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变压器知识
一、变压器的额定技术数据都包括哪些内容？它们各代表什么意思？
变压器的额定技术数据，是保证变压器在运行时能够长期可靠地工作，并且有良好的工作性能的技术限额。

它也是厂家设计制造和试验变压器的依据，其内容包括以下几个方面：
1、 额定容量：是变压器在额定状态下的输出能力。

对单相变压器是指额定电流和额定电压的乘积。

对三相变压器是指三相容量之和。

单位以千伏安表示。

2、 额定电压：是指变压器空载时端电压的保证值，以伏或千伏表示。

3、 额定电流：系根据额定容量和额定电压计算出来的线电流，以安表示。

如额定容量100千伏安，电压为10/0.4千伏的三相变压器，其额定电流等于：
I C1=A Ue Se 77.510310031
=⨯= I C2=A Ue Se
3.144
4.0310032=⨯=
4、 空载损耗：也叫铁损，是变压器在空载时的功率损失，单位以瓦特或千瓦表示。

5、 空载电流：变压器空载运行时的激磁电流占额定电流的百分数。

6、 短路电压：也叫阻抗电压，系指将一侧绕组短路，另一侧绕组达到额定电流时所施加的电压与额定电压的百分比。

7、 短路损耗：一侧绕组短路，另一侧绕组施以额定电流时的损耗，单位以瓦或千瓦表示。

8、 连接组别：表示原、副绕组的连接方式及线电压之间的相位差。

二、变压器为什么不能使直流电变压？
变压器能够改变电压的条件是，原边施以交流电势产生交变磁通，交变磁通将在副边产生感应电动势，感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。

当变压器以直流电通入时，因电流大小和方向均不变，铁芯中无交变磁通，即磁通恒定，磁通变化率为零，故感应电动势也为零，这时，全部直流电压
加在具有很小电阻的绕组内，使电流非常之大，造成近似短路的现象。

而交流电是交替变化的，当初级绕组通入交流电时，铁芯内产生的磁通也随着变化，于是次级绕组内感应出交流电势，其感应电势与绕组的匝数成正比，若次级圈数大于初级时，就能升高电压；反之，次级圈数小于初级时就能降压。

因直流电的大小和方向不随时间变化，所以如恒定直流电通入初级绕组，其铁芯内产生的磁通也是恒定不变的，就不能在次级绕组内感应出电势，所以不起变压作用。

三、什么是变压器绕组的极性？有何意义？
变压器铁芯中的主磁通，在原、副绕组只能够产生的感应电动势时交变电势。

本没有固定的极性。

这里所说的变压器绕组极性，是指原、副绕组的相对极性，也就是当原绕组的某一端在某一个瞬时电位为正时、副绕组也一定在同一个瞬间有一个电位为正的对应端，这时我们把这两个对应端，就叫做变压器绕组的同极性端。

变压器绕组的极性主要取决于绕组的绕向，绕向改变，极性也会改变，极性时变压器并联运行的主要条件之一，如果极性接反，在绕组中将会出现很大的短路电流，甚至把变压器烧毁。

四、怎样测量变压器的组别？
测量变压器组别的方法有两种：
1、直流法：测量单相变压器的接线如图8-18所示，用一个1.5
或3伏的干电池接入高压绕组，在低压接一毫伏表或微安表，当
合上刀闸瞬间，表针向正方向摆（或拉开刀闸表针向负方向摆），
则接电池正极的端子与接电表正极的端子是同极性，即连接组别
为12，反之是异极性，连接组别为b。

2、交流法：将高压和低压侧的一对同名端子A、a用导线连通，
在高压侧接入低压交流电，然后测量电源电压U1及另一对同名端
子X、x间的电压U2，如图8-19所示。

若U1>U2则为减极性（A、a同极性）；若U1<U2则为加极性（A、a异极性）。

五、有三台10000/220伏、容量为100千伏安的单相变压器，现欲接在10千伏网络供电，如果用户是380/220伏的动力、照明混合负载，三台变压器应如何连接？为什么？
三台单相变压器应接成三相变压器组进行供电，一次绕组接成Δ、二次绕组接成Y，即接线方式为Δ/Y，如图所示。

因为单相变压器的一次额定电压为10千伏（相电压）而系统的额定电
压也是10千伏（线电压）。

由于在Δ形中，相电压等于线电压，所以该三台单相变压器的高压绕组应接成Δ。

用电性质是380/220伏的动力、照明混合负载，即要求低压采用三相四线制供电，由于在Y接线中，线电压时相电压的倍，所以，三台单相变压器的低压绕组只有接成Y形，才能使二次电压由原来的220伏（相电压）升高到380伏（线电压）。

同时，在中性点引出中性线，以满足照明负载接用相电压的要求。

六、运行中的变压器有哪些损耗？与哪些因素有关？
变压器的功率损耗可分为两部分，即固定损耗与可变损耗。

固定损耗就是空载损耗（即铁损和激磁功率损耗，简称铁损），它只有变压器的容量以及电压的高低有关，而与负载的大小无关。

空载损耗可分为有功损耗和无功损耗两部分，有功部分基本上是铁芯的磁滞损耗和涡流损耗，一般在产品说明书或出厂试验报告中注明。

无功功率是激磁电流产生的损耗，它近似地等于变压器的空载功率，和可根据空载电流用下式计算：
Q
0=
100
%
I
e
S
⨯
式中：Q
---空载损耗中的无功损耗（千乏）；
I
%---空载电流占额定电流的百分数；
S
e
---额定容量（千伏安）。

变压器的可变损耗就是短路损耗（即绕组中的损耗，简称铜损），它也分为两部分，即有功部分和无功部分，有功部分是变压器原、副绕组的电阻通过电流时产生的损耗，它和电流的平方成正比，因此它的大小取决于变压器负载的大小和功率因数的高低。

无功部分主要是漏磁产生的损耗，它可通过下式进行计算：
Q
D =
100
%
D
U
e
S
⨯
式中：Q
D
---短路损耗中的无功部分（千乏）；
U
D
%---短路电压占额定电压的百分数；
S
e
---额定容量（千伏安）。

七、什么叫分接开关？它是怎么调整电压的？
电力网的电压是随运行方式和负载大小的变化而变化的。

电压过高和过低，都会直接影响变压器的正常运行和用电设备的出力及使用寿命。

为了提高电压质量，使变压器能够有一个额定的输出电压，通常时通过改变一次绕组分接抽头的位置实现调压的。

连接及切换分接抽头位置的装置叫分接开关。

它是通过改变变压器线圈的匝数来调整变比的。

在变压器一次侧的三相绕组中，根据不同的匝数引出几个抽头，这几个抽头按照一定的接线方式，接在分接开关上，开关的中心有一个能转动的触头，当变压器需要调整电压时，改变分接开关的位置，实际上通过转动触头改变了绕组匝数，这样就改变了变压器的变比，因为变压器的匝数比等于电压比，所以，改变一次绕组匝数，二次电压也相应改变，从而达到了调节电压的目的。

八、怎样正确选择配电变压器的容量？
正确选择配电变压器容量的原则，是使变压器的容量能够得到充分的利用。

一般负载应为变压器额定容量的75--90%左右，这就要看用电负载性质即功率因数高低如何。

动力用电还要考虑单台大容量电动机的起动问题，遇到这种情况，就应选择较大一些的变压器，以适应电动机起动电流的需要，另外还应考虑用电设备的同时率。

如实测负载经常小于50%时，应换小容量的变压器，大于变压器额定容量时，应换大容量的变压器。

九、变压器绕组绝缘损坏的原因有哪些？
通常变压器绕组绝缘损坏的主要原因有以下几个方面：
1、线路的短路故障和负荷的急剧多变，室变压器的电流超过额定电流的几倍或十几倍以上，这时绕组受到的很大的电磁力矩而发生位移或变形。

另外由于电流的急剧增加，将使绕组温度迅速增高，而导致绝缘损坏。

2、变压器长时间的过负荷运行，绕组产生高温，将绝缘烧焦，可能变成损片而脱落，造成匝间或层间短路。

3、绕组绝缘受潮。

这多是因为绕组里层浸漆不透和绝缘油含水分所致，这种情况容易造成匝间短路。

4、绕组接头和分接开关接触不良。

在带负载运行中，接头发热损坏附
近的局部绝缘，造成匝间或层间短路，以至接头松开，使绕组断线。

5、变压器的停送电或雷电使绕组绝缘因过电压而烧坏。

十、运行中的变压器副边突然短路有何危险？
变压器在运行中副边突然短路，多属于事故短路，也称为突发短路。

事故短路的原因多种多样，例如，对地短路、相间短路等等。

但是，不管哪种原因造成短路，对运行中的变压器都是非常有害的，副边短路直接危及到变压器的寿命和安全运行。

特别是变压器一次侧接在容量较大的电网上时，如果保护设备不切断电源，一次侧仍能继续送电，在这种情况下，如不立即排除故障或切断电源，变压器将很快被烧毁。

这时因为当变压器副边短路时，将产生一个高于其额定电流20~30倍的短路电流，根据磁势平衡式可知，副边电流与原边电流反相的，副边电流对原边电流主磁通起去磁作用，由于电磁的惯性原理，一次侧要保持主磁通不变，必然也将产生一个很大的电流来抵消副边短路电流的去磁作用，这样两种因素的大电流汇集在一起，作用在变压器的铁芯和绕组上，在变压器中将产生一个很大的电磁力，这个电磁力作用在绕组上，可以使变压器绕组发生严重的畸变或崩裂，另外也会产生高出其允许温升几倍的温度，致使变压器在很短的时间内烧毁。

十一、运行中的变压器应做哪些巡视检查？
变压器的巡视检查应注意以下几点：
1、声音是否正常，正常运行的变压器发出的是均匀的“嗡嗡”声。

2、检查变压器有无渗油、漏油现象，油的颜色和油位是否正常，新变
压器油呈浅黄色，运行以后呈浅红色。

如有异常应进行处理。

3、变压器的电流和温度是否超过允许值。

4、变压器套管是否清洁，有无破损裂纹和放电痕迹。

5、变压器接地是否良好。

一、二次引线及各接触点是否紧固，各部的
电气距离是否符合要求。

十二、变压器发生绕组层间和匝间短路会出现哪些现象？如何处理？
运行中的变压器发生绕组层间和匝间短路，有以下几种现象：
1、一次电流增大；
2、变压器有时发出“咕嘟”声，油面增高；
3、高压保险丝熔断；
4、二次电压不稳，忽高忽低；
5、油枕冒烟；
6、停电后，用电桥测得的三相直流电阻不平衡。

造成层间或匝间短路的原因，多是由于变压器内进水，使绕组受潮、散热不良，变压器长期过负荷运行使匝间绝缘老化，或由于制造检修工艺不良等原因造成。

如发现变压器绕组层间或匝间短路，应立即停电进行检修。

十三、运行电压增高对变压器有何影响？
当运行电压低于变压器额定电压时，一般来讲对变压器不会有任何不良影响，当然也不能太低，这主要是由于用户的正常生产对电压质量有一定的要求。

当变压器运行电压高于额定电压时，铁芯的饱和和程度将随着电压的增高而相应的增高，致使电压和磁通的波形发生严重的畸变，空载电流也相应增大。

铁芯饱和后，电压波形中的高次谐波值也大大增加。

出现高次谐波有什么害处呢？
1、引起用户电流波形的畸变，增加电机和线路上的附加损耗。

2、可能在系统中造成谐波共振现象，并导致过电压使绝缘损坏。

3、线路中的高次谐波对电讯线路将产生干扰而影响电讯的正常工作。

、由此可见，运行电压增高对变压器和用户均是不利的。

因此不论电压接头和何位置，变压器外加一次电压一般不应超过额定电压的105%。

十四、为什么变压器空载试验可以测出铁损？而短路试验可以测出铜损？
变压器在空载运行中，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的。

因此，当在变压器原边加以额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗（铁损），也达到了变压器额定工作状态的数值，因此变压器空载时，原边的输入功率可以认为全部是变压器的铁损。

在做短路试验时，一般将低压绕组短路，在高压绕组施以试验电压，使在额定分接档，原边电流达到额定值而副边电流也达到了额定值，这时变压器的铜损相当于额定负载时的铜损。

因为变压器副边短路，因此铁芯中的工作磁通比额定工作状态小的多，铁损可以忽略不计，这时变压器没有输出，所以短路试验的全部输入功率，基本上都消耗在变压器原、副绕组的电阻上，这就是变压器的铜损。

十五、什么是变压器的绝缘吸收比？
在检修维护变压器时，需要测定变压器的绝缘吸收比。

它等于6秒所测的绝缘电阻值与15秒所测的绝缘电阻值之比，即R06/R15。

用吸收比可以进一步判断绝缘是否潮湿了、污秽或有无局部缺陷。

规程规定在10~30c时，35~60千伏绕组不低于1.2；110~330千伏绕组不低于1.3。

十六、直流电动机的调速方法有几种？各有哪些特点？
直流电动机的调速方法有三种。

根据转速方程式
n=
φe
f s
C R
R
I
U)
(+
-
可知，改变串联在电枢回路中的附加电阻R
f
、磁通和电枢端电压都可以达到调速
目的。

下面分别加以说明：
1、串联在电枢回路中的的附加电阻R
f
：一台完好的直流电动机，它的电枢
电阻R
S
时一定的，但是可以在电枢回路中串联附加电阻RF来改变转速。

此时电
枢回路的总电阻是（R
S +R
F
），由于阻值增大，使电枢电流减小，转矩也减小，故
转速n下降。

这种调速方法的特点是：当负载力矩增大时，电枢回路电流增大，因此附加电阻R
f
上的压降也大，使端电压下降，转速降低，这种负载加大转速变低的情况称为机械特性变软。

它的优点时比较简单、容易实现。

适合用于容量不大、要求不高、调速范围不大的场合。

2、减弱磁通Φ：减小激磁电流也就是减弱磁通。

在负载转矩不变的情况下，随着磁通的减小，转速升高。

但是由于电机铁芯磁饱和的原因，一般都不允许增大磁通，而只能采用减弱磁通的办法进行调速。

减弱磁通实现调速是一种简单、经济和控制方便的办法、它具有调速平滑、范围宽、损耗小、稳定性好等优点，配合其他装置可进行无级调速。

用这种方法调速后获得的机械特性比较硬。

3、改变电枢端电压：用这种方法调速时，可保持机械特性硬度不变，调速平滑，范围宽。

一般用调节发电机的激磁来改变电动机的端电压。

它的不足是需要一套能改变电压的直流设备，因此，设备复杂，投资大。

十七、直流电动机有几种制动方法？各有什么特点？
直流电动机有三种制动方法，即能耗制动、反接制动、回馈制动。

1、能耗制动：将直流电动机的电枢回路从电源切断，接在一个附加电
阻上（也称制动电阻），利用电动机旋转的惯性使其发电。

此时，电动机作为发电机运行，也就是将转动的动能变换为电能向制动电阻供电，并消耗在制动电阻上，从而使电枢电流反向。

电磁转矩变为制动转矩，与电动机的旋转方向相反，起到制动作用。

能耗制动的制动转矩时与转速成正比关系，随着转速的降低，制动转矩也将减小，因此，在某些场合也配合机械制动（如电磁抱闸）同时使用。

2、反接制动：在电动机正常运行时，不改变激磁回路的方向而将电枢
绕组电压极性经一限流电阻突然反接。

由于电枢端电压的极性改变，使电枢回路产生一个较大的反接电流，从而产生一个与电动机旋转方向相反的制动转矩实现制动。

此种制动方法，当转速下降为零时，必须同时切断电源，否则会发生反向起动。

反接制动由于反接电流和制动转矩都较大，因此制动作用很强。

3、回馈制动：回馈制动也称再生制动。

在激磁不变的情况下，由于电
动机负载变化的原因，使电动机的实际转速超过了理想的空载转速。

当转速升高到一定程度时，电源电压小于电枢反电势，使电流改变方向，电动机作为发电机运行，使电动机加速的位能转化为电能向电网回馈。

此时，电磁转矩变为制动转矩与电动机旋转方向相反，起到制动作用。

例如，电力机车下坡或吊钩落下重物时，转速升高，当U<E0时将产生制动力矩而制动。

回馈制动的特点时制动时电动机转速不为零。

当电磁转矩与负载加速转矩相等时，电动机便在一个稳定的转速下运行。

十八、三相异步电动机的轴上负载加重时，定子电流为什么随着转子电流而变化？
当一台异步电动机的绕组结构一定时，磁动势的大小就是由定子电流决定的。

在正常情况下，电流的大小又决定于负载，当电源电压一定而负载增大时，会使电动机转轴的反转矩增加，因此使转速下降，根据电动机基本工作原理中“相对运动”这一概念，转子导体与磁场（电源不变的情况下它的转速也是不变的）之间的相对运动就会增加，也就是说转子导体切割气隙磁场的速度增加了。

因此，
转子感应电动势E
2转子电流I
2
和转子磁动势F
2
也就增大。

应该注意的是，转子
磁动势F
2对于定子主磁场来说是起去磁作用的，为了抵消F
2
的去磁作用，定子
电流I
1和转子磁动势
1
就会相应增大，因此电动机转轴上的负载越重，转子电流
I 2就越大（当然也不能无限增大负载）。

定子电流I
1
也相应地增大，所以定子电
流I
1是随着转子电流I
2
的变化而变化的。

十九、什么原因会造成异步电动机空载电流过大？
造成异步电动机空载电流过大的原因有以下几种：
1、电源电压太高：当电源电压太高时，电机铁芯会产生磁饱和现象，
导致空载电流过大。

2、电动机因修理后装配不当或空气气隙过大。

3、定子绕组匝数不够或Y形接法误接成角形接法。

4、对于一些旧电动机，由于硅钢片腐蚀老化，使磁场强度减弱或片间
绝缘损坏而造成空载电流较大。

对于小型电动机，空载电流只要不超过额定电流的50%就可以继续使用。

二十、异步电动机有哪些损耗？
异步电动机从转轴上输出的机械功率总是小于从电源吸收的电功率，因此异步电动机是有损耗的。

那么异步电动机有哪些损耗呢？一是电流在定子绕组上的功率损耗和交变磁通在定子铁芯中所产生的磁滞损耗及涡流损耗，称为定子铜损和铁损。

二是在转子绕组中电流所产生的铜损以及通风摩擦所引起的机械损耗。

另外由定子磁通的高次谐波在鼠笼转子里感应的电流所产生的附加损耗。

国家规定附加损耗为输入功率的5%。

二十一、定子三相绕组为星形接线的异步电动机，若误接成角形接线，为什么会烧毁电动机？
异步电动机的接线方式是指定子绕组引出线的连接方式。

接线方式不同，绕组承受的电压就不同。

电动机铭牌接线方式注明Δ/Y，220/380V，是指电动机绕组为Δ形接线时，应接于220V线电压，接成Y形时则应接于380V线电压。

如果将Y形接线的三相绕组误接成Δ形接线时，则每相绕组所承受的相电压由220V 增加到380V，即电压增加了3倍，这时定子电流必将增大而导致铁芯及绕组过
热。

我们知道，电动机旋转此次活动每极磁通是由定子电流产生的，电动机在空载运行时没有输出功率，定子电流即为空载电流，也可以看作是激磁电流分量。

当电动机负载运行时，便产生了负载电流分量。

这两个分量中任何一个分量的增加都将引起定子电流的增加，由电源电压与空载电流的特性关系可知，当电源电压高到一定值时，铁芯中的磁阻将增加很大，引起空载电流急剧增加，使铁芯迅速“饱和”。

当电动机由Y形接线错接成Δ形接线后，定子相电压将增加3倍，因此电动机铁芯将高度“饱和”，激磁电流分量也将急剧增加，铁芯损耗也将大大增加，引起铁芯过热。

而且负载电流分量与激磁电流分量之和要比额定电流大好几倍，这样大的定子电流也使绕组铜损急剧增大，导致严重过热。

由于铁芯和绕组均严重过热将使电动机被烧毁。

二十二、电源缺陷对电动机的起动和运行有何危害？
三相异步电动机电源断一相时，电动机将无法起动。

转子左右摆动，有强烈的“嗡嗡”声。

若电动机在运行中电源缺一相时，虽然电动机仍能继续转动，但出力将大大降低。

在运行中电源缺相，电源由三相变成了单相，定子磁场由三相旋转磁场变成了单相脉动磁场，但这一单相脉动磁场可分成两个互为反向的旋转磁场。

其中正向旋转磁场将产生一个正向转矩使电动机转子继续旋转，但这一转矩比原来的电磁转矩降低了许多。

反向旋转磁场产生了反向制动转矩，它抵消了一部分正向转矩，使本来就降低了的电磁转矩又降低了许多。

故使电动机的出力大为降低，如果负载不降低，电动机的定子电流势必增加，引起发热，所以必须停止运行。

否则，可能烧毁电动机。

另外，反向旋转磁场还会产生附加损耗而使电机发热，故电动机不允许长时间缺相运行，当电动机在运行中发生电源断相时，应由保护装置使电动机退出运行。

二十三、三相异步电动机有哪几种起动方法？
三相异步电动机大体上有三种起动方法：
1、直接起动，将电动机接入电源在额定电压下直接起动。

采用这种方
法时，起动电流较大，一般为额定电流的4~7倍。

所以只用于小容量电动机
的起动。

但如果变压器的容量足够大，较大容量的电动机也可以直接起动。

对于不经常起动的电动机，其额定容量（千瓦数）一般不应超过变压器容量（千伏安数）的30%。

对于经常起动的电动机，则不应超过变压器容量的20%。

2、降压起动：将电动机通过一定专用设备，使加到电动机上的电源电
压降低，以减小电动机的起动电流。

待电动机的转速达到或接近额定转速时，再将电动机通过控制设备换接到额定电压下运行。

降压起动虽然可以减小起动电流，但同时也使电动机起动转矩减小了。

这是因为电动机的起动转矩是和电压的平方成正比的。

因此降压起动的方法多用于鼠笼式异步电动机的空载或轻载起动。

3、在转子回路中串入附加电阻起动：这种方法只适用于绕线式异步电
动机，它既可以减小起动电流，又可以使起动转矩增大。

二十四、哪些因素会使异步电动机的三相电流不平衡？
一般要求异步电动机三相电流中任何一相与三相电流的平均值的偏差不允许大于10%。

正常运行的电动机，在电源平衡的条件下，其三相电流时基本平衡的，如果三相电流不平衡，其偏差超过10%时，则说明电动机出现了故障。

下列因素将引起三相电流不平衡：
1、如果由于某种原因使线路一相压降太大，导致三相电压不平衡，则三相
电流也不平衡。

如果是电源缺相或一相保险丝熔断造成电动机缺相运行，则其它两相绕组中的电流急剧上升。

这是三相电流不平衡的最严重情况。

2、电动机绕组中某条支路有断路故障，造成三相阻抗不一样。

因此三相电
流不平衡。

3、电动机绕组中发生相间、匝间或接地故障，若短路故障严重时，保险丝
就会熔断。

如果短路故障不十分严重，有时保险丝可能不熔断，但三相
电流不平衡。

含有短路故障的绕组中电流很大，引起绕组额外发热，时
间稍长，将会形成恶性循环，导致故障进一步扩大。

因此应将电动机停
机检查。

4、修复后的电动机（重绕电动机定子绕组后），因相头和相尾弄错，造成一
相接反或绕组中部分线圈接反，同样也会使三相电流不平衡。

应仔细检
查头尾是否搞错或拆开电机检查绕组接线有无部分线圈接反的情况。