变压器基础教案

1、.第七章变压器7.1 变压器的构造&7.2 变压器的工作原理一、教学目标1、了解变压器的构造、分类、额定值及使用注意事项。2、理解变压器的工作原理，了解变压器的用途。二、教学重点、难点分析重点：1、理解变压器的工作原理。2、知识点：电压变换、电流变换、阻抗变换、电压平衡方程。难点：1、理解变压器的工作原理。三、教具可拆变压器、学生电源、演示电流表等。电化教学设备。四、教学方法讲授法 (以启示讲解为主 )，多媒体课件。五、教学过程.知识回顾1、产生电磁感应现象的条件。2、法拉第电磁感应定律。ii. 新课一、变压器的构造1、变压器的分类1）按用途分：电力变压器、专用电源变压器、调压变压器、测量变压

2、器、隔离变压器。2）按结构分：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器已经自耦变压器。.3）按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。2、变压器的构造基本构造：由 铁心和绕组构成。铁心是变压器的磁路通道， 是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成， 以便减少涡流和磁滞损耗。 按其构造形式可分为心式和壳式两种， 如图 1(a)、(b)所示。图 1 心式和壳式变压器线圈是变压器的电路部分，是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。其中和电源相连的线圈叫原线圈 (初级绕组 )，和负载相连的线圈叫副线圈 (次级绕组 )。3、额定值及使用注意事项1）额定值额定容量 变压器二次绕组输出的最大视在功率。其大小为副边额

3、定电流的乘积，一般以千伏安表示。原边额定电压 接到变压器一次绕组上的最大正常工作电压。二次绕组额定电压 当变压器的一次绕组接上额定电压时，二次绕组接上额定负载时的输出电压。2）使用注意事项分清一次绕组、二次绕组，按额定电压正确安装，防止损坏绝缘或过载。防止变压器绕组短路，烧毁变压器。工作温度不能过高，电力变压器要有良好的绝缘。二、变压器的工作原理变压器是按 电磁感应原理 工作的，原线圈接在交流电源上， 在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图2 所示。1、变压器的空载运行和变压比如图 2 所示，设原线圈匝数为n1，端电压为 u1；副线圈匝数为n2，端电压.71），可得理想变压

4、器电流变换关系.为 u2。则，原、副线圈（一次、二次绕组）电压之比等于匝数比，即u 1n 1n（式 71）u 2n 2n 叫做变压器的变压比或变化。注意：上式在推导过程中， 忽略了变压器原、副线圈的内阻，所以上式为理想变压器 的电压变换关系。图 2 变压器空载运行原理图2、变压器的负载运行和变流比在图 2 的副线圈端加上负载 |z2|，流过负载的电流为 i2,分析理想变压器原线圈、副线圈的电流关系。将变压器视为理想变压器，其内部不消耗功率，输入变压器的功率全部消耗在负载上，即u 1i 1u 2 i 2将上式变形带入（式i 1u 2n 21（式 72）i 2u 1n1n3、变压器得阻抗变换作用设

5、变压器初级输入阻抗为 |z1，次级负载阻抗为2，则|z|z1u1i1将 u 1n1 u 2 ， i 1n 2 i 2 代入，得n 2n1n12z1u 2n 2i 2因为u 2z 2i 2n 12所以z1z 2n 2 z 2n 2即z1n 2（式 73）z2可见，次级接上负载 |z2|时，相当于电源接上阻抗为 n2|z2|的负载。变压器的这种阻抗变换特性， 在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等， 使负.载上获得最大功率。iii. 例题讲解，巩固练习【例题 1】,【例题 2】略 (见教材 7-2 例题 1,例题 2)。【例题 3】有一电压比为 220/110 v 的降压变压器，如果次级接

6、上 55的电阻，求变压器初级的输入阻抗。解 1：次级电流i 2u 2110z2552初级电流n 1u 12202nu 2110n 2i 221 i 12n输入阻抗z1u 1220220i 11解 2：变压比nn1u 12202n 2u 2110n 12输入阻抗z1z 2n 2z 2455 220n 2iv .小结1、变压器的基本构造：由铁心和绕组构成。2、理想变压器的电压、电流、阻抗变换关系。电压变换关系电压变换关系阻抗变换关系u 1n1ni 1u 2n 21z1n2u 2n 2i 2u 1n1nz2v. 作业略。.7.3 变压器的功率和效率&7.4 几种常用变压器一、教学目标1、了解变压器的

7、功率和效率并能进行简单计算。2、了解铜损、铁损的概念。3、了解几种常用变压器的构造、用途及使用注意事项。二、教学重点、难点分析重点：1、变压器功率和效率的计算。难点：同重点。三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法 (以启示讲解为主 )，多媒体课件。五、教学过程.知识回顾1、理想变压器的电压、电流、阻抗变换关系。电压变换关系电压变换关系阻抗变换关系u 1n1ni 1u 2n 21z1n2u 2n 2i 2u 1n1nz22、交流电路功率计算公式：pui cosii. 新课一、变压器的功率和效率1、变压器的功率实际变压器在工作时，必然存在功率损失。变压器的功率消耗等于原边输入功率 p1u 1 i

8、1 cos1 和副边输出功率 p2u 2 i 2 cos2 之差，及pp1p2.变压器的功率损耗包括铜损和铁损两部分，它们可以通过计算或这使用的方法求出。铜损是由于原、副边有电阻，电流在电阻上要消耗一定的功率。铁损是由于交变的主磁通在铁心中产生的磁滞损耗和涡流损耗。2、变压器的效率变压器的效率为变压器输出功率与输入功率的百分比，即p2p1100%(式 7-4)大容量变压的效率可达98% 99%，小型电源变压器效率约为70% 80%。二、几种常用变压器1、自耦变压器自耦变压器原、副线圈共用一部分绕组，它们之间不仅有磁耦合，还有电的关系，如图3 所示。原、副线圈电压之比和电流之比的关系为图 3 自

9、耦变压器符号及原理u 1i 2n1nu 2i 1n 2注意： 自耦变压器在使用时，一定要注意正确接线，否则易于发生触电事故。 接通电压前，要将手柄转到零位。接通电源后，渐渐转动手柄，调节出所需要的电压。2、小型电源变压器小型电源变压器广泛应用与电子仪器中。它一般有一至二个一次绕组和几个不同的二次绕组，可以根据实际需要联结组合，以获得不同的输出电压。指导学生自己分析教材图(7-7)(a)、(b)，指出各有哪几种工作方式，可以获得哪几种输出电压。3、互感器互感器是一种专供测量仪表， 控制设备和保护设备中高电压或大电流时使用的变压器。可分为电压互感器和电流互感器两种。1）电压互感器.使用时，电压互感

10、器的高压绕组跨接在需要测量的供电线路上， 低压绕组则与电压表相连，如图 4 所示。可见，高压线路的电压u1 等于所测量电压u2 和变压比 n 的乘积，即 u1=nu2注意：(1) 次级绕组不能短路，防止烧坏次级绕组。(2) 铁心和次级绕组一端必须可靠的接地，防止高压绕组绝缘被破坏时而造成设备的破坏和人身伤亡。图 5 电流互感器图 4 电压互感器2）电流互感器使用时，电流互感器的初级绕组与待测电流的负载相串连，次级绕组则与电流表串联成闭和回路，如图 5 所示。通过负载的电流就等于所测电流和变压比倒数的乘积。注意：(1) 绝对不能让电流互感器的次级开路，否则易造成危险；(2) 铁心和次级绕组一端均

11、应可靠接地。图 6 钳形电流表常用的钳形电流表也是一种电流互感器。它是由一个电流表接成闭合回路的次级绕组和一个铁心构成，其铁心可开、可合。测量时，把待测电流的一根导线放入钳口中，电流表上可直接读出被测电流的大小，如图6 所示。4、三相变压器三相变压器就是三个相同的单相变压器的组合，如图 7 所示。三相变压器用于供电系统中。 根据三相电源和负载的不同，三相变压器初级和次级线圈可接成星形或三角形。图 7 三相变压器三相变压器的每一相，就相当于一个独立的单相变压器。单相变压器的基本公式和分析方法，使用与三相变压器中的任意一相。.5、变压器铭牌数据在变压器外壳上均有一块铭牌，要安全正确的使用变压器，必

12、须掌握铭牌各个数据的含义。 型号用以表明变压器的主要结构、冷却方式、电压和容量等级等等。如 sjl-560/10 中： s 表示三相，单相变压器用 d 表示； j 表示油浸自冷式冷却方式，风冷式用 f 表示； l 表示装有避雷装置； 560 表示容量为 560kva ；10表示高压绕组额定电压为 10kv 。 额定电压变压器空载时的电压，三相变压器指线电压。 额定电流变压器正常运行时允许通过的最大电流，三相变压器指线电流。 额定容量额定容量指变压器的额定输出视在功率s。在单相变压器中 su2i2；在三相变压器中， s3u 2 i 2 。 温升温升是指变压器某些部分与周围环境的温差，变压器所允许的温升由材料的绝缘等级来定。变压器运行时，要注意其温升，确保安全运行。iii. 例题讲解，巩固练习【例题 1】略（见教材 73 例题）【例题 2】有一变压器初级电压为2200 v ，次级电压为 220 v ，在接纯电阻性负载时，测得次级电流为10