通风干燥的环境中使用。(6)输出电压下降。输出电压下降通常是由于一次侧输入的电源电压不足(未达到额定值)、二次绕组存在匝间短路、对铁芯短路或过载等原因造成的。2)单相电源变压器的拆装(1)铁芯的拆卸方法。在拆卸铁芯前，应先拆除外壳、接线柱和铁芯夹板等附件，然后才可拆卸铁芯。首先用一字旋具把浸漆后粘合在一起的硅钢片插松，至少把开始要拆卸的几片互相松开，然后可按不同形状铁芯的拆卸方法进行拆卸。E字形硅钢片。先拆横条(即轭)，可用一字旋具顶在已插松的硅钢片一侧，用力把横条向另一侧推动，待两端横条都拆完后，再用一字旋具插松铁柱的硅钢片，然后用一字旋具顶住中柱舌头端头，用力向后推动，待推出(34
32、)mm后，即可用钢丝钳夹住中柱部位抽出硅钢片。拆出数片以后，即可用手或钢丝钳逐片抽出(可用一字旋具将硅钢片撬松)。日字形硅钢片。先插松第一、二片硅钢片，把铁轭(开口一端)掀至线圈骨架上边，然后用一字旋具插松中柱硅钢片，并从舌头端头向后推出几毫米，接着用钢丝钳抽出硅钢片，然后按E字形的后阶段拆法拆除。F字形硅钢片。用一字旋具在两侧已插松的硅钢片接口处分别顶开，使被顶硅钢片凸出。用钢丝钳钳住凸起硅钢片的中柱部位，然后向外抽出硅钢片，然后参照E字形后阶段的拆除方法拆除。字形硅钢片。把一端横头夹持在台钳上，用小锤左右敲打另一横头，使整个铁芯松动，然后用钢丝钳钳住另一端横头，并向外抽拉硅钢片，即可方便拆
33、卸。C字形铁芯。当拆除夹紧箍后，把一端横头夹持在台钳上，用小锤左右轻敲另一端横头(切勿猛敲，以免损坏骨架和铁芯接口平面的平整性)，使整个铁芯松动，然后就可用手抽出铁芯硅钢片了。(2)拆卸注意事项：拆卸有线圈骨架的变压器铁芯，对未破损并且绝缘良好的骨架应注意保护，以便能继续使用。要防止拆卸铁芯时损坏骨架。对于无骨架或骨架已彻底损坏的变压器，拆卸铁芯前应先测量一下铁芯的叠厚，以便制作绕线架或新的骨架。用钢丝钳往外抽硅钢片时，有时会抽不动，可先用一字旋具撬松硅钢片，然后用钢丝钳夹住后左右晃几下，一般即可抽出。拆卸下来的硅钢片应保管好，不可散失。否则，若少了几片，将会影响修复后的变压器质量。6.2.5
34、 小型单相变压器的设计和制作小型单相变压器的设计和制作1小型单相变压器的设计设计小型单相变压器，已知的数据是原边的额定电压U1，副边的电压U2、Un(V)及电流I2、In(A)，通过计算决定铁芯的尺寸，以及各绕组的匝数、线径，选择绝缘材料。现以设计一台单相桥式整流用的电源变压器为例来讲述小型单相变压器的设计步骤。该电源变压器的技术数据：交流电源电压220 V，整流器的直流输出电压55 V，电流5 A，变压器同时还为电压6.3 V、电流0.3 A的指示灯供电。(1)根据用途求出变压器输出总视在功率S2。若变压器的副边是多绕组时，输出总视在功率S2应为副边各绕组输出视在功率之和，即)VA(222n
35、nIUIUS式中，U2、Un为副边各绕组电压有效值(V)；I2、In为副边各绕组电流有效值(A)。本例中电源变压器如图6-7所示。)V(6435511.15.129.02UU52I(A)式中，系数1.11是交流电压有效值与直流电压之比；(21.5)V是整流元件的内部压降。所以89.3213.03.656433222IUIUS(VA)图6-7 电源变压器(2)计算变压器输入视在功率S1及输入电流I1。变压器在运行时，由于存在铜耗和铁耗，因此变压器的输入视在功率S1应为21SS(VA)式中，为变压器的效率，对于小型单相变压器，可按表6-5选取。变压器计算容量ST应为221TSSS由S1求出输入电流
36、I1为I1=(1.11.2)S1/U1(A)式中，U1为原边的额定电压，系数(1.11.2)是考虑变压器空载励磁电流大小的经验系数，对于漏磁大的单相变压器取1.2，一般的单相变压器取1.1。在本例中，变压器的效率取0.96。3.33596.0898.32121SS68.12203.3351.11.1111USI6.328289.3213.335221TSSS(VA)(VA)(VA)(3)确定变压器铁芯的截面积SFe。小型单相变压器的铁芯一般都采用壳式结构，空气自冷式。常见的铁芯尺寸如图6-8所示，它的中柱截面积SFe的大小与变压器输出总视在功率S2有关，即20FeSKS(cm2)式中，K0为经
37、验系数，其大小与S2有关，可参考表6-6来选用。图6-8 常见的小型单相变压器铁芯尺寸根据图6-8可知，铁芯截面积为baSFe(cm2)式中，a为铁芯柱宽(cm)；b为铁芯净叠厚(cm)。按计算所得的SFe值，结合实际情况，确定铁芯a与b的大小。由于铁芯片的边缘有毛刺，而这里的b指的是铁芯叠片的净厚度，故铁芯的实际厚度b应为bbb11.19.0(cm)式中，0.9为叠片系数。目前，铁芯片一般是用0.35 mm厚的热轧硅钢片冲制而成的。其形状如图6-8所示，硅钢片尺寸之间的关系见表6-7，其中c=0.5a，h=1.5a，A=3a，H=2.5a，叠厚b2a。在本例中，K0取1.25。43.2289
38、.32125.120FeSKS(cm2)=2243 mm2 根据表6-8，b2a。则SFe=ab2a2 即 22432a2得a33.49 mm。查表6-7，初选 a=50 mm，c=25mm，h=75 mm铁芯净厚度 aSbFe502243=44.86(mm)铁芯实际厚度 76.4986.4411.111.1bb(mm)(4)计算每个绕组的匝数N。设N0为变压器每感应1 V电势所需的匝数，即Fem045SBENN(匝/V)式中，Bm为铁芯的磁感应强度，单位为T(特斯拉)。对于热轧硅钢片，Bm一般取(11.2)T。原边绕组的匝数 N1=N0U1副边绕组的匝数 N2=1.05N0U2副边第n个绕组
39、的匝数 Nn=1.05N0Un式中，系数1.05是考虑补偿负载时绕组的内阻抗压降而增加的线圈匝数。在本例中，取Bm=1T。则006.243.2214545Fem0SBN(匝/V)原边绕组匝数N1=N0U1=2.006220=441(匝)副边绕组2和3的匝数分别为N2=1.05N0U2=1.052.00664=135(匝)N3=1.05N0U3=1.052.0066.3=14(匝)(5)选用导线。小型单相变压器都是用漆包线绕制而成的。先选取电流密度J，再求出各绕组的线径d，即JId13.1(mm)式中，I为绕组的电流(A)；J为电流密度(A/mm2)。电流密度J的数值与变压器的使用条件、通风条件
40、和容量大小有关。选用时可参考表6-8。在本例中，取J=2.5 A/mm2，则926.05.268.113.113.111JId59.15.2513.113.122JId39.05.23.013.113.133JId(mm)(mm)(mm)(6)校验窗口的大小。计算出各个绕组的匝数并选用导线后，应考虑导线的排列以及校验窗口能否容纳所有的绕组。由于变压器的绕组是分层绕制的，每层之间必须用绝缘材料隔开，各个绕组之间也要用绝缘材料隔开，所以进行校验时还需要知道层间和绕组间绝缘材料的厚度，见表6-10所示。表 6-10 常用绝缘材料 名 称 型号 厚度/mm 耐热等级 用 途 黑玻璃 漆 布 2430
41、0.11、0.13、0.15、0.17、0.20、0.24 E(B)一般电机、电器的衬垫或线圈绝缘，但不耐汽油和变压器油 三聚氰胺醇 酸玻璃漆布 2432 0.11、0.13、0.15、0.17、0.20、0.24 E(B)电机、电器、变压器衬垫或线圈绝缘 聚酯薄膜 6020 0.04、0.05、0.07、0.10 E(B)中小型低压电机槽绝缘、匝间及相间绝缘 聚酯薄膜绝 缘纸复合箔 6520 0.15、0.17、0.20、0.22、0.25、0.30 E 绝缘性能好，机械强度高，适用于电机、电器中作槽绝缘、衬垫绝缘和匝间绝缘 根据所选定的窗口高度h，计算绕组每层可绕的匝数ni，即dhni)8
42、 6(9.0(匝)系数0.9是为了考虑绕组绕线芯子两端空出大约5%空间不绕线的需要。每个绕组需绕的层数mi为iinNm(层)图6-9表示变压器绕组绝缘情况。铁芯柱外面套上绕组框架，包上一层聚酯薄膜绝缘纸复合箔和一层聚酯薄膜，其厚度为B0。在绕组框架外面每绕一层绕组后就包上层间绝缘，其厚度为，对于直径为0.2 mm以下的导线，采用厚度为0.07 mm的聚酯薄膜；对于直径为(0.21.5)mm的导线，采用厚度为0.10 mm的聚酯薄膜；对于直径超过1.5 mm的导线，采用厚度为0.15 mm的聚酯薄膜绝缘纸复合箔。当整个原边绕组绕完后，需在它的最外面包上厚度为的绕组间的绝缘材料。图6-9 变压器绕
43、组绝缘该绝缘材料，当电压不超过500 V时，常用厚度为0.15 mm的聚酯薄膜绝缘纸复台箔和厚度为0.10 mm的聚酯薄膜做成。因此原边绕组的厚度B1为(mm)用同样的方法可以求出套在原边绕组外面的副边各个绕组的厚度B2、Bn。)(111dmB所有绕组的总厚度B为)(2.1 1.1(210nBBBBB(mm)式中，B0为绕组框架(包括绝缘)的厚度(mm)；(1.11.2)为尺寸裕量。如果计算得到的绕组厚度B小于铁芯窗口宽度C时，这个计算是可行的。2小型单相变压器的制作1)变压器线圈的绕制 (1)选择导线和绝缘材料。根据计算选用相应规格和数量的漆包线。绝缘材料须考虑耐压要求和允许厚度，表6-11
44、列出了常用绝缘材料的性能和用途。(2)制作木芯。木芯是用来套在绕线机转轴上支撑线圈骨架的，以便绕线。通常选用杨木或杉木，按铁芯尺寸(ab)稍加大些尺寸(ab)制成，如图6-10所示。木芯的长h也应比铁芯窗口的高度h稍大一些，木芯中间孔直径一般为10 mm，孔必须钻得正直，否则绕线时会发生晃动，绕组不易绕平齐。木芯的边角要用砂纸磨成略带圆角。图6-10 变压器木芯(3)骨架的制作。大多数变压器，特别是较高电压的变压器都采用有框骨架。框架可用胶木板或树脂板等材料制成。图6-11为活络的框架结构，框架的两端用两块边框板作支柱，四侧采用两种形状的夹板，拼合成一个完整的框架，如图6-11(d)所示。图6
45、-11 变压器的骨架注：t夹板厚度。图中尺寸单位为mm(4)线圈的绕制方法如下。将木芯及骨架套在绕线机轴上并固定好，且安排好漆包线放线架，使它能顺利放线。漆包线的起头与结尾均需先压入一条细的黄蜡带或青壳纸，如图6-11(a)、(b)所示，以便抽紧起头与结尾。绕组中抽头可按图6-11(c)处理。导线要求绕得紧密而整齐，绕制时应向绕组前进的相反方向微偏约5左右，绕制过程需有一定的速度和力度，并尽量保持均匀，如图6-12所示。初次练习时，允许一次绕组有些叠线，而二次绕组则不允许有叠线。一次侧由于导线较细，可不加层间绝缘，但一次绕组与二次绕组之间需加青壳纸以很好绝缘，且二次绕组层间需加绝缘纸绝缘，对电
46、子仪器中使用的变压器，一、二次绕组之间还需加静电屏蔽层。图6-12 漆包线的绕制 绕制屏蔽层时必须注意：衬垫在屏蔽层上下的绝缘必须可靠，耐压应足够；屏蔽层铜皮应略窄于骨架宽度，两侧均不可贴住骨架框板；屏蔽层铜皮不可形成短路环，两端口既要互相交叠(形成封闭的屏蔽层)，又不可直接触及，两端口处绝缘必须良好，且端口不可有毛刺；屏蔽层的接地引出线必须置于线圈的另一侧，不可与线圈引出线混在一起。2)单相电源变压器的重装重装变压器的铁芯时，要求镶片紧而牢，若铁芯太松，易发热或产生嗡嗡振动声。铁芯镶片时，从线圈的两边，一次一片地交叉对镶，而在线包中部则应两片一次地交叉对镶。因为当线圈中镶满硅钢片时，余下大约
47、1/6的硅钢片往往比较难镶，需用一字旋具撬开硅钢片夹缝才能插入，还要用木锤轻轻敲入。在插条形片时，切不可直向插片，以免擦伤线圈。图6-13 绕制过程示意图2)单相电源变压器的重装镶片完毕后，应把变压器放在平板上，两头用木锤敲打平整，尤其对E字形硅钢片，其接口间不能留有间隙。最后用螺栓或夹板固紧铁芯，并将引出线焊到焊片上或连接到接线柱上，如图6-14所示。图6-14 变压器的外形3)单相电源变压器制作后的测试(1)绝缘电阻测试。用绝缘电阻表测量各绕组之间和它们对铁芯的绝缘电阻，其值不应低于0.5 M。(2)空载电流测试。当一次侧输入额定电压时，其空载电流应为5%8%的额定电流值。当空载电流大于1
48、0%的额定电流时，则损耗较大；而当空载电流超过20%的额定电流时，工作温升将超过允许值，不能使用。(3)空载电压的测试。一次侧加上额定电压，测量二次侧空载电压的允许误差应小于5%。4)线圈的绝缘处理为了提高线圈的防潮能力和增强绝缘强度，线圈绕好并测试合格后的变压器应作绝缘处理。处理的方法是将绕好的线圈放在电烘箱内加热到(7080)，预热(35)h，取出后立即浸入绝缘清漆中大约0.5 h，取出后放在通风处滴干漆，然后再放进烘箱加温到80烘干，等到绝缘漆没有粘手的感觉就可以了。若无烘箱，可在绕组全部绕完后，通电烘干。通电烘干的办法是，用一个500 W的自耦变压器及交流电流表与欲烘干的变压器的高压绕
49、组串联(低压绕组短路)，如图6-15所示。逐渐增大自耦变压器的输出电压，使电流达到高压绕组的额定电流，线圈通电干燥12 h即可。图6-15 通电烘干法 6.3 项目实训内容项目实训内容1.项目实训描述本项目是按照前面介绍的相关知识进行变压器的制作。制作变压器的工作主要是绕组匝数和线径的计算，以及如何确定变压器同名端。学会制作变压器，可以为后面的电机制作打基础。2项目实训要求老师准备好制作变压器的工具，讲清变压器制作的步骤，然后让学生进行实训。实训步骤如下。1)准备绕制变压器绕组的主要工具(1)绕线机。用来绕制线圈，一般有人工排线和自动排线两种。(2)裁纸刀。用来裁剪骨架纸板和绝缘纸。(3)橡皮
50、锤。用于线圈整形，也可用木锤代替，要求锤打面光滑、整洁。(4)烘箱。用于干燥变压器绕组。(5)浸漆容器，用于对变压器绕组浸漆，要求不渗漆，并要有加温、保温以及防漆干燥等功能。2)准备绕制变压器所需材料(1)导线。导线一般采用QZ聚酯漆包圆铜线。(2)电话纸。电话纸用于层间绝缘。(3)玻璃漆布。玻璃漆布用于绕组间绝缘。(4)绝缘纸。绝缘纸用于绕组外层绝缘。(5)弹性纸。弹性纸用于制作绕线骨架。3)拆除变压器铁芯(1)用螺钉旋具和活扳手卸掉螺栓和紧固夹板。(2)用螺钉旋具撬出条形插片。(3)“山”字形铁片(变压器铁芯)的拆卸方法如图6-16和图6-17所示。图6-16 变压器铁芯的拆卸方法之一 图
