變壓器基礎(chǔ)教案

1、.第七章變壓器7.1 變壓器的構(gòu)造&7.2 變壓器的工作原理一、教學(xué)目標(biāo)1、了解變壓器的構(gòu)造、分類(lèi)、額定值及使用注意事項(xiàng)。2、理解變壓器的工作原理，了解變壓器的用途。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：1、理解變壓器的工作原理。2、知識(shí)點(diǎn)：電壓變換、電流變換、阻抗變換、電壓平衡方程。難點(diǎn)：1、理解變壓器的工作原理。三、教具可拆變壓器、學(xué)生電源、演示電流表等。電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法講授法 (以啟示講解為主 )，多媒體課件。五、教學(xué)過(guò)程.知識(shí)回顧1、產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件。2、法拉第電磁感應(yīng)定律。ii. 新課一、變壓器的構(gòu)造1、變壓器的分類(lèi)1）按用途分：電力變壓器、專(zhuān)用電源變壓器、調(diào)壓變壓器、測(cè)量變壓

2、器、隔離變壓器。2）按結(jié)構(gòu)分：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器已經(jīng)自耦變壓器。.3）按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩骱投嘞嘧儔浩鳌?、變壓器的構(gòu)造基本構(gòu)造：由 鐵心和繞組構(gòu)成。鐵心是變壓器的磁路通道， 是用磁導(dǎo)率較高且相互絕緣的硅鋼片制成， 以便減少渦流和磁滯損耗。 按其構(gòu)造形式可分為心式和殼式兩種， 如圖 1(a)、(b)所示。圖 1 心式和殼式變壓器線(xiàn)圈是變壓器的電路部分，是用漆色線(xiàn)、沙包線(xiàn)或絲包線(xiàn)繞成。其中和電源相連的線(xiàn)圈叫原線(xiàn)圈 (初級(jí)繞組 )，和負(fù)載相連的線(xiàn)圈叫副線(xiàn)圈 (次級(jí)繞組 )。3、額定值及使用注意事項(xiàng)1）額定值額定容量 變壓器二次繞組輸出的最大視在功率。其大小為副邊額

3、定電流的乘積，一般以千伏安表示。原邊額定電壓 接到變壓器一次繞組上的最大正常工作電壓。二次繞組額定電壓 當(dāng)變壓器的一次繞組接上額定電壓時(shí)，二次繞組接上額定負(fù)載時(shí)的輸出電壓。2）使用注意事項(xiàng)分清一次繞組、二次繞組，按額定電壓正確安裝，防止損壞絕緣或過(guò)載。防止變壓器繞組短路，燒毀變壓器。工作溫度不能過(guò)高，電力變壓器要有良好的絕緣。二、變壓器的工作原理變壓器是按 電磁感應(yīng)原理 工作的，原線(xiàn)圈接在交流電源上， 在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，從而在原、副線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如圖2 所示。1、變壓器的空載運(yùn)行和變壓比如圖 2 所示，設(shè)原線(xiàn)圈匝數(shù)為n1，端電壓為 u1；副線(xiàn)圈匝數(shù)為n2，端電壓.71），可得理想變壓

4、器電流變換關(guān)系.為 u2。則，原、副線(xiàn)圈（一次、二次繞組）電壓之比等于匝數(shù)比，即u 1n 1n（式 71）u 2n 2n 叫做變壓器的變壓比或變化。注意：上式在推導(dǎo)過(guò)程中， 忽略了變壓器原、副線(xiàn)圈的內(nèi)阻，所以上式為理想變壓器 的電壓變換關(guān)系。圖 2 變壓器空載運(yùn)行原理圖2、變壓器的負(fù)載運(yùn)行和變流比在圖 2 的副線(xiàn)圈端加上負(fù)載 |z2|，流過(guò)負(fù)載的電流為 i2,分析理想變壓器原線(xiàn)圈、副線(xiàn)圈的電流關(guān)系。將變壓器視為理想變壓器，其內(nèi)部不消耗功率，輸入變壓器的功率全部消耗在負(fù)載上，即u 1i 1u 2 i 2將上式變形帶入（式i 1u 2n 21（式 72）i 2u 1n1n3、變壓器得阻抗變換作用設(shè)

5、變壓器初級(jí)輸入阻抗為 |z1，次級(jí)負(fù)載阻抗為2，則|z|z1u1i1將 u 1n1 u 2 ， i 1n 2 i 2 代入，得n 2n1n12z1u 2n 2i 2因?yàn)閡 2z 2i 2n 12所以z1z 2n 2 z 2n 2即z1n 2（式 73）z2可見(jiàn)，次級(jí)接上負(fù)載 |z2|時(shí)，相當(dāng)于電源接上阻抗為 n2|z2|的負(fù)載。變壓器的這種阻抗變換特性， 在電子線(xiàn)路中常用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和信號(hào)源內(nèi)阻相等， 使負(fù).載上獲得最大功率。iii. 例題講解，鞏固練習(xí)【例題 1】,【例題 2】略 (見(jiàn)教材 7-2 例題 1,例題 2)?！纠} 3】有一電壓比為 220/110 v 的降壓變壓器，如果次級(jí)接

6、上 55的電阻，求變壓器初級(jí)的輸入阻抗。解 1：次級(jí)電流i 2u 2110z2552初級(jí)電流n 1u 12202nu 2110n 2i 221 i 12n輸入阻抗z1u 1220220i 11解 2：變壓比nn1u 12202n 2u 2110n 12輸入阻抗z1z 2n 2z 2455 220n 2iv .小結(jié)1、變壓器的基本構(gòu)造：由鐵心和繞組構(gòu)成。2、理想變壓器的電壓、電流、阻抗變換關(guān)系。電壓變換關(guān)系電壓變換關(guān)系阻抗變換關(guān)系u 1n1ni 1u 2n 21z1n2u 2n 2i 2u 1n1nz2v. 作業(yè)略。.7.3 變壓器的功率和效率&7.4 幾種常用變壓器一、教學(xué)目標(biāo)1、了解變壓器的

7、功率和效率并能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。2、了解銅損、鐵損的概念。3、了解幾種常用變壓器的構(gòu)造、用途及使用注意事項(xiàng)。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：1、變壓器功率和效率的計(jì)算。難點(diǎn)：同重點(diǎn)。三、教具電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法講授法 (以啟示講解為主 )，多媒體課件。五、教學(xué)過(guò)程.知識(shí)回顧1、理想變壓器的電壓、電流、阻抗變換關(guān)系。電壓變換關(guān)系電壓變換關(guān)系阻抗變換關(guān)系u 1n1ni 1u 2n 21z1n2u 2n 2i 2u 1n1nz22、交流電路功率計(jì)算公式：pui cosii. 新課一、變壓器的功率和效率1、變壓器的功率實(shí)際變壓器在工作時(shí)，必然存在功率損失。變壓器的功率消耗等于原邊輸入功率 p1u 1 i

8、1 cos1 和副邊輸出功率 p2u 2 i 2 cos2 之差，及pp1p2.變壓器的功率損耗包括銅損和鐵損兩部分，它們可以通過(guò)計(jì)算或這使用的方法求出。銅損是由于原、副邊有電阻，電流在電阻上要消耗一定的功率。鐵損是由于交變的主磁通在鐵心中產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。2、變壓器的效率變壓器的效率為變壓器輸出功率與輸入功率的百分比，即p2p1100%(式 7-4)大容量變壓的效率可達(dá)98% 99%，小型電源變壓器效率約為70% 80%。二、幾種常用變壓器1、自耦變壓器自耦變壓器原、副線(xiàn)圈共用一部分繞組，它們之間不僅有磁耦合，還有電的關(guān)系，如圖3 所示。原、副線(xiàn)圈電壓之比和電流之比的關(guān)系為圖 3 自

9、耦變壓器符號(hào)及原理u 1i 2n1nu 2i 1n 2注意： 自耦變壓器在使用時(shí)，一定要注意正確接線(xiàn)，否則易于發(fā)生觸電事故。 接通電壓前，要將手柄轉(zhuǎn)到零位。接通電源后，漸漸轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，調(diào)節(jié)出所需要的電壓。2、小型電源變壓器小型電源變壓器廣泛應(yīng)用與電子儀器中。它一般有一至二個(gè)一次繞組和幾個(gè)不同的二次繞組，可以根據(jù)實(shí)際需要聯(lián)結(jié)組合，以獲得不同的輸出電壓。指導(dǎo)學(xué)生自己分析教材圖(7-7)(a)、(b)，指出各有哪幾種工作方式，可以獲得哪幾種輸出電壓。3、互感器互感器是一種專(zhuān)供測(cè)量?jī)x表， 控制設(shè)備和保護(hù)設(shè)備中高電壓或大電流時(shí)使用的變壓器?？煞譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N。1）電壓互感器.使用時(shí)，電壓互感

10、器的高壓繞組跨接在需要測(cè)量的供電線(xiàn)路上， 低壓繞組則與電壓表相連，如圖 4 所示?？梢?jiàn)，高壓線(xiàn)路的電壓u1 等于所測(cè)量電壓u2 和變壓比 n 的乘積，即 u1=nu2注意：(1) 次級(jí)繞組不能短路，防止燒壞次級(jí)繞組。(2) 鐵心和次級(jí)繞組一端必須可靠的接地，防止高壓繞組絕緣被破壞時(shí)而造成設(shè)備的破壞和人身傷亡。圖 5 電流互感器圖 4 電壓互感器2）電流互感器使用時(shí)，電流互感器的初級(jí)繞組與待測(cè)電流的負(fù)載相串連，次級(jí)繞組則與電流表串聯(lián)成閉和回路，如圖 5 所示。通過(guò)負(fù)載的電流就等于所測(cè)電流和變壓比倒數(shù)的乘積。注意：(1) 絕對(duì)不能讓電流互感器的次級(jí)開(kāi)路，否則易造成危險(xiǎn)；(2) 鐵心和次級(jí)繞組一端均

11、應(yīng)可靠接地。圖 6 鉗形電流表常用的鉗形電流表也是一種電流互感器。它是由一個(gè)電流表接成閉合回路的次級(jí)繞組和一個(gè)鐵心構(gòu)成，其鐵心可開(kāi)、可合。測(cè)量時(shí)，把待測(cè)電流的一根導(dǎo)線(xiàn)放入鉗口中，電流表上可直接讀出被測(cè)電流的大小，如圖6 所示。4、三相變壓器三相變壓器就是三個(gè)相同的單相變壓器的組合，如圖 7 所示。三相變壓器用于供電系統(tǒng)中。 根據(jù)三相電源和負(fù)載的不同，三相變壓器初級(jí)和次級(jí)線(xiàn)圈可接成星形或三角形。圖 7 三相變壓器三相變壓器的每一相，就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的單相變壓器。單相變壓器的基本公式和分析方法，使用與三相變壓器中的任意一相。.5、變壓器銘牌數(shù)據(jù)在變壓器外殼上均有一塊銘牌，要安全正確的使用變壓器，必

12、須掌握銘牌各個(gè)數(shù)據(jù)的含義。 型號(hào)用以表明變壓器的主要結(jié)構(gòu)、冷卻方式、電壓和容量等級(jí)等等。如 sjl-560/10 中： s 表示三相，單相變壓器用 d 表示； j 表示油浸自冷式冷卻方式，風(fēng)冷式用 f 表示； l 表示裝有避雷裝置； 560 表示容量為 560kva ；10表示高壓繞組額定電壓為 10kv 。 額定電壓變壓器空載時(shí)的電壓，三相變壓器指線(xiàn)電壓。 額定電流變壓器正常運(yùn)行時(shí)允許通過(guò)的最大電流，三相變壓器指線(xiàn)電流。 額定容量額定容量指變壓器的額定輸出視在功率s。在單相變壓器中 su2i2；在三相變壓器中， s3u 2 i 2 。 溫升溫升是指變壓器某些部分與周?chē)h(huán)境的溫差，變壓器所允許的溫升由材料的絕緣等級(jí)來(lái)定。變壓器運(yùn)行時(shí)，要注意其溫升，確保安全運(yùn)行。iii. 例題講解，鞏固練習(xí)【例題 1】略（見(jiàn)教材 73 例題）【例題 2】有一變壓器初級(jí)電壓為2200 v ，次級(jí)電壓為 220 v ，在接純電阻性負(fù)載時(shí)，測(cè)得次級(jí)電流為10