21认识变压器Word文件下载.docx
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教学重点
1、变压器的用途和分类
2、变压器的铭牌
3、变压器的检测、接线和操作
教学难点
教材内容更
新、补
充及删减
无
课外作业
补充
教学后记
送审记录
盐城生物工程高等职业技术学校
课堂时间安排和板书设计
复习
5
导入
新授
60
练习
15
小结
一、变压器的用途
二、变压器的分类
三、变压器的基本结构
1、铁心
2、绕组
3、其他
四、变压器的铭牌数据
五、变压器的工作原理
六、变压器空载运行
七、变压器负载运行
课堂教学安排
课题序号2.1课题名称认识变压器第1页共9页
教学过程
主要教学内容及步骤
变压器是根据电磁感应的原理进行工作的，它可以将一种电压等级的交流电变为同频率的另一种电压等级的交流电。
变压器广泛应用于各种交流电路中，与人们的生产生活密切相关。
小型变压器应用于机床的安全照明和控制电路、各种电子产品的电源适配器、电子线路中的阻抗匹配等，其外形如图2-1所示。
电力变压器是电力系统中的关键设备，起着高压输电、低压供电的重要作用，电力变压器的外形如图2-2所示。
掌握变压器的相关知识和应用技能是电气技术人员必不可少的。
一、变压器的用途
变压器的基本作用是在交流电路中进行变电压、变电流、变阻抗、变相位和电气隔离。
实际工作中，常常需要各种不同的电源电压。
例如，发电厂发出的电压一般为6～10kV；
在电能输送过程中，为了减少线路损耗，通常要将电压升高到110～500kV；
图2-3所示为发电厂附近的升压变压器。
而我们日常使用的交流电的电压为220V；
三相电动机的线电压则为380V，这又需要变压器将电网的高压交流电降低到380/220V；
图2-4所示为各用电单位附近的降压变压器。
课题序号2.1课题名称认识变压器第2页共9页
所以，在输电和用电的过程中都需要经变压器升高或降低电压。
因此变压器是电力系统中的关键设备，其容量远大于发电机的容量。
图2-5是电力系统的流程示意图，其中，G为发电机，Tl为升压变压器，T2～T4为降压变压器。
除了电力系统的变压器外，电气技术人员做试验时，要用调压变压器，如图2-6所示。
电解、电镀行业需要变压器来产生低压大电流，如图2-7所示为整流变压器；
焊接金属器件常用交流电焊机，如图2-8所示为电焊变压器；
在广播扩音电路中，为了使音箱扬声器得到最大功率，可用变压器实现阻抗匹配；
为了测量高电压和大电流要用到电压互感器和电流互感器；
有的电器为了使用安全要用变压器进行电气隔离；
人们平时常用的小型稳压电源和充电器中也包含着变压器，如图2-9所示为电源适配器。
二、变压器的分类
为了达到不同的使用目的，并适应不同的工作条件，变压器的种类很多，分类的方法也多种多样，可以按照以下方式分类。
1．根据用途不同分类
课题序号2.1课题名称认识变压器第3页共9页
（1）电力变压器包括升压变压器、降压变压器、配电变压器、厂用变压器等。
（2）特种变压器包括电炉变压器、整流变压器、电焊变压器、仪用互感器（又可分为电压互感器和电流互感器）、高压试验变压器、调压变压器和控制变压器等。
2．根据绕组数目不同分类
可分为自耦变压器（只有一个绕组）、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。
3．根据冷却方式和冷却介质不同分类
（1）干式变压器如图2-10所示。
（2）油浸式变压器如图2-11所示，包括油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环冷却变压器。
（3）充气式变压器。
4．根据铁心结构不同分类
可分为心式变压器（如图2-12所示）和壳式变压器（如图2-13所示）。
5．根据容量不同分类
可分为中小型变压器（<
6300kVA）、大型变压器（8000～63000kVA）、特大型变压器（>
63000kVA）
课题序号2.1课题名称认识变压器第4页共9页
三、变压器的基本结构
变压器的基本结构是铁心和绕组，此外还有油箱和其他附件。
1．铁心
铁心是变压器中的磁路部分。
为了减少铁心内的涡流损耗和磁滞损耗，铁心通常采用表面经绝缘处理的冷轧硅钢片叠装而成。
硅钢片具有较优良的导磁性能和较低的损耗。
铁心分为铁心柱和铁轭（磁轭）两部分，铁心柱上套有绕组，磁轭作为连接磁路之用。
铁心结构的基本形式有心式和壳式两种，如图2-14和图2-15所示。
2．绕组
绕组是变压器的电路部分，应具有较高的耐热、机械强度及良好的散热条件，以保证变压器的可靠运行。
与电源相连的叫一次绕组或原绕组，与负载相连的叫二次绕组或副绕组。
也可根据电压大小分为高压、低压绕组。
3．油箱和其他附件
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（1）油箱
变压器油是经提练的绝缘油，绝缘性能比空气好。
它是一种冷却介质，通过热对流方法，及时将绕组和铁心产生的热量传到油箱和散热油管壁，向四周散热；
使变压器的温升不致超过额定值。
变压器油按要求应具有低的黏度，高的发火点和低的凝固点，不含杂质和水分。
（2）储油柜
储油柜又称油枕，一般装在变压器油箱上面，其底部有油管与油箱相通。
当变压器油热胀时，将油收进储油柜内，冷缩时，将油灌回油箱，始终保持器身浸在油内。
油枕上还装有吸湿器，内含氧化钙或硅胶等干燥剂。
（3）安全气道
较大容量的变压器油箱盖上装有安全气道，它的下端通向油箱，上端用防爆膜封闭。
当变压器发生严重故障或气体继电器保护失败时，箱内产生很大压力，可以冲破防爆膜，使油和气体从安全气道喷出，释放压力以避免造成重大事故。
（4）气体继电器
气体继电器安装在油箱与油枕之间的三连通管中。
当变压器发生故障时，内部绝缘材料及变压器油受热分解，产生气体沿连通管进入
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气体继电器，使之动作，接通继电器保护电路发出信号，以便工作人员进行处理，或引起变压器前方断路器跳闸保护。
（5）绝缘套管
作为高、低压绕组的出线端，在油箱上装有高、低压绝缘套管，使变压器进、出线与油箱（地）之间绝缘。
高压（lOkV以上）套管采用空心充气式或充油式瓷套管，低压（lkV以下）套管采用实心瓷套管。
（6）分接开关
箱盖上的分接开关，可以在空载情况下改变高压绕
四、变压器的铭牌数据
为保证变压器的安全运行和方便用户正确使用变压器，在其外壳上设有一块铝制刻字的铭牌。
铭牌上的数据为额定值。
1．额定电压
2．额定电流
3．额定容量
4．额定频率
五、变压器的工作原理
变压器的工作原理可参考图2-16。
当一次绕组输入端接交流电源时，产生交流电流，这一电流将产生交变磁通从铁心通过，由于一、二次绕组套在同一铁心上，所以，交变磁通同时交链一、二次绕组。
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根据电磁感应定律，必然在两绕组上都感应出电动势，在二次绕组上感应的电动势即作为负载的直接电源，若负载接上，便有电流通过。
可见，一次绕组从交流电源获得电能并转换成磁场能传递到二次绕组，然后还原成不同于交流电源电压等级的电能再供给负载。
负载所消耗的电能最终还是来自一次绕组的交流电源，变压器本身不产生电能，仅起传递电能、变换电压的作用。
六、变压器的空载运行
1．变压器中各物理量正方向的规定
变压器中各物理量的正方向一般按照电工惯例来规定，称为“惯例方向”，如图2-16所示。
图中同一支路，电压降的正方向与电流的正方向一致；
磁通的正方向与电流的正方向之间符合右手螺旋定则关系；
由交变磁通所产生的感应电动势，其正方向与产生该磁通的电流正方向一致。
或者说，感应电动势的正方向与产生它的磁通正方向成右手螺旋定则关系。
在此关系下，
2．空载运行时的物理情况
变压器的一次绕组接在额定电压、额定频率的交流电源上，二次绕组开路无电流的运行状态，称为空载运行。
3．空载电流
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七、变压器的负载运行
1．负载运行的物理情况
变压器一次绕组接在额定电压和额定频率的交流电源上，二次绕组接入负载时的运行状态，叫做变压器的负载运行。
图2-18所示为变压器负载运行原理示意图。
2．基本方程式
八、变压器的运行特性
变压器对负载来说是电源，所以要求其供电电压稳定，供电损耗小，效率高。
也就是说，表征变压器运行性能的两个主要指标：
一是二次绕组电压的变化率，二是效率。
1．电压变化率和外特性
2．效率
思考与练习
1．变压器的基本作用是什么?
2．变压器按照用途不同可以分为哪些类型?
3．变压器的器身由哪些部件所组成？
4．变压器一次绕组的电阻一般很小，为什么在一次绕组上加上额定的交流电压，线圈不会烧坏？
若在一次绕组上加上与交流电压数值相同的直流电压，会产生什么后果？
这时二次绕组有无电压输出？
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5．单相变压器空载运行与负载运行的主要区别是什么？
6．额定电压为380V/220V的单相变压器，如果不慎将低压端接到380V的交流电压上，会产生什么后果？
7．有一台单相降压变压器，其一次侧电压U1=3000V，二次侧电压U2=220V。
如果二次侧接用一台P=25Kw的电阻炉，试求变压器一次绕组电流I1，二次绕组电流I2。
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