电机拖动与电气控制 第2版 教案 1.2变压器的运行原理及特性.docx

电机拖动与电气控制课程教案

章节名称

第1章变压器

1.2变压器的运行原理及特性

授课时数

2

授课形式

教学目标

1.知识目标:

*掌握变压器的基本结构、工作原理及能量传递过程。

*理解变压器的空载、负载运行特性。

*熟悉变压器的外特性、效率特性。

2.能力目标:

*能够分析变压器电压、电流的变换关系。

*能运用等效电路解决实际工程问题（如电压调整率计算）。

3.素质目标:

*培养安全操作意识（高压实验规范）。

*增强团队协作能力（小组实验与讨论）。

*建立工程思维（理论与实际应用的结合）。

*培养学生严谨认真的学习态度和科学探究精神。

*提高学生分析问题和解决问题的能力。

*增强学生的实践意识和团队合作精神。

教学重点

难点

1.重点:

*变压器的工作原理（电磁感应定律）。

*变压器的空载与负载运行特性。

2.教学难点:

*磁路与电路的能量耦合关系。

*三相变压器的联结组别与不平衡负载分析。

教学内容

1.变压器基础与原理

(1)结构与分类

核心部件：铁芯（硅钢片叠压）、绕组（高压/低压线圈）。

分类：电力变压器、自耦变压器、三相变压器。

(2)工作原理

电磁感应定律推导:U1/U2=N1/N2。

空载运行分析(主磁通与漏磁通)，

负载运行的能量传递过程(电流比I1/I2≈N2/N1)。。教学方式:实物拆解演示+动态磁场仿真动画

2.运行特性与等效电路

外特性曲线(电压调整率△U%=(U20-U2)/U20×100%)

效率特性(最大效率条件:铜损=铁损)

教学方式:Matlab仿真对比不同负载下的特性曲线。

3.实验与工程应用

实验设计

空载实验：测定铁损与励磁参数。

短路实验：测定铜损与短路阻抗。

变比测试与极性判别。

4.工程案例

配电变压器容量选择（负载率与温升关系）。

变压器并联运行条件（变比、阻抗电压、相位一致）。

教学方式：分组实验操作+工厂参观（配电房实地讲解）。

课外拓展

1.前沿技术

非晶合金变压器（节能降噪技术）。

智能变压器（集成传感器与物联网监控）。

2.行业应用

新能源领域：风电/光伏逆变系统中的高频变压器。

轨道交通：牵引变压器的谐波抑制技术。

3.浏览相关资源，完成相关作业或任务，巩固学习成果，提升综合素养。