变压器基础教案

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1.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。11.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（必、8）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）额定值额定容量一一变压器二次绕组输出的最大视在功率。其大小为副边额定电流的乘积，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。二次绕组额定电压一一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，设原线圈匝数为小端电压为9；副线圈匝数为勺端电压为U2。则，原、副线圈（一次、二次绕组）电压之比等于匝数比，即（式71）图2变压器空载运行原理图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。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|ZJ,流过负载的电流为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UI=UI1122将上式变形带入（式71），可得理想变压器电流变换关系IUN1I2U1N1 n（式72）3、变压器得阻抗变换作用设变压器初级输入阻抗为4次级负载阻抗为忆|,则2I =N I代入1N21因为所以2IZ 21= n2IZ 21= n 2（式73）可见次级接上负载叼时相当于电源接上阻抗为小忆|的负载。变压器的2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。川.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，如果次级接上55 Q的电阻,求变压器初级的输入阻抗。解1:次级电流I2=幺=ZI1 21初级电流U 220110输入阻抗|z|= U =220=220 Q1解2：变压比n 二 N . U 二220二2输入阻抗zJN2 U2110n 2|Z J =4 x 55=220 QIV .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 二 N 二 nU 2 N 2IUN1-i-=-2-=2=一12 U 1 N 1 nz1 z2-=n 2V .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I .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 二 N 二 nU 2N 2IUN1J-3-12212U 1N 1nZ 1Z2 n 22、交流电路功率计算公式：P = UI 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 P1= U 111cos1和副边输出功率P2= U 212 cos2之差，及A P = P1- P2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n = P x 100%（式7-4）P1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 T/ L _一们之间不仅有磁耦合，还有电的关系，如图3所3此加？小。口0图3自耦变压器符号及原理原、副线圈电压之比和电流之比的关系为UINi = t 2一i = nU 211N 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)匕)、8),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，即印日注意：(1)次级绕组不能短路，防止烧坏次级绕组。图5电流互感器(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mni图4电压互感器成设备的破坏和人身伤亡。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(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应可靠接地。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图7三相变压器成星形或三角形。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。DSJL-560/10中:5表示三相，单相变压器用口表示;J表示油浸自冷式冷却方式，风冷式用F表示；1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5。在单相变压器中$二412；在三相变压器中，S =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。川.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,在接纯电阻初级功率和初级电流。解：次级负载功率初级功率损耗功率初级电流性负载时，测得次级电流为10 A,变压器的效率为95%。试求它的损耗功率，,吗产中,220 x 10=2200 WP = P =2200 X 2316 W1 n 0.95PL= P1- P2=2316-2200=116WI 二 P 二生 x 1.05 A1 U 2200IV .小结1、变压器功率和效率。2、变压器铭牌数据及应用时应注意事项。V .作业略。