城市轨道交通电工电子技术 教案 2.2电气控制知识的认知-磁路互感与变压器

教案课程名称城市轨道交通电工电子技术所授班级Xxxx周课时x任课教师Xxx授课章、节及题目项目二电气控制知识的认知认识磁路、互感与变压器教学目的与教学要求知识目标：（1）熟悉磁路和互感的基本概念。（2）掌握变压器的原理。能力目标：理解变压器的原理，能合适地选用变压器。情感目标：具有对新知识、新技能的学习能力和创新能力。教学重点与教学难点重点：变压器的结构、基本原理及其应用。难点：变压器的基本原理。授课形式课堂理论教学教学方法、手段讲解法、观察法、讲授法、演示法、分组讨论法教学过程（教学步骤、内容）时间分配（方法、手段）导入：2023年3月31日下午，由中车长客股份公司自主研制的国内首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行。该系统适用于高速、超高速和低真空管道等运用场景，运用速度可达600公里/小时及以上。据中车长客消息，此次悬浮运行对超导磁体、直线同步牵引、感应供电及低温制冷等超导电动磁浮交通系统的关键核心技术进行了充分验证，为推动超导电动磁浮交通系统工程化应用奠定了基础。一、磁路的基本概念1.磁的基本概念（1）磁体与磁极：物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。（2）磁的相互作用：磁极之间存在相互作用力，同名磁极之间互相排斥，异名磁极之间相互吸引。（3）磁场与磁感线：磁极之间存在的相互作用力是通过磁场传递的。形象的描绘磁场的曲线，称为磁感线，也称之为磁力线。（4）电流的磁效应及安培定则：通电导体周围存在磁场，即电流具有磁效应。通电导体周围的磁场方向，即磁感线方向与电流的关系可以用安培定则来判断。安培定则也称为右手螺旋定则。2.磁路简介磁通集中经过的闭合路径称为磁路。（1）磁通：磁感线的疏密定性的表示了磁场在空间的分布情况。（2）磁感应强度：磁感应强度是定量地描述磁场中各点的强弱和方向的物理量。在磁场方向垂直的单位面积上的磁通，称为磁感应强度，也称为磁通密度，用字母B表示，磁感应强度单位是特斯拉，简称为特，用符号T表示。（3）磁导率：磁导率是用一个表示媒介质导磁性能的物理量，用字母μ表示，单位是亨利每米，用符号H/m表示。（4）磁场强度：磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度与媒介质的磁导率的比值。（5）主磁通和漏磁通：当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经过空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。（6）磁路欧姆定律：电源和绕组构成铁心线圈的电路部分，铁心构成线圈的磁路部分。二、互感互感现象是指二相邻线圈中，一个线圈的电流随时间变化时导致穿过另一线圈的磁通量发生变化，而在该线圈中出现感应电动势的现象。1.同名端互感线圈的同名端:互感线圈由于电流变化所产生的自感电动势极性与互感电动势的极性始终保持一致的端点称为同名端，反之称为异名端。在电路中，一般用“·”表示同名端。2.涡流把块状金属放在交变磁场中，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成回路，像水的旋涡，因此称为涡电流，简称涡流。三、变压器基本原理。1.变压器的基本结构变压器的结构形式多种多样，但其基本结构都类似，均由铁心和绕组组成。铁心是变压器的磁路通道。为了减少铁心损耗，铁心采用硅钢片叠装而成。变压器的绕组构成其电路部分。铁心构成变压器的磁路部分。2.变压器工作原理变压器是利用互感原理工作的静止电气设备，由铁心和线圈组成。与交流电源相接的线圈，称为原线圈，又称初级线圈或一次线圈（一次侧），与用电设备（如电灯、电动机等）或电路元件（如电阻、电感等）相接的一个线圈叫副线圈，又称次级线圈或二次线圈（二次侧）。（1）变换交流电压。变压器原、副边线圈的电压比等于它们的匝数比。（2）变换交流电流。变压器工作时原、副线圈的电流与线圈的匝数成反比。（3）变换交流阻抗。变压器副边接上负载z2时，相当原边接上一个阻抗为n2z2的负载。3.变压器的种类4.变压器的功率和效率。5.常用变压器。组织教学2分钟引入新课5分钟多媒