电机与电气控制技术 课件 任务1.1 单相变压器的认识与性能

任务1.1单相变压器的认识与性能主讲人：韩晓冬项目1变压器认识与判定

CONTENTS目录任务描述01任务实施05学习目标02任务分析03知识链接04自我检测06任务描述

图1-1

日常电器的变压器

日常生活中，工频单相电源电压是220V，但大部分电器内部需要的电源电压很低，一般为DC5V、DC20V等。

怎样将220V的交流单相电源转变为5V、12V等直流电源呢？学习目标（1）了解变压器的用途和分类；（2）复述单相变压器的结构和工作原理。知识目标01（1）能辨别变压器的型号和额定值；（2）能写出变压器电压、电流、阻抗变换的计算方法；（3）能进行单相变压器的空载和短路测试。能力目标02（1）能自主学习，具备查找参阅相关资料及信息处理方法；（2）培养学习者团队协作精神、职业安全意识和职业素养。素养目标03任务分析

通过课程资源学习，了解生活和工作场所中的变压器，系统学习变压器理论知识，掌握变压器的结构、类型及工作原理等知识点。根据任务要求达到“理实”结合的目的，激发学习兴趣。知识链接

1.1.1变压器用途、分类及结构1.变压器的用途

变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，能将一种等级的交流电，变换为同频率的另一种等级的交流电。

变压器广泛应用于电气控制、电子技术、测试技术和焊接技术等领域，用于电压调整、电流匹配和电气隔离。

知识链接

2.变压器的分类

用途分类：电力变压器、调压器（调节电压）、仪用互感器、供特殊电源用的变压器（如整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、脉冲变压器）等。知识链接

绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。

相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器知识链接

冷却方式分类：油浸式变压器、干式变压器、充气式变压器。

容量大小分类：小型变压器、中小型变压器（容量为800～6300KVA）、大型变压器（容量为8000～63000kVA）和特大型变压器（容量在90000kVA及以上)知识链接

3.变压器的结构

单相变压器的容量一般比较小，主要由两部分组成：铁心和绕组（又称线圈）。

单相变压器主要应用于机床设备控制电路、安全照明电路以及各种家用电器的电源适配器中。知识链接

（1）铁心—变压器的磁路部分1）铁心结构

变压器的铁心是变压器的磁路部分，作用是利用磁耦合关系实现能量的传递，作为变压器的机械骨架。

变压器的铁心由铁心柱和铁轭组成。单相变压器的铁心可分为叠片式和卷制式两种基本形式。知识链接

①叠片式铁心主要有心式和壳式两种。国产电力电压器主要用心式结构。壳式变压器在一些特殊变压器（如电炉变压器）中应用。

②卷制式铁心制成的C形变压器。该类型变压器由于其制作工艺简单，正在小容量的单相变压器中逐渐普及。知识链接

2）铁心材料

电力系统中常用0.35~0.5mm的薄硅钢片叠压制成变压器铁心。

电子工程中音频电路的变压器铁心一般采用坡莫合金制作，高频电路中的变压器则广泛使用铁氧体。知识链接

（2）绕组—变压器的电路部分1）绕组

电力变压器的绕组通常用绝缘的扁铜线或扁铝线绕制而成，根据不同绕制方式分为同心式和交叠式绕组两种。知识链接

（2）绕组—变压器的电路部分2）变压器原边、副边绕组首末端标记及连接方法

变压器电路部分的作用是接收和输出电能，通过电磁感应实现电能的变换。

与电源相接的绕组称为原边绕组（一次侧绕组），接受交流电能，单相变压器的一次侧首、尾端通常用A、X表示；

与负载相接的绕组称为副边绕组（二次侧绕组），送出交流电能，一般常用a、x表示。

一次侧绕组各量一般采用下标“1”，二次侧绕组各量采用下标“2”。知识链接

1.1.2单相变压器工作原理

单相变压器是指接在单相交流电源上，利用电磁感应原理，将能量从一个绕组传输到另一个绕组进行工作，用来改变单相交流电压的变压器。图1-5

单相变压器的工作原理图知识链接

1.变压器空载运行——变压器原边接电源，副边不接负载的状态K为变压器的变比。变压器原、副边电压比约等于变压器原、副边绕组的匝数比。变压器为降压变压器；在输入电压一定的情况下，变压器通过改变原、副边绕组的匝数比，可以改变输出电压的大小。变压器为升压变压器；知识链接

2.变压器负载运行—变压器原边接电源，副边接负载的状态

当变压器的原边绕组接额定电压，副边绕组与负载相连的运行状态称为变压器的负载运行。

变压器原、副边电流比约等于变压器原、副边绕组的匝数反比。知识链接

3.变压器匹配运行——变压器阻抗变换

变压器原边、

副边绕组的阻抗比等于变压器原、副边的匝数比的平方。

变压器的基本工作原理基于电磁感应，通过原边绕组和副边绕组之间的磁耦合实现电压和电流的变换。其电压变换比由绕组的匝数比决定，电流变换比与匝数比成反比。知识链接

1.1.3变压器的型号和额定值

在规定的使用环境和运行条件下保证设备能正常工作，且能保证其性能和使用寿命的主要技术参数称为额定值。图1-6变压器铭牌知识链接

1.变压器的型号

型号可以表示变压器的结构特点、额定容量和高压侧的电压等级。

型号“S11-M-315/10”，“S"表示三相油浸自冷式铜绕组变压器，“11”表示设计序号，“M”表示全密封式，“315”表示额定容量为315kVA，“10”表示高压侧等级为10kV。知识链接

2.变压器的额定值（1）额定容量SN（VA或kVA）

变压器在正常运行时的视在功率，表示变压器在额定条件下的最大输出功率。（2）额定电压UN（V或kV）

在正常运行时，规定加在原边绕组上的电压，称为原边的额定电压，用U1N表示；

当副边绕组开路(即空载)，原边绕组加额定电压时，副边绕组的测量电压，即为副边额定电压，用U2N表示。

在三相变压器中，额定电压指线电压。知识链接

（3）额定电流IN（A）

根据额定容量和额定电压计算出来的电流值，三相变压器的额定电流是指其线电流。（4）额定频率

我国以及大多数国家都规定额定容量、额定电压和额定电流之间的关系为：任务实施

1.实施步骤

（1）测试变压器的变比。为确保变压器性能，保障电力系统安全稳定运行，需测试变压器的变比。1）按照图1-8所示电路图接线，低压绕组接调压器，高压绕组开路。2）闭合开关，将调压器调至50%额定电压左右，记录低压绕组电压和高压绕组电压。图1-8

单相变压器变比和空载性能测试电路图任务实施

3）在不同电压点（如50%、75%、100%额定电压）测量并记录低压绕组电压和高压绕组电压（2）空载试验

通过空载试验，可以检查变压器的磁路和绕组是否有缺陷，评估变压器的运行效率和电压调整能力，为变压器的设计、制造和运行提供重要依据。

1）按照图1-8所示电路图接线，低压绕组接调压器，高压绕组开路。任务实施

2）将单相调压器的输出电压调至最小位置，以避免合闸时冲击电流损坏仪表。

合上电源开关，缓慢调节调压器，使低压绕组电压升至额定电压的1.2倍（1.2UN），然后逐次降低至0.5倍（0.5UN），记录此时高压绕组的电压、电流和功率。3）数据记录于表1-3中任务实施

2.实施报告

计算变比，根据变比测试所得的数据，计算变比

。3.注意事项（1）检查测试仪器的量程和精度是否符合要求，确保仪器正常工作。（2）通电时注意安全。（3）严格按照试验规程进行操作，不得擅自改动试验接线或试验参数。任务实施

4.考核评价

本环节对变压器的变比测试和空载试验两项操作进行综合评价，具体考核内容、配分及评分标准见表1-4考核内容及评分标准表

表1-4考核内容及评分标准表自我检测

一、选择题1.（）的说法是错误的。A.变压器是一种静止的电气设备B.变压器可用来变换电压C.变压器可用来变换阻抗D.变压器可用来变换频率2.为了提高铁芯的导磁性能、减少铁损耗，中、小型电力变压器的铁芯都采用（）制成。A.整块钢材B.0.35mm厚，彼此绝缘的硅钢片叠装C.2mm厚，彼此绝缘的硅钢片叠装D.0.5mm厚，彼此不绝缘的硅钢片叠装3.单相变压器至少由（）个绕组组成。A.2个B.4个C.6个D.3个4.