电机与变压器教案Word文档格式.docx

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容

导入新课：

教师口述，导入

讲授新课：

第一节变压器的构造

一、变压器的用途和种类

变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如图11-1

图11-1变压器的符号

1．变压器的用途：

变压器除可变换电压外，还可变换电流、变换阻抗、改变相位。

2．变压器的种类：

按照使用的场合，变压器有电力变压器、整流变压器、调压变压器输入、输出变压器等。

容

二、变压器的基本构造

变压器主要由铁心和线圈两部分构成。

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11-2（a）、（b）所示。

图11-2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）。

作

业

画出变压器的符号

教学

后记

本节内容难度不大，学生兴趣大，教学情况较好。

第2周星期五第3节

第9周星期五第4节

变压器的工作原理

（一）

1．了解变压器的工作原理

2．了解升压变压器和降压变压器的概念

3．掌握电压和电流变换公式，并能做相关计算

变压器的工作原理

电压变换电流变换

第二节变压器的工作原理

一、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11-3所示。

1．变换交流电压

原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。

设原线圈匝数为N1，副线圈匝数为N2，磁通为，感应电动势为

图11-3变压器空载运行原理图

由此得

忽略线圈内阻得

上式中K称为变压比。

由此可见：

变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。

如果N1<

N2，K<

1，电压上升，称为升压变压器。

如果N1>

N2，K>

1，电压下降，称为降压变压器。

2．变换交流电流

根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即P1=P2，由交流电功率的公式可得

U1I1cos1=U2I2cos2

式中cos1——原线圈电路的功率因数；

cos2——副线圈电路的功率因数。

1，2相差很小，可认为相等，因此得到

U1I1=U2I2

可见，变压器工作时原、副线圈的电流跟线圈的匝数成反比。

高压线圈通过的电流小，用较细的导线绕制；

低压线圈通过的电流大，用较粗的导线绕制。

这是在外观上区别变压器高、低压饶组的方法。

简述变压器的工作原理，并写出电压和电流变换公式

本节内容较重要，且有一定难度，总体来说，学生接受情况较好，但是对功率因数这一概念，很多学生不理解，针对学生的实际情况，对这一内容选择放弃，以免打击学生的自信心。

第3周星期二第3节

第3周星期二第4节

变压器的工作原理

（二）

1．了解变换交流阻抗公式

2．能做相关计算

相关计算

阻抗变换

3．变换交流阻抗

设变压器初级输入阻抗为|Z1|，次级负载阻抗为|Z2|，则

将代入，得

因为

所以

可见，次级接上负载|Z2|时，相当于电源接上阻抗为K2|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。

【例11-1】有一电压比为220/110V的降压变压器，如果次级接上55的电阻，求变压器初级的输入阻抗。

解1：

次级电流

初级电流

输入阻抗

【例11-2】有一信号源的电动势为1V，内阻为600，负载电阻为150。

欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负载之间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，如图11-4所示。

问：

变压器变压比，初、次级电流各为多少?

本节内容有一定难度，教学效果一般，阻抗匹配这一知识点学生掌握不是很好

第3周星期五第3节

第3周星期五第4节

变压器的功率和效率

1．了解变压器的外特性

2．了解电压的变化率

3．了解变压器的功率和效率

变压器的外特性

二、变压器的外特性和电压变化率

1．变压器的外特性

变压器外特性就是当变压器的初级电压U1和负载的功率因数都一定时，次级电压U2

随次级电流I2变化的关系，如图11-5所示。

由变压器外特性曲线图可见：

（1）I2=0时，U2=U2N。

（2）当负载为电阻性和电感性时，随着I2的增大，U2逐渐下降。

在相同的负载电流情况下，U2的下降程度与功率因数cos有关。

（3）当负载为电容性负载时，随着功率因数cos的降低，曲线上升。

所以，在供电系统中，常常在电感性负载两端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数cos。

2．电压的变化率

电压变化率是指变压器空载时次级端电压U2N和有载时次级端电压U2之差与U2N的百分比。

即：

电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。

第三节变压器的功率和效率

一、变压器的功率

变压器的功率消耗等于输入功率P1=U1I1cos1和P2=U2I2cos2输出功率之差，即

PL=P1–P2

变压器功率损耗包括铁损和铜损。

二、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

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%。

【例11-3】有一变压器初级电压为2200V，次级电压为220V，在接纯电阻性负载时，测得次级电流为10A，变压器的效率为95%。

试求它的损耗功率，初级功率和初级电流。

本堂课学生较认真，教学效果较好

第4周星期二第3节

第4周星期二第4节

第四节常用变压器

（一）

1．了解常用变压器的构造

2．理解常用变压器的工作原理

3．掌握常用变压器的使用方法

自耦变压器的构造和工作原理

自耦变压器的工作原理

一、自耦变压器

1．自耦变压器的构造和工作原理

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11-6所示。

原、副线圈电压之比和电流之比的关系为

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。

图11-8多绕组变压器

二、多绕组变压器

1．多绕组变压器

变压器的次级有两个以上的绕组或初、次级都有两个以上绕组的变压器叫多绕组变压器，如图11-8所示。

多绕组变压器原、副线圈的电压关系仍符合变压比的关系，

2．多绕组变压器的使用

多绕组变压器多使用于电子设备中，输出多种电压。

多绕组可串联或并联使用，串联时应将线圈的异名端相接，并联时应将线圈的同名端相接。

只有匝数相同的线圈才能并联。

课本习题：

三、12

五、1

本节内容难度不大，学生掌握情况较好。

第4周星期五第3节

第4周星期五第4节

第四节常用变压器

（二）

1．了解电压互感器和电流互感器的构造

2．理解电压互感器和电流互感器的工作原理

3．掌握电流互感器的使用方法

目标1和目标2

电流互感器的工作原理

教师口述：

互感器是一种专供测量仪表，控制设备和保护设备中使用的变压器

三、互感器

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11-9所示。

图11-9电压互感器

图11-10电流互感器

可见，高压线路的电压U1等于所测量电压U2和变压比K的乘积，即U1=KU2

使用时应注意：

（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11-11钳形

电流表

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11-10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。

（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11-11所示。

三、34

五、3

本节内容是重点内容，难度较大，教学时，通过形象的图示，帮助学生理解，从学生课堂反馈来看，教学效果还不错。

第5周星期二第3节

第5周星期二第4节

第五节变压器的额定值和检验

1．了解变压器的额定值等各参数的概念

2．掌握变压器的检验方法

3．了解三相变压器的接线

目标1

额定容量额定电流变压器的检验

教师口述

一、变压器的额定值

变压器的满负荷运行情况叫额定运行，额定运行条件叫变压器的额定值。

额定容量——指次级最大视在功率，单位是伏安（VA）或千伏安（kVA）。

额定初级电压——指接到初级线圈电压的规定值。

额定次级电压——指变压器空载时，初级加上额定电压后，次级两端的电压。

额定电流——指规定的满载电流值。

变压器的额定值取决于变压器的构造及使用的材料。

使用时