第七章 變壓器7.1 變壓器的構造 & 7.2 變壓器的工作原理一、教學目標1、了解變壓器的構造、分類、額定值及使用注意事項。2、理解變壓器的工作原理，了解變壓器的用途。二、教學重點、難點分析重點：1、理解變壓器的工作原理。2、知識點：電壓變換、電流變換、阻抗變換、電壓平衡方程。難點：1、理解變壓器的工作原理。三、教具可拆變壓器、學生電源、演示電流表等。電化教學設備。四、教學方法講授法(以啟示講解為主)，多媒體課件。五、教學過程.知識回顧1、 產生電磁感應現象的條件。2、法拉第電磁感應定律。II.新課一、變壓器的構造1、變壓器的分類1）按用途分：電力變壓器、專用電源變壓器、調壓變壓器、測量變壓器、隔離變壓器。2）按結構分：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器已經自耦變壓器。3）按相數分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。2、變壓器的構造基本構造：由鐵心和繞組構成。鐵心是變壓器的磁路通道，是用磁導率較高且相互絕緣的硅鋼片制成，以便減少渦流和磁滯損耗。按其構造形式可分為心式和殼式兩種，如圖1(a)、(b)所示。圖1 心式和殼式變壓器線圈是變壓器的電路部分，是用漆色線、沙包線或絲包線繞成。其中和電源相連的線圈叫原線圈(初級繞組)，和負載相連的線圈叫副線圈(次級繞組)。3、額定值及使用注意事項1）額定值額定容量變壓器二次繞組輸出的最大視在功率。其大小為副邊額定電流的乘積，一般以千伏安表示。原邊額定電壓接到變壓器一次繞組上的最大正常工作電壓。二次繞組額定電壓當變壓器的一次繞組接上額定電壓時，二次繞組接上額定負載時的輸出電壓。2）使用注意事項分清一次繞組、二次繞組，按額定電壓正確安裝，防止損壞絕緣或過載。防止變壓器繞組短路，燒毀變壓器。工作溫度不能過高，電力變壓器要有良好的絕緣。二、變壓器的工作原理變壓器是按電磁感應原理工作的，原線圈接在交流電源上，在鐵心中產生交變磁通，從而在原、副線圈產生感應電動勢，如圖2所示。1、變壓器的空載運行和變壓比如圖2所示，設原線圈匝數為N1，端電壓為U1；副線圈匝數為N2，端電壓為U2。則，原、副線圈（一次、二次繞組）電壓之比等于匝數比，即（式71）圖2 變壓器空載運行原理圖n叫做變壓器的變壓比或變化。注意：上式在推導過程中，忽略了變壓器原、副線圈的內阻，所以上式為理想變壓器的電壓變換關系。2、變壓器的負載運行和變流比在圖2的副線圈端加上負載|Z2|，流過負載的電流為I2,分析理想變壓器原線圈、副線圈的電流關系。將變壓器視為理想變壓器，其內部不消耗功率，輸入變壓器的功率全部消耗在負載上，即將上式變形帶入（式71），可得理想變壓器電流變換關系（式72）3、變壓器得阻抗變換作用設變壓器初級輸入阻抗為|Z1|，次級負載阻抗為|Z2|，則將代入，得因為 所以 即（式73）可見，次級接上負載|Z2|時，相當于電源接上阻抗為n2|Z2|的負載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常用來實現阻抗匹配和信號源內阻相等，使負載上獲得最大功率。III.例題講解，鞏固練習【例題1】,【例題2】略(見教材7-2例題1,例題2)?！纠}3】有一電壓比為220/110 V的降壓變壓器，如果次級接上55 W 的電阻，求變壓器初級的輸入阻抗。解1：次級電流 初級電流 輸入阻抗 解2：變壓比 輸入阻抗 IV.小結1、變壓器的基本構造：由鐵心和繞組構成。2、理想變壓器的電壓、電流、阻抗變換關系。電壓變換關系電壓變換關系阻抗變換關系V. 作業略。7.3 變壓器的功率和效率 & 7.4 幾種常用變壓器一、教學目標1、了解變壓器的功率和效率并能進行簡單計算。2、了解銅損、鐵損的概念。3、了解幾種常用變壓器的構造、用途及使用注意事項。二、教學重點、難點分析重點：1、變壓器功率和效率的計算。難點：同重點。三、教具電化教學設備。四、教學方法講授法(以啟示講解為主)，多媒體課件。五、教學過程.知識回顧1、理想變壓器的電壓、電流、阻抗變換關系。電壓變換關系電壓變換關系阻抗變換關系2、交流電路功率計算公式：II.新課一、變壓器的功率和效率1、變壓器的功率實際變壓器在工作時，必然存在功率損失。變壓器的功率消耗等于原邊輸入功率和副邊輸出功率之差，及變壓器的功率損耗包括銅損和鐵損兩部分，它們可以通過計算或這使用的方法求出。銅損是由于原、副邊有電阻，電流在電阻上要消耗一定的功率。鐵損是由于交變的主磁通在鐵心中產生的磁滯損耗和渦流損耗。2、變壓器的效率變壓器的效率為變壓器輸出功率與輸入功率的百分比，即(式7-4)大容量變壓的效率可達98% 99%，小型電源變壓器效率約為70% 80%。二、幾種常用變壓器圖 3 自耦變壓器符號及原理圖1、自耦變壓器自耦變壓器原、副線圈共用一部分繞組，它們之間不僅有磁耦合，還有電的關系，如圖3所示。原、副線圈電壓之比和電流之比的關系為注意： 自耦變壓器在使用時，一定要注意正確接線，否則易于發生觸電事故。 接通電壓前，要將手柄轉到零位。接通電源后，漸漸轉動手柄，調節出所需要的電壓。2、 小型電源變壓器小型電源變壓器廣泛應用與電子儀器中。它一般有一至二個一次繞組和幾個不同的二次繞組，可以根據實際需要聯結組合，以獲得不同的輸出電壓。指導學生自己分析教材圖(7-7)(a)、(b)，指出各有哪幾種工作方式，可以獲得哪幾種輸出電壓。3、 互感器互感器是一種專供測量儀表，控制設備和保護設備中高電壓或大電流時使用的變壓器?？煞譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N。1）電壓互感器使用時，電壓互感器的高壓繞組跨接在需要測量的供電線路上，低壓繞組則與電壓表相連，如圖4所示。可見，高壓線路的電壓U1等于所測量電壓U2和變壓比n的乘積，即U1=nU2注意：(1) 次級繞組不能短路，防止燒壞次級繞組。圖4 電壓互感器圖5 電流互感器(2) 鐵心和次級繞組一端必須可靠的接地，防止高壓繞組絕緣被破壞時而造成設備的破壞和人身傷亡。圖6 鉗形電流表2）電流互感器使用時，電流互感器的初級繞組與待測電流的負載相串連，次級繞組則與電流表串聯成閉和回路，如圖5所示。 通過負載的電流就等于所測電流和變壓比倒數的乘積。注意：(1) 絕對不能讓電流互感器的次級開路，否則易造成危險；(2) 鐵心和次級繞組一端均應可靠接地。常用的鉗形電流表也是一種電流互感器。它是由一個電流表接成閉合回路的次級繞組和一個鐵心構成，其鐵心可開、可合。測量時，把待測電流的一根導線放入鉗口中，電流表上可直接讀出被測電流的大小，如圖6所示。圖7 三相變壓器4、 三相變壓器三相變壓器就是三個相同的單相變壓器的組合，如圖7所示。三相變壓器用于供電系統中。根據三相電源和負載的不同，三相變壓器初級和次級線圈可接成星形或三角形。三相變壓器的每一相，就相當于一個獨立的單相變壓器。單相變壓器的基本公式和分析方法，使用與三相變壓器中的任意一相。5、 變壓器銘牌數據在變壓器外殼上均有一塊銘牌，要安全正確的使用變壓器，必須掌握銘牌各個數據的含義。 型號用以表明變壓器的主要結構、冷卻方式、電壓和容量等級等等。如SJL-560/10中：S表示三相，單相變壓器用D表示；J表示油浸自冷式冷卻方式，風冷式用F表示；L表示裝有避雷裝置；560表示容量為560kVA；10表示高壓繞組額定電壓為10kV。 額定電壓變壓器空載時的電壓，三相變壓器指線電壓。 額定電流變壓器正常運行時允許通過的最大電流，三相變壓器指線電流。 額定容量額定容量指變壓器的額定輸出視在功率S。在單相變壓器中SU2I2；在三相變壓器中，。 溫升溫升是指變壓器某些部分與周圍環境的溫差，變壓器所允許的溫升由材料的絕緣等級來定。變壓器運行時，要注意其溫升，確保安全運行。III.例題講解，鞏固練習【例題1】略（見教材73例題）【例題2】有一變壓器初級電壓為2200 V，次級電壓為220 V，在接純電阻性負載時