变压器基础教案.docx

第七章变压器

变压器的构造

变压器的工作原理

一、教学目标

1、了解变压器的构造、分类、额定值及使用留意事项。

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、学问点：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(以启发讲解为主)，多媒体课件。五、教学过程

Ⅰ.学问回忆

1、产生电磁感应现象的条件。

2、法拉第电磁感应定律。

课

一、变压器的构造

1、变压器的分类

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。

按构造分：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。

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

根本构造：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，以便削减涡流和磁滞损耗。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局部，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、额定值及使用留意事项

额定值

①额定容量——变压器二次绕组输出的最大视在功率。其大小为副边额定电流的乘积，一般以千伏安表示。

②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。

③二次绕组额定电压——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。

使用留意事项

①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。

②防止变压器绕组短路，烧毁变压器。

③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，原线圈接在沟通电源上，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

为U。则，原、副线圈〔一次、二次绕组〕电压之比等于匝数比，即

2

U N

1? 1?nU N

2 2

n叫做变压器的变压比或变化。

〔式7－1〕

留意：上式在推导过程中，无视了变压器原、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 图2变压器空载运行原理图

在图2的副线圈端加上负载|Z|，流过负载的电流为I,分析抱负变压器原线

2 2

圈、副线圈的电流关系。

将变压器视为抱负变压器，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 ?UI

11 22

将上式变形带入〔式7－1〕，可得抱负变压器电流变换关系

I

1

I

2

3、变压器得阻抗变换作用

U N

?U2?N2

1 1

?1 〔式7－2〕

n

设变压器初级输入阻抗为|Z|，次级负载阻抗为|Z|，则

1 2

U

N

N将U ? 1U ，I ?

N

1 2 1

2

N2I代入，得

N 2

1

Z ? 1

1 I

1

?N ?2U

? ?Z1??N1? I

? ?

2 2

I由于 U

I

2?Z

2

2

?所以?NZ1??N1

?

所以

2

2

2Z?? ?n2Z

2

Z

?

? 2

Z1Z2即 ?

Z

1

Z

2

〔式7－3〕

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。

例题讲解，稳固练习

【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220/110V的降压变压器，假设次级接上55?的电阻，求变压器初级的输入阻抗。

解1：次级电流

I ?U

Z2

Z

2

2

?110

55

?2Α

N

初级电流 n?N1

2

I

U

?U1

2

2

?220?2Α110

I ?2? ?1Α

1

输入阻抗 Z

n 2

U

? 1?

220

?220?

1 I 1

1

N

解2：变压比 n?N1

2

U

?U1

2

?220?2

110

输入阻抗

?NZ1??N1

?2

?

?2

? Z ?n2

? 2

Z?4?55?220?

2

小结

1、变压器的根本构造：由铁心和绕组构成。

电压变换关系电压变换关