教案（2021-2022學年第一學期）課程名稱電機技術應用專業電力系統自動化技術開課院部授課班級授課教師教案首頁教學主題學習項目變壓器的選用總學時4學習任務變壓器的結構變壓器原理和銘牌變壓器的分類和用途學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1.了解變壓器結構及基本用途；2.掌握變壓器工作原理、銘牌數據意義，額定值及其計算。技能目標：1.正確說出變壓器的基本工作原理；2.正確認識變壓器的基本結構；3.正確認識變壓器的功能及應用場合；4.正確識讀變壓器的銘牌數據；5.正確識讀與計算變壓器的額定數據。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1.變壓器結構；2.變壓器工作原理、銘牌數據意義，額定值及其計算。教學難點1.變壓器工作原理、銘牌數據意義，額定值及其計算?！菊n前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天什么是變壓器？1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試?！菊n中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min變壓器的工作原理，變壓器的結構和分類。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min變壓器的工作原理，變壓器的結構和分類。1.提出問題：變壓器的基本工作原理是什么？變壓器的類別及結構？2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺?！菊n后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進變壓器的結構各類變壓器的結構是很不相同的，這里以中型的油浸風冷變壓器為例，扼要地介紹一下其主要部件。圖1-4變壓器結構解剖圖1.鐵芯鐵芯是變壓器的磁路部分，由鐵心柱（套裝繞組）、鐵軛（連接鐵心以形成閉合磁路）組成，采用0.35mm~0.5mm厚的硅鋼片涂絕緣漆后交錯疊成。心式變壓器的一次、二次繞組套裝在鐵心的同一鐵心柱上，如圖1-9所示，這種結構比較簡單，有較多的空間裝設絕緣，裝配容易，用鐵量較小，適用于容量大、電壓高的變壓器，一般電力變壓器均采用心式結構。殼式結構的變壓器結構復雜，一般用在小容量變壓器。（a）單相（b）三相圖1-9心式變壓器的鐵芯和繞組變壓器在運行試驗時，為了防止由于靜電感應在鐵芯或其它金屬構件上產生懸浮電位而造成對地放電，鐵芯及其構件（除穿心螺桿外）都應接地。2.繞組繞組是變壓器的電路部分。它一般用有電纜紙絕緣的銅線或鋁線繞成。為了使繞組便于制造和在電磁力作用下受力均勻以及有良好的機械性能，一般將繞組制成圓形。它們在芯柱上的安排方法可有同心式和交疊式兩種。電力變壓器采用前一種，即圓筒形的高、低壓繞組同心地套在同一芯柱上，低壓繞組在里，靠近鐵芯；高壓繞組在外。這樣放置有利于繞組對鐵芯的絕緣。交疊式繞組又稱餅式繞組，它是高低壓繞組分成若干線餅，沿著鐵芯柱的高度方向交替排列。為了便于繞線和鐵芯絕緣，一般最上層和最下層放置低壓繞組。交疊式繞組的主要優點是漏抗小，機械強度好，引線方便。這種繞組僅用于殼式變壓器中，如大型電爐變壓器就采用這種結構。（a）同心式結構（b）交疊式結構圖1-10變壓器的繞組3.絕緣絕緣套管：絕緣套管是由外部的瓷套和其中的導電桿組成。其作用是使高、低壓繞組的引出線與變壓器箱體絕緣。它的結構取決于電壓等級和使用條件。電壓不大于1kV時采用實心瓷套管；電壓在10kV至35kV之間時采用充氣式或充油式套管；電壓大于110kV時采用電容式套管。為了增加表面放電距離，套管外形做成多級傘形。變壓器油：變壓器油箱里充滿了變壓器油，對變壓器油的要求是：高的介質強度和低的粘度，高的發火點和低的凝固點，且不含酸、堿、硫、灰塵和水分等雜質。變壓器油的作用有兩個：加強絕緣；加強散熱。4.分接開關變壓器常利用改變繞組匝數的方法來進行調壓。為此，把繞組引出若干抽頭，這些抽頭叫分接頭。用以切換分接頭的裝置，稱為分接開關。分接開關又分為無激磁分接開關和有載分接開關。前者，必須在變壓器停電的情況下切換；后者，可以在切斷負載電流的情況下切換。5.保護裝置（1）油箱；（2）儲油柜；（3）吸濕器；（4）安全氣道；（5）氣體繼電器；（6）凈油器（7）溫度計變壓器的工作原理變壓器是一種靜止的電氣設備，它通過線圈間的電磁感應，將一種電壓等級的交流電能轉換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能。變壓器是電力系統中的重要設備，用于電力系統中傳輸電能的變壓器稱為電力變壓器。眾所周知，輸送一定的電能時，輸電線路的電壓愈高，線路中的電流和電阻損耗就愈小。為此，需要用升壓變壓器把交流發電機發出的電壓升高到輸電電壓，然后通過高壓輸電線路將電能經濟地輸送到用電地區，再用降壓變壓器將電能逐步從輸電電壓降低到配電電壓，供用戶安全而方便地使用。1.基本原理變壓器應用電磁感應規律工作，最簡單的變壓器是由兩個繞組（又稱線圈）、一個鐵芯組成。兩個繞組套在同一鐵芯上，通常一個繞組接電源，另一個繞組接負載。我們把前者叫做一次繞組，或原繞組、一次側；把后者叫做二次繞組，或副繞組、二次側。圖1-2（b）變壓器基本原理示意圖當一次側接上電壓為的交流電源時，一次繞組將流過交流電流，并在鐵芯中產生交變磁通，該磁通交鏈著一、二次繞組，如圖1-2（b）所示。若為一次繞組匝數，為二次繞組匝數，根據電磁感應定律（1-1）由上式可知，一、二次繞組的匝數不等，是變壓的關鍵；另外，此類變壓器一、二次側之間沒有電的直接聯系，只有磁的耦合，交鏈一、二次繞組的磁通起著聯系一、二次側的橋梁作用，而變壓器原、副邊頻率還是一樣的。如果二次側接上負載，則在e2的作用下將產生二次電流，并輸出功率，說明變壓器起了傳遞能量的作用。后面將要講到各類變壓器，盡管其用途和結構可能差異很大，但其基本原理是一樣的，且其核心部件都是繞組和鐵芯。變壓器的分類為了適應不同的使用目的和工作條件，變壓器有很多類型，下面擇其主要的進行介紹。按其用途不同，變壓器可分為電力變壓器（又可分為升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器等）、儀用變壓器（電壓互感器等）、試驗用變壓器、整流變壓器等。按繞組數目可分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器及多繞組變壓器等。按相數可分為單相變壓器、三相變壓器及多相變壓器等。按調壓方式可分為無激調壓變壓器、有載調壓變壓器等。按冷卻方式不同可分為干式變壓器、油浸式變壓器、油浸風冷變壓器、強迫油循環變壓器、強迫油循環導向冷卻變壓器等。變壓器的銘牌每臺設備上都裝有銘牌，用以標明該設備的型號、額定數據和使用條件等基本參數。這些額定數據和使用條件所表明的是制造廠按照國家標準在設計及試驗該類設備時，必須保證的額定運行情況。變壓器的銘牌上通常有以下幾項。1.型號變壓器的型號用字母和數字表示，表明變壓器的類型和特點。字母表示類型，數字表示額定容量和額定電壓，其文字部分采用漢語拼音字頭表示，形式如下：1——變壓器的分類型號，由多個拼音字母組成；2——設計序號；3——額定容量，kVA；4——高壓繞組電壓等級，kV。如SFP-63000/110，“S”代表“三相”，“F”代表“風冷”，“P”代表“強迫油循環”，“63000”代表額定容量為63000kVA，“110”代表高壓側的額定電壓為110kV。SFP-63000/110表示一臺三相強迫油循環風冷銅線，額定容量為63000kVA，高壓繞組額定電壓為110kV的電力變壓器。變壓器型號各字符含義如下：表1-1變壓器型號字符含義型號中符號排列順序含義代表符號內容類別1（或末位）線圈耦合方式自耦降壓或升壓O2相數單相D三相S3冷卻方式油侵自冷J干式空氣自冷G干式澆筑絕緣C油侵風冷F油侵水冷S強迫油循環風冷FP強迫油循環水冷SP4線圈數雙線圈—三線圈S5線圈導線材質銅—鋁L6調壓方式無磁調壓—有載調壓Z2.額定值所謂額定值，是保證設備能正常工作，且能保證一定壽命而規定的某量的限額。變壓器的額定數據主要有：（1）額定容量——銘牌規定的額定使用條件下所能輸出的視在功率，單位用kVA或MVA表示。雙繞組變壓器一、二次側的額定容量是相等的。（2）額定電壓——原繞組額定電壓U1N是指規定加到一次側的電壓；副繞組額定電壓U2N指的是分接開關放在額定電壓位置，一次側加額定電壓時二次側的開路電壓，單位用kV表示。對于三相變壓器，額定電壓指線電壓。（3）額定電流——在額定容量下允許長期通過的電流，可以根據對應繞組的額定容量和額定電壓算出，三相變壓器中指的是線電流。單位用A或kA表示。單相變壓器：一次側額定電流；二次側額定電流。三相變壓器：，。（4）額定頻率——單位用Hz表示。我國的工業額定頻率是50Hz。（5）額定溫升——指變壓器內繞組或上層油溫與變壓器周圍大氣溫度之差的允許值。根據國家標準，周圍大氣的最高溫度規定為＋40℃時，繞組的額定溫升為65℃。此外，銘牌上還標有接線圖和連接組別、短路電壓百分數、變壓器重量等。

教案首頁教學主題學習項目變壓器的選用總學時4學習任務不同類型的變壓器學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1.掌握三繞組變壓器的結構與原理。2.理解三繞組變壓器的繞組布置原則與容量搭配方式。3.了解三繞組變壓器的磁動勢方程與等效電路。4.理解自耦變壓器與普通變壓器的區別。5.掌握自耦變壓器的電磁容量特點。6.掌握電流互感器的特點及應用。7.掌握電壓互感器的特點及應用。8.掌握鉗形電流表的結構及原理。技能目標：1.正確說出三繞組變壓器的結構與原理。2.正確說出三繞組變壓器的繞組布置原則與容量搭配方式。3.正確寫出三繞組變壓器的磁動勢方程與等效電路。4.正確說出自耦變壓器與普通變壓器的區別。5.正確說出自耦變壓器的電磁容量特點。6.正確說出電流互感器的特點及應用。7.正確說出電壓互感器的特點及應用。8.能正確使用鉗形電流表。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1.三繞組變壓器的結構和原理；2.自耦變壓器的結構和原理；3.儀用變壓器的結構和原理。教學難點1.三繞組變壓器的結構和原理；2.自耦變壓器的結構和原理?！菊n前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天都有哪些不同類型的變壓器1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試?！菊n中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min三繞組變壓器的結構和原理；自耦變壓器的結構和原理；儀用變壓器的結構和原理。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min三繞組變壓器的結構和原理；自耦變壓器的結構和原理；儀用變壓器的結構和原理。1.提出問題：三繞組變壓器的結構和原理？自耦變壓器的結構和原理？儀用變壓器的結構和原理？2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺?！菊n后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進三繞組變壓器1.三繞組變壓器結構三繞組變壓器每相有高、中、低三個繞組，一般鐵芯為心式結構，三個繞組同心地套在同一個鐵芯柱上。如圖1-16所示，為絕緣方便起見，高壓繞組1應放在最外邊。至于低、中壓繞組，根據相互間傳遞功率較多的兩個繞組應靠的近些的原則，用在不同場合的變壓器有不同的安排。如用于發電廠的升壓變壓器，大都是由低壓向高、中壓側傳遞功率，一般應采用中壓繞組2放在最里邊，低壓繞組3放在中間的方案，如圖1-17（a）所示；用于變電所的降壓變壓器，大都是從高壓側向中、低壓側傳遞功率，則應選用低壓繞組放在最里面的方案，如圖1-17（b）所示。（a）三繞組變壓器結構示意圖（b）三繞組變壓器原理示意圖圖1-16三繞組變壓器結構與原理三繞組變壓器的任兩繞組間仍然按電磁感應原理傳遞能量，這一點和雙繞組變壓器沒什么區別。下面介紹三繞組變壓器與雙繞組變壓器在容量、短路電壓、變比、方程式、等值電路、參數等方面的不同之點。2.容量和阻抗電壓根據供電的實際需要，三個繞組的容量可以設計得不同。變壓器銘牌上的額定容量是指其中最大的一個繞組的容量。如果將額定容量作為100，則按國家標準，我國現在制造的三繞組變壓器三個繞組容量的搭配見表1-2。表1-2三繞組容量搭配高壓繞組中壓繞組低壓繞組1001001001005010010010050注意，三繞組的容量僅代表每個繞組通過功率的能力，并不是說三繞組變壓器在具體運行時，同時按此比例傳遞功率。3.變比、磁勢方程式、等值電路（1）變比三繞組變壓器有三個變比。（1-2）式中、、——變比；、、、、、——1、2、3繞組的匝數和額定相電壓。（2）磁勢方程式三繞組變壓器負載運行時，磁勢平衡方程式為（1-3）式中—分別為負載時通過繞組1、2、3的電流；—空載時的電流。等值電路根據等值原則，可以得到折算到一次側的三繞組變壓器的等值電路，如圖1-18所示。圖1-18三繞組變壓器的簡化等值電路圖中，、、分別為三個繞組的等值復阻抗，，，（打“′”表示折算值）。、、分別為三個繞組的等值電抗，等值電抗為常數；、、分別為三個繞組的等值電阻；、組成一次側回路；、、、組成二次側回路。自耦變壓器自耦變壓器的特點不僅在于一、二次繞組之間有磁的耦合，而且還有電的直接聯系，它傳遞功率的方式，不僅可象普通變壓器那樣通過電磁感應關系，還可以從一次側直接傳導到二次側。1.基本原理自耦變壓器每相只有一個繞組，其中一部分是一、二次公用的。（a）（b）圖1-20雙繞組變壓器改接成自耦變壓器自耦變壓器也可看成是從雙繞組變壓器演變過來的。假設如圖1-20（a）所示的雙繞組變壓器的兩個繞組AX和ax的繞向相同且繞在同一鐵芯柱上。取AX上的一段a′X，使a′X的匝數等于ax的匝數。由于一、二次繞組交鏈著同一主磁通，故a′X中感應的電動勢等于ax中的電動勢。如把X和x相連，則a′點電位也等于a點電位。將a′和a相連，絲毫不影響變壓器的運行情況。進一步把ax和a′X合并為一，如圖1-20（b）所示，于是，雙繞組變壓器的電路，就變為自耦變壓器的電路。2.變比設高壓側繞組AX的匝數為，低壓側繞組ax的匝數為，則自耦變壓器的變比（1-4）3.電流關系在忽略空載電流的情況下，根據磁動勢平衡關系，有公共繞組中的電流（1-6）由式（1-5）可知，和的相位總是相差，又由式（1-6）可知，和的相位總是相同的，因此、和的大小關系為（1-7）式（1-7）說明，自耦變壓器的輸出電流由兩部分組成，其中串聯繞組Aa流過的電流是由于高低壓繞組之間有電的聯系，從高壓側直接流入低壓側；公共繞組ax流過的電流是通過電磁感應作用傳遞到低壓側的。4.容量自耦變壓器銘牌上標的容量和繞組的實際容量是不一致的。銘牌上標的是額定容量（又叫銘牌容量），它指的是自耦變壓器總的輸入或輸出容量。繞組容量稱為設計容量或電磁容量，指的是公共繞組或串聯繞組的電壓與電流的乘積。對于雙繞組變壓器，變壓器容量等于繞組容量。但是自耦變壓器，繞組容量小于銘牌容量，原因分析如下。額定負載運行時，自耦變壓器的額定傳輸的容量為（1-9）串聯繞組Aa段的電磁容量為（1-10）公共繞組ax段的電磁容量為（1-11）式（1-10）和（1-11）說明，串聯繞組Aa和公共繞組ax的繞組容量相等，均為自耦變壓器傳輸容量的倍。由于自耦變壓器變比，則，因此自耦變壓器繞組容量小于額定容量。5.優缺點（1）自耦變壓器的主要優點：1）節省材料，減小損耗。從前面分析可以看出，越小，該優點越顯著。因此，自耦變壓器的變比越接近1越好，一般不宜超過2。2）運輸及安裝方便。這是由于與同容量雙繞組變壓器比較，自耦變壓器的重量輕，體積小，占地面積也小。自耦變壓器的主要缺點：1）自耦變壓器高、低壓側有電的直接聯系，高壓側發生故障會直接殃及低壓側，為此，自耦變壓器的運行方式、繼電保護及過電壓保護裝置等，都比雙繞組變壓器復雜。2）短路電流大。這是因為自耦變壓器短路阻抗的標幺值比同容量雙繞組變壓器的短路阻抗小造成，需要采用相應的限制和保護措施。運行方式、繼電保護都比普通變壓器復雜。儀用變壓器1.電流互感器如圖1-21是電流互感器的接線圖，它的原繞組匝數為N1，匝數少，只有1匝或幾匝，導線粗，串聯于待測電流的線路中；副繞組匝數N2，匝數較多，導線細，與阻抗很小的儀表（如電流表，功率表的電流線圈等）接成回路，因此，它實際上相當于一臺副邊處于短路狀態的變壓器。圖1-21電流互感器接線原理圖如果忽略磁電流，由變壓器的磁動勢平衡方程式可得（1-13）電流互感器使用時，為了安全，副邊必須可靠接地，以防止絕緣損壞后，原邊高電壓傳到副邊，發生觸電事故。另外，運行時副邊絕對不允許開路。否則，互感器成為空載運行，這時原邊被測線路電流全部成了磁電流，使鐵芯中磁通密度明顯增大，這一方面使鐵耗增大，鐵芯過熱甚至燒壞繞組；另一方面將使副邊感應出很高電壓，不但使絕緣擊穿，而且危及工作人員和其他設備的安全。因此在原邊電路工作時如需檢修和拆換電流表，必須先將互感器副邊短路。2.鉗形電流表（1）鉗形電流表的工作原理鉗形電流表的工作原理與電流互感器相似。值得注意的是鐵芯是否閉合緊密，是否有大量剩磁，對測量結果影響很大，當測量較小電流時，會使得測量誤差增大。這時，可將被測導線在鐵芯上多繞幾圈來改變互感器的電流比，以增大電流量程。（2）使用鉗形電流表時應注意的問題1）由于鉗形電流表要接觸被測線路，所以測量前一定檢查表的絕緣性能是否良好。即外殼無破損，手柄應清潔干燥。2）測量時，應帶絕緣手套或干凈的線手套。3）測量時，應注意身體各部分與帶電體保持安全距離（低壓系統安全距離為0.1～0.3m）。4）鉗形電流表不能測量裸導體的電流。5）嚴禁在測量進行過程中切換鉗形電流表的檔位；若需要換檔時，應先將被測導線從鉗口退出再更換檔位。6）嚴格按電壓等級選用鉗形電流表，低電壓等級的鉗形電流表只能測低壓系統中的電流，不能測量高壓系統中的電流。3.電壓互感器電壓互感器的接線原理圖如圖1-23所示。一次側直接并聯在被測的高壓電路上，二次側接電壓表或功率表的電壓線圈。一次側匝數N1多，二次側匝數N2少，由于電壓表或功率表的電壓線圈內阻抗很大，因此電壓互感器實際上相當于一臺副邊處于空載狀態的變壓器。圖1-23電壓互感器接線原理圖如果忽略漏阻抗壓降，則有（1-14）電壓互感器使用時，為安全起見，副繞組連同鐵芯一起，必須可靠接地，另外，副邊不允許短路，否則會產生很大的短路電流使繞組過熱而燒壞。

教案首頁教學主題學習項目變壓器的運行管理總學時6學習任務變壓器的空載運行學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1.掌握單相變壓器空載運行時的物理狀況及電磁關系；2.掌握空載電流的組成及各成分的作用；3.理解空載損耗的構成；4.掌握單相變壓器空載運行時的基本方程式、等效電路。技能目標：1.正確理解單相變壓器空載運行時的物理狀況及電磁關系；2.正確理解空載電流的組成及各成分的作用；3.正確理解空載損耗的構成；4.正確寫出單相變壓器空載運行時的基本方程式、等效電路。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1.單相變壓器空載運行時的物理狀況及電磁關系；2.空載電流的組成及各成分的作用；3.單相變壓器空載運行時的基本方程式、等效電路及相量圖。教學難點1.單相變壓器空載運行時的物理狀況及電磁關系；2.空載電流的組成及各成分的作用；3.單相變壓器空載運行時的相量圖?！菊n前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天單相變壓器的空載運行具有什么特點1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試。【課中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min單相變壓器空載運行時的物理狀況及電磁關系；空載電流的組成及各成分的作用；單相變壓器空載運行時的基本方程式、等效電路。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min單相變壓器空載運行時的物理狀況及電磁關系；空載電流的組成及各成分的作用；單相變壓器空載運行時的基本方程式、等效電路。1.提出問題：單相變壓器空載運行時的物理狀況及電磁關系？空載電流有哪幾部分構成；單相變壓器空載運行時的基本方程式、等效電路？2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺?！菊n后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進單相變壓器空載運行時的物理狀況1.電磁關系圖2-1單相變壓器空載運行示意圖空載運行是指變壓器一次側接到額定電壓、額定頻率的電源上，二次側開路的運行狀態。圖2-1是單相變壓器空載運行原理圖。當一次繞組端頭AX上加交流正弦電壓后，該繞組就流過電流，這個電流稱為空載電流（空載電流不是正弦量，這里和后面的都是等效正弦量）。建立的空載磁動勢，該磁動勢產生交變磁通，根據磁通通過的路徑不同，可將它分為兩部分：沿鐵芯耦合一、二次繞組的部分，稱為主磁通，它占總磁通99%以上，是兩繞組間的互感磁通，是變壓器進行能量傳遞的媒介；另一部分僅與一次繞組相鏈，且主要沿空氣或油閉合的，稱為一次繞組的漏磁通，它占總磁通不到1％，并不能傳遞能量，只在電路里產生電壓降?？蛰d時的各電磁物理量關系如下：2.電動勢設主磁通隨時間t按正弦規律變化，即（2-1）在所規定的正方向的前提下，一次繞組中感應的電動勢為＝（2-2）一次電動勢的有效值＝（2-3）和的關系用相量表示，有（2-4）同理，二次繞組中感應電動勢的有效值及相量可以表示為（2-5）（2-6）一次繞組漏磁通感應的漏電動勢為，其有效值及相量可以表示為＝（2-7）＝（2-8）3.電動勢方程式把一次漏電動勢寫成漏抗壓降，即（2-12）因為漏電抗所對應的漏磁通的路徑主要是空氣和油，是常數，故是一個常數。以后把寫作。根據基爾霍夫第二定律，可寫出一次電動勢的方程式為（2-13）類似于空載電流在漏磁通感應出漏電動勢,在數值上可看成是空載電流在漏電抗上的壓降。同理，空載電流產生主磁通在原繞組感應出電動勢的作用，也可類似地用一個電路參數來處理，考慮到主磁通在鐵芯中引起鐵耗，故不能單純地引入一個電抗，而應引入一個阻抗。這樣便把和聯系起來，的作用看作是在上的阻抗壓降，即（2-15）空載時，二次繞組沒有電流，因此，二次繞組的端電壓就等于二次電動勢。單相變壓器空載時的各物理量1.空載電流二次開路時一次繞組中流過的電流稱為空載電流。空載電流流過繞組后，建立交變磁動勢。該磁動勢在鐵芯中建立交變磁通，同時也產生損耗。故空載電流包含兩個分量：（1）無功分量，又稱磁化電流，起激磁作用；（2）有功分量，供給空載時變壓器的損耗。空載電流常以它對額定電流的百分數來表示，即，其范圍為2～6%。由于有功分量所占比重極小，僅為無功分量的10%左右，所以，空載電流基本上是感性無功性質的?？蛰d電流（主要決定于磁化電流）的大小和波形,與變壓器鐵芯的飽和程度有關。鐵芯的磁化曲線是非線性的，若工作點選在磁化曲線的未飽和段，磁通和空載電流是線性關系，因而當磁通為正弦波時，電流也是正弦波。若工作點在飽和段時，則磁通和空載電流就是非線性關系。一般電力變壓器的額定工作點都選在開始飽和段內，因此，當外施電壓等于額定電壓時，雖然電壓為正弦波，與其相應的主磁通也是正弦波，但由于鐵芯飽和的緣故，空載電流的波形卻變成尖頂波。圖2-2畫出了空載電流的波形。曲線是根據磁通隨時間變化的波形（曲線1）和磁化曲線（曲線2）作出的（沒有考慮鐵耗）。由圖可見，磁通是正弦波，電流則是尖頂波，且幅值變得很大。鐵芯飽和得愈厲害，電流曲線增長得也愈快。圖2-2磁路飽和時的空載電流波形2.空載損耗變壓器空載時的損耗主要包括：空載電流流過一次繞組時在電阻中產生的損耗（習慣稱銅耗）和鐵芯中產生的損耗（習慣稱鐵耗）。鐵耗又包括渦流損耗和磁滯損耗。在由硅鋼片制成的鐵芯里，磁滯損耗大概為渦流損耗的5～8倍。相對來說，由于空載電流很小，因此空載時銅耗也很小，與鐵耗相比，它可以忽略不計，故可認為，空載損耗就等于鐵芯損耗。實際上，變壓器空載運行時，除上述的銅耗和鐵耗外，還有附加損耗。產生附加損耗的原因是：在鐵芯接縫處和裝穿芯螺桿處的磁通密度分布不均；處于磁通中的各金屬部分感應起渦流等。變壓器容量小時，附加損耗也小。大容量的變壓器，附加損耗有時竟與上述的基本鐵芯損耗一樣大。空載損耗約為額定容量的0.2～1%，這一數值并不大，但是因為電力變壓器在電力系統中的使用量很大，且常年接在電網上，所以減少空載損耗具有重要意義。單相變壓器空載時的基本方程式、等值電路和相量圖1.基本方程式根據前面的推導，可以得出單相變壓器空載運行時的基本方程式2.等值電路根據變壓器空載運行時的等值方程式得等值電路如下：圖2-3變壓器空載時的等值電路

教案首頁教學主題學習項目變壓器的運行管理總學時6學習任務變壓器的負載運行學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1.掌握單相變壓器負載運行時的物理狀況及電磁關系；2.掌握單相變壓器負載運行時的基本方程式、等效電路及相量圖；3.理解折算的目的、方法。技能目標：1.正確理解單相變壓器負載運行時的電磁關系；2.正確理解單相變壓器負載運行時的磁動勢平衡關系；3.正確理解折算的目的、方法；4.正確寫出單相變壓器負載時的基本方程式、等效電路圖及相量圖。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1.單相變壓器負載運行時的物理狀況及電磁關系；2.單相變壓器負載運行時的基本方程式、等效電路及相量圖。教學難點1.折算；2.單相變壓器負載運行時的基本方程式、等效電路及相量圖?！菊n前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天單相變壓器的負載運行具有什么特點1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試?！菊n中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min單相變壓器負載運行時的物理狀況及電磁關系；單相變壓器負載運行時的基本方程式、等效電路及相量圖。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min單相變壓器負載運行時的物理狀況及電磁關系；單相變壓器負載運行時的基本方程式、等效電路及相量圖。1.提出問題：單相變壓器負載運行時的物理狀況及電磁關系？單相變壓器負載運行時的基本方程式、等效電路及相量圖？如何進行折算？2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺。【課后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進單相變壓器負載運行時的電磁關系1.電磁關系通過上述分析可知，變壓器空載運行時，與空載電流相應的磁動勢在鐵芯里建立了主磁通。在一次側，外施電壓與反電勢及漏阻抗壓降相平衡。各物理量的大小均有一定的值，電磁關系處于平衡狀態。圖2-5變壓器負載運行原理圖負載時（變壓器二次側接上負載阻抗，如圖2-5所示），二次側有了電流。該電流建立的二次磁動勢，也作用在主磁路上。它會使主磁通趨于改變，電動勢也隨之趨于改變，從而打破了原來的平衡狀態，使一次電流也發生變化，由空載時的電流變為負載時的。因為，在外施電壓不變的前提下，主磁通應不變。因此，由建立的一次磁動勢和二次磁動勢的合成磁動勢所產生的主磁通，將仍保持原來的值（實際上略有變化）。2.磁動勢平衡關系空載時，作用在變壓器的主磁路上只有一次側的空載磁動勢。負載時，在主磁路上作用著兩個磁動勢：和。從全電流定律來看，產生主磁通的磁動勢，必是交鏈著它的全部電流。就是說，此時的主磁通及由這兩個磁動勢的合成磁動勢也基本不變，仍可用空載時產生主磁通的空載磁動勢來近似的代表負載時鐵心中的合成磁動勢。據此，一、二次磁動勢和的合成磁動勢應該等于。在圖2-5所示的和的正方向情況下，有（2-21）此式稱為磁動勢平衡方程式，也可寫成下面的形式，即（2-22）利用式（2-22），可以找出一、二次電流的關系（2-23）式中——一次電流的負載分量，。式（2-23）表明，變壓器負載運行時，一次電流有兩個分量，其一是產生主磁通所需要的激磁分量，其二是用于產生抵消二次磁動勢影響的負載分量。后者也就是供應二次負載功率的一次電流中的負載分量。2.2.5折算1.折算的定義一、二次繞組的匝數變換成同一匝數的方法叫做繞組的折算。把二次折算到一次的意思就是：用一個假想的（滿足k=1），對一次等效的二次回路，代替實際的二次回路。這樣做的目的是，在等效的原則下，將二次和一次間的磁耦合變為直接電的聯系，從而得到負載時等值電路，以方便分析和計算。由低壓側（這里設為二次側，繞組匝數為N2）折算到高壓側（一次側，繞組匝數為N1）時，折算前、后各量的關系如下。2.電動勢和電壓的折算主磁場、漏磁場在折算前、后不變的前提下，根據電動勢和匝數成正比的關系有（2-24）3.電流的折算據折算前、后磁動勢不變的原則，有故（2-25）4.阻抗的折算從電動勢和電流的關系，可以找出阻抗的關系，等值的二次阻抗應為（2-26）（2-27）（2-28）單相變壓器負載時的基本方程式、等值電路和相量圖1.基本方程式（1）一、二次電動勢方程式將幾個重要關系式歸納起來，可以寫出折算后的基本方程組（2-34）此六式概括地表達了變壓器負載時各電、磁量的主要關系，稱為變壓器的基本方程式。利用這組聯立方程式，便能對變壓器的穩態運行情況進行定量計算及分析。2.等值電路在忽略激磁電流的情況下，有些工程計算中采用簡化等值電路，如圖2-9所示圖2-9變壓器的簡化等值電路

教案首頁教學主題學習項目變壓器的運行管理總學時6學習任務變壓器的連接組別變壓器的并列運行學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1.理解變壓器的并列運行；2.理解時鐘表示法；3.掌握三相變壓器連接組別的判別方法技能目標：1.正確進行變壓器的并列運行。2.時鐘表示法的理解和應用。3.正確判斷三相變壓器連接組別。4.正確說出三相變壓器的標準連接組別及應用場合。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1.時鐘表示法；2.三相變壓器連接組別的判定。教學難點1.時鐘表示法。【課前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天什么是單相變壓器和三相變壓器的連接組別？1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試。【課中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min變壓器的并列運行，時鐘表示法，三相變壓器的連接組別。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min變壓器的并列運行，時鐘表示法，三相變壓器的連接組別。1.提出問題：變壓器的并列運行？什么是時鐘表示法？如何判定三相變壓器的連接組別？2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺?！菊n后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進變壓器的并列運行并列運行含義發電廠和變電所中，常采用兩臺或兩臺以上變壓器并列運行的方式。所謂并列運行，即在一定的條件下將兩臺或多臺變壓器的一、二次分別接在公共母線上，同時對負載供電的方式。并列運行有如下優點：（1）提高供電可靠性。多臺變壓器并列運行時，當其中一臺變壓器故障或需要檢修時，另幾臺仍可繼續供電。（2）提高運行的經濟性?？筛鶕撦d的大小變化，調整投入變壓器并列運行的臺數，以減少電能損耗，提高運行效率。（3）可分期安裝變壓器。如變電所里負載是逐漸增加的，若一開始就安裝大變壓器，這樣初次投資就比較大，運行費用也偏高。采用變壓器并列運行，可隨著用電量的增加，分批安裝新增變壓器，以減少初次投資。2.并列運行條件數臺變壓器并列運行時，應沒有環流，負載能按各臺變壓器容量大小成比例地分配，且各變壓器二次電流同相位。這樣，才能避免因并列引起的附加損耗，充分地利用變壓器容量。要達到上述理想的并列情況，并列運行的變壓器必須滿足以下三個條件：（1）變比相等，且一、二次額定電壓分別相等。（2）短路電壓（或短路阻抗）的標幺值相等，且其短路阻抗角也相等。（3）連接組別相同。如果上述條件滿足不了，則將產生不良后果，下面逐一進行分析。為了簡單起見，在分析某一條件得不到滿足的情況時，假定其他條件是滿足的。變壓器的極性與連接組1.變壓器的連接組別變壓器的連接組別，就是討論高、低壓繞組的連接方式以及高、低壓側線電動勢之間的相位關系。這里要解決的主要問題是分析一、二次線電動勢的相位差。一般用時鐘表示法來表明變壓器一、二次線電動勢的相位關系。對于單相變壓器，以其高，低壓側電動勢相量的相位關系表示其組別。2.單相繞組的極性對于三相變壓器的任意一相（或單相變壓器），其高、低壓繞組之間，存在瞬時極性問題。即高、低壓繞組交鏈同一磁通感應電動勢時，高壓繞組的某一側端頭的電位若為正（高電位），低壓繞組必有一個端頭的電位也為正（高電位），這兩個具有正極性或另兩個具有負極性的端頭，稱為同極性端或叫同名端，用符號“”或“”表示。3.單相變壓器的連接組下面分析單相變壓器高、低壓繞組感應相電動勢之間的相位關系。繞組端頭標記如圖2-17所示，感應電動勢正方向的規定如下：高、低壓各繞組相電動勢正方向從尾端指向首端，這樣，高、低壓繞組相電動勢之間只有兩種相位關系：（1）若高、低壓繞組首端為同極性端，則高、低壓繞組相電動勢相位相同；（2）若高、低壓繞組首端為異極性端，則高、低壓繞組相電動勢相位相反。單相變壓器高、低壓繞組連接用I/I表示。4.三相繞組的連接方法三相繞組主要有星形連接和三角形連接兩種。我國規定同一鐵芯柱上的高、低壓繞組為同一相繞組，并采用相同的字母符號位端頭標記。（1）星形連接以高壓繞組星形連接為例，其接線圖及電動勢相量圖如圖2-17所示。（a）Y接法的三相繞組（b）電動勢相量圖圖2-17Y接法的三相繞組及電動勢相量圖在如圖所示正方向前提下，有；；。（2）三角形連接三角形接法有兩種，一種是右向三角形，另一種是左向三角形，見圖2-18及2-19。（a）右向三角形接法的三相繞組（b）電動勢相量圖圖2-18右向三角形接法三相繞組及電動勢相量圖以低壓繞組右向三角形連接（d連接）為例，其接線及電動勢相量圖如圖2-19所示。在（a）圖所規定的正方向下，有，，。（a）左向三角形接法繞組（b）電動勢相量圖圖2-19左向三角形接法三相繞組及電動勢相量圖以低壓繞組左向三角形連接（d連接）為例，其接線及電動勢相量圖如圖2-19所示。在（a）圖所規定的正方向下，有，，。5.三相變壓器的連接組別三相變壓器的連接組，是由表示高、低壓繞組連接法及其對應線電動勢相位關系的組號這兩部分組成。高、低壓繞組對應線電動勢的相位關系，可用相位差角表示，高、低壓繞組的連接法（星形或三角形）不同，相位差也不一樣，但總是的整數倍，仍然可用時鐘字標號來表示對應線電動勢之間的相位差。具體方法是，分別作出高、低壓側電動勢相量圖，選高壓側線電動勢相量作長針，且固定指著時鐘盤面上的“12”，對應的低壓側線電動勢相量作短針，其所指的鐘點數即為連接組標志中的組號。（a）接線圖（b）電動勢相量圖圖2-21Y，d11連接組改變低壓繞組為右向或左向三角形連接，也可改變低壓繞組同極性端或者在保證正相序下改變低壓繞組端頭標記，還可以得到1、3、5、7、9這五個奇數組號。綜上所述，變壓器有很多連接組，為了制造和使用方便及統一，避免因連接組過多造成混亂，以致引起不必要的事故，同時又能滿足工業上的需要，國際規定了一些標準連接組。三相雙繞組電力變壓器的標準連接組有：五種；單相變壓器只有一種。其中符號表示三相繞組為星形接法，并把中點引出箱外。

教案首頁教學主題學習項目變壓器的試驗總學時6學習任務變壓器空載及短路試驗學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1.掌握變壓器的空載試驗和短路試驗方法；2.掌握空載和短路試驗數據分析和計算。技能目標：1.正確進行變壓器的空載試驗和短路試驗；2.根據空載和短路試驗數據，正確計算變壓器參數。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1.變壓器的空載試驗和短路試驗方法；2.空載和短路試驗數據分析和計算。教學難點1.空載和短路試驗數據分析和計算?！菊n前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天什么是變壓器的空載試驗和短路試驗？1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試?！菊n中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min變壓器的空載試驗和短路試驗方法，空載和短路試驗數據的分析和計算。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min變壓器的空載試驗和短路試驗方法，空載和短路試驗數據的分析和計算。1.提出問題：變壓器的空載試驗和短路試驗如何進行？空載和短路試驗數據如何處理。2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺?！菊n后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進空載試驗變壓器的等效參數激磁阻抗Zm和短路阻抗Zk對變壓器的運行性能有直接影響，知道了變壓器的參數，就可繪出等效電路，然后應用等效電路分析計算。對已經制成的變壓器，可以通過空載試驗測出激磁阻抗，短路試驗測出短路阻抗。1.試驗目的通過測量空載電流和及空載功率來計算變比、空載電流百分數、鐵損和激磁阻抗等參數。圖3-1單相變壓器空載試驗接線圖2.試驗方法（1）二次繞組開路；（2）一次繞組加額定電壓；（3）測量此時的輸入功率P0、一次電壓U1和電流I0，即可算出激磁阻抗。3.試驗數據單相變壓器空載試驗接線如圖3-1所示。變壓器二次繞組開路時，一次繞組的空載電流I0即是激磁電流Im。由于一次漏阻抗比激磁阻抗小的多，若將它忽略不計，可得激磁阻抗的大小為（3-1）由于空載電流很小，它在一次繞組電阻中所產生的損耗可以忽略不計，所以空載輸入功率可認為基本上是供給鐵心損耗的（3-2）故激磁電阻應為（3-3）激磁電抗為（3-4）變比為實驗時，電源電壓可加在任何一側，但為了方便和安全起見，常在低壓側加電壓。不過要注意，測出來的各數值，都是加電源一側的量值，如果要得到另一側的相應的數值，應該經過折算。變壓器的短路試驗1.試驗目的為了獲得變壓器的短路參數及滿載時的銅耗，應作變壓器的短路試驗，這里所謂短路是指穩態短路。通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓器的短路電壓百分數、銅損和短路阻抗。2.試驗方法（1）二次繞組短路；（2）一次繞組加可調的低電壓Uk，從0向上緩慢升高電壓，使短路電流達到額定電流；（3）測量此時的一次側電壓Uk、輸入功率PkN（短路損耗）和一次電流Ik。短路試驗時，電壓可加在任一側，但考慮到低壓側加壓電流大選試驗設備有困難，一般均在高壓側加電壓。圖3-3單相變壓器短路試驗接線圖3.試驗數據短路試驗時的輸入功率近似等于變壓器的銅損耗，即（3-5）式（3-5）為一相的短路損耗，也叫負載損耗，如果是三相變壓器，則總的短路損耗（負載損耗）需乘以3。根據上述測得的數值和式（3-5），即可求出變壓器的短路參數（3-6）在作T形等值電路時，可認為由于電阻的大小隨溫度而變，故按國家標準規定應把在室溫下測出的電阻，換算到標準溫度75℃時的數值。對于銅線（3-7）對于鋁線（3-8）式中———試驗時的室溫（℃）；——75℃時的電阻。凡與有關的各量，都應按相應的關系換算到75℃時的值，如75℃時的短路阻抗為（3-9）短路試驗時電源加在哪一側，則從上列各式算出的參數即是折算到哪側的值；如需求另一側的參數值，則應再經過折算。4.短路電壓短路電壓（阻抗電壓），即二次短路、電流為額定值時一次所加的電壓，為短路阻抗與一次額定電流的乘積，即（3-10）短路電壓常以一次額定電壓的百分值表示為（3-11）它的有功分量和無功分量分別為（3-12）（3-13）從式（3-11）可以看出，短路電壓的大小，反映變壓器在額定電流時短路阻抗壓降的大小。短路阻抗對變壓器的運行有很大影響。正常運行時，短路阻抗小一些好，這樣變壓器在負載變化時二次電壓波動??；突然短路故障時，短路阻抗大一些好，可使短路電流減小。一般中、小型變壓器的；大型變壓器的。上述各公式都按一相計算。若是三相變壓器，則必須算出一相的數值再代入公式。如果短路電壓用標么值表示時，它的值與短路阻抗的標么值相等，即。

教案首頁教學主題學習項目異步電動機的選用總學時4學習任務三相異步電動機的原理三相異步電動機的結構三相交流繞組學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1、掌握三相異步電動機的基本結構。2、掌握三相異步電動機的功能及應用場合。3、掌握三相異步電動機的基本工作原理。4、理解轉差率的概念并進行相關計算。5、了解三相異步電動機的銘牌和交流繞組知識。技能目標：1、正確說出三相異步電動機的基本結構。2、正確認識三相交流繞組。3、正確認識三相異步電動機的功能及應用場合。4、正確說出三相異步電動機的基本工作原理。5、正確理解轉差率的概念并進行相關計算。6、正確識讀三相異步電動機的銘牌。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1.三相異步電動機的工作原理；2.三相異步電動機的結構。教學難點1.三相異步電動機的工作原理?！菊n前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天三相異步電動機的用途？1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試?！菊n中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min1.三相異步電動機的基本工作原理；2.三相異步電動機的結構。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min1.三相異步電動機的基本工作原理；2.三相異步電動機的結構；3.三相交流繞組。1.提出問題：三相異步電動機的基本工作原理？三相異步電動機的主要結構？三相交流繞組特點？2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺。【課后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進三相異步電動機的結構三相異步電動機在結構上主要由兩大部分組成，即靜止部分和轉動部分。靜止部分稱為定子，轉動部分稱為轉子。定子、轉子之間留有很小的氣隙，一般為0.2～2mm。此外，還有機座、端蓋、軸承、接線盒、風扇等其他部分。異步電動機根據轉子繞組的不同結構形式，可分為籠型(鼠籠型)和繞線型兩種。1.定子定子主要由定子鐵芯、定子繞組和機座三部分組成。（1）定子鐵芯：是電動機磁路的一部分，為減少鐵芯損耗，一般由0.5mm厚的導磁性能較好的硅鋼片疊壓成整體后，安放在機座內，疊片間經過絕緣處理。中小型電動機的定子鐵芯和轉子鐵芯都采用整圓沖片。（2）定子繞組：是電動機的電路部分，其作用是通入三相交流電后產生旋轉磁場。小型異步電機的定子繞組是用高強度漆包圓銅線或鋁線繞制而成，大型異步電機的導線截面較大，采用矩形截面的銅線或鋁線制成線圈，再嵌入定子鐵芯槽內。三相異步電動機的定子繞組通常有六根出線頭，根據電動機的容量和需要可選擇星形聯接或三角形聯接。（3）機座：其作用是固定和支撐定子鐵芯及端蓋，因此，機座應有較好的機械強度和剛度。中小型電動機一般用鑄鐵機座，大型電動機的機座則用鋼板焊接而成。2.轉子轉子主要由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸三部分組成。整個轉子靠端蓋和軸承支撐。轉子鐵芯是電動機磁路的一部分，一般也用0.5mm厚的硅鋼片疊壓成整體的圓柱形套裝在轉軸上。轉子鐵芯疊片沖有嵌放轉子繞組的槽，如圖5-4所示。異步電動機的轉子繞組分為籠型轉子和繞線型轉子兩種。（1）籠型轉子籠型轉子繞組如圖5-5、圖5-6，在轉子鐵芯的每一個槽中插入一根裸導條，在鐵芯兩端分別用兩個短路環把導條連接成一個整體，形成一個自身閉合的多相短路繞組。如果去掉鐵芯，繞組的外形就像一個“鼠籠”，所以稱為籠型轉子。其構成的電動機稱為籠型異步電動機。中小型異步電動機的籠型轉子一般都采用鑄鋁材料?；\型轉子繞組的相數、極數、繞組系數和轉子磁動勢與普通對稱三相繞組差別很大。（2）繞線型轉子繞線式轉子繞組是與定子繞組相似的三相對稱繞組，三相繞組尾端在內部接成星形，三相首端由轉子軸中心引出接到滑環上，再經一套電刷引出來與外電路相連，如果跟外電阻相接還可以改善電動機的起動和調速性能。三相異步電動機的原理1.基本工作原理以籠型異步電動機為例來分析，在異步電動機的定子鐵芯槽里嵌放著對稱的三相繞組，轉子是一個閉合的多相對稱的籠型轉子轉子繞組，如圖5-9所示。圖5-9三相異步電動機工作原理圖當異步電動機定子三相對稱繞組中通入三相對稱的電流時，就會產生一個以同步轉速旋轉的圓形旋轉磁場。而轉子是靜止的，轉子與定子旋轉磁場之間有相對運動，轉子導體因切割定子旋轉磁場而產生感應電動勢。因為轉子繞組是閉合的短路繞組，故轉子繞組內有感應電流流過。轉子載流導體在定子旋轉磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉矩，驅使電動機轉子轉動。2.轉差率轉差率是異步電動機的一個重要參數，定義為同步轉速與轉子轉速之差再與同步轉速的比值，用字母表示（5-2）由（5-2）可知當轉子靜止時，，轉差率；當轉子轉速接近同步轉速(空載運行)時，，此時轉差率，由此可見，作為異步電動機，轉差率在0＜s＜1范圍內變化。在額定工作狀態下，轉差率的數值很小，一般在0.01～0.06之間，即異步電動機的轉速很接近同步轉速。3.異步電機的運行狀態異步電動機的轉差率在0～1之間變化。根據轉差率的大小和正負，可得出異步電機有三種運行狀態。異步電機可以作為電動機運行，也可以作為發電機運行，還可以運行于電磁制動狀態。一般情況下，異步電機多作為電動機運行。而電磁制動狀態則是異步電動機在完成某一生產過程中出現的短時運行狀態。例如，起重機下放重物時，為了安全、平穩，需限制下放速度，此時應使異步電動機短時處于電磁制動狀態。至于異步發電機一般不使用，有時也用于農村小型水電站和風力發電站中。（a）電磁制動（b）電動機（c）發電機圖5-10異步電動機的三種運行狀態三相交流繞組1.繞組繞制原則（1）每相繞組的阻抗要求相等，即每相繞組的匝數、形狀都是相同的；（2）在導體數目一定的情況下，爭取獲得較大的電動勢和磁動勢，并使它們力求接近正弦波；（3）要有一定的絕緣強度和機械強度，散熱條件要好；（4）端部連線盡可能短，以節省用銅量、制造、維修方便。2.三相單層繞組單層繞組在每個槽內只安放一個線圈邊，而一個線圈有兩個線圈邊，所以一臺單層繞組的電動機定子總的線圈數等于總槽數的一半。（1）單層鏈式繞組單層鏈式繞組由形狀、幾何尺寸和節距相同的線圈連接而成，整個外形如長鏈。設，，其單層鏈式繞組A相展開圖如圖5-13。（2）單層交叉式繞組單層交叉式繞組由線圈數和節距不相同的兩種線圈組構成，同一組線圈的形狀、幾何尺寸和節距均相同，各線圈組的端部互相交叉。設，，其單層鏈式繞組A相展開圖如圖5-14。（3）單層同心式繞組同心式繞組由幾個幾何尺寸和節距不等的線圈連成同心形狀的線圈組構成。交流繞組的感應電動勢與磁動勢1.定子繞組的感應電動勢異步電動機氣隙中的磁場旋轉時，定子繞組切割旋轉磁場將產生感應電動勢，每相定子繞組的基波感應電動勢為：（5-5）2.轉子繞組的感應電動勢同理可得轉子轉動時每相轉子繞組的基波感應電動勢為：(5-6)3.交流繞組的磁動勢（1）單相脈振磁動勢一相交流繞組的基波磁動勢就是該繞組在一對磁極下的線圈組所產生的基波磁動勢的疊加，若每相電流為，則有：(5-7)（2）單相脈振磁動勢的分解(5-8)（3）三相旋轉磁動勢由三個單相脈振磁動勢合成的磁動勢數學表達式如下(5-9)

教案首頁教學主題學習項目異步電動機的選用總學時4學習任務三相交流繞組單相異步電動機學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1、理解三相交流繞組的特點和繞制原則。2、掌握定子繞組和轉子繞組的感應電動勢。3、掌握單相繞組和三相繞組的磁動勢。4、掌握單相異步電動機的轉矩特性。5、掌握單相異步電動機的起動方法。技能目標：1、正確說出三相交流繞組的特點和繞制原則。2、正確說出定子繞組和轉子繞組的感應電動勢。3、正確認識單相繞組和三相繞組的磁動勢。4、正確認識單相異步電動機的轉矩特性。5、正確說出單相異步電動機的起動方法。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1、三相交流繞組的特點和繞制原則。2、定子繞組和轉子繞組的感應電動勢。教學難點1、單相繞組和三相繞組的磁動勢?！菊n前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天三相交流繞組特點？1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試?！菊n中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min1.三相交流繞組特點；2.定子繞組和轉子繞組的感應電動勢和磁動勢；3.單相異步電動機結構和原理。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min1.三相交流繞組特點；2.定子繞組和轉子繞組的感應電動勢和磁動勢；3.單相異步電動機結構和原理。1.提出問題：1.三相交流繞組具有什么特點？2.定子繞組和轉子繞組的感應電動勢和磁動勢如何表示3.單相異步電動機結構和原理？2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺。【課后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進

教案首頁教學主題學習項目異步電動機的選用總學時6學習任務單相異步電動機三相異步電動機的空載運行學時2授課地點教室參考教材教學目標知識目標：1、理解單相異步電動機基本原理。2、掌握三相異步電動機空載運行時的電磁關系電動勢平衡方程。3、掌握三相異步電動機空載運行時的等效電路。技能目標：1、正確理解單相異步電動機原理。2、正確寫出三相異步電動機空載運行時的電動勢平衡方程。3、正確畫出三相異步電動機空載運行時的等效電路。素質目標：1.培養團隊協作能力、溝通與交流的能力；2.培養學生勤于思考、做事認真的良好作風；3.培養學生分析問題、解決問題的能力。學情分析1.學生已經學習了《電工技術應用》、《電子電路的分析與制作》等課程，具備電電路分析的基本知識、技能，熟悉常用的電子元器件，具備一定的專業基礎知識、技能，為本次課的教學奠定了基礎。2.學生已經熟悉了水利終身學習平臺和超星學習通的基本使用；3.學生剛接觸電機這個新鮮事物，有一定的學習興趣。教學方法講授法、任務驅動法、小組討論法、小組匯報法教學手段多媒體設備教學重點1、三相異步電動機空載運行時的電磁關系。2、三相異步電動機空載運行時的等效電路。教學難點1、三相異步電動機空載運行時的等效電路?！菊n前導學】教學環節教學內容教師活動學生活動知識儲備提前1-2天三相異步電動機空載運行特點？1.下發學習任務；2.收集課前學習情況。1.認領學習任務；2.網絡平臺學習；3.完成課前學習測試。【課中助學】教學環節教學內容教師活動學生活動任務布置5min1.單相異步電動機的原理；2.三相異步電動機空載運行時的電動勢平衡方程；3.三相異步電動機空載運行時的等效電路。1.學習通發起簽到；2.小結課前學習情況；3.布置課中學習內容。1.簽到；2.分享課前學習成果。任務準備40min1.單相異步電動機的原理；2.三相異步電動機空載運行時的電動勢平衡方程；3.三相異步電動機空載運行時的等效電路。1.提出問題：1.單相異步電動機的原理？2.三相異步電動機空載運行時具有什么樣的電動勢平衡方程？3.怎么畫三相異步電動機空載運行時的等效電路？2.評價學生成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務實施40min講解及討論1.教師講解；2.學生討論；3.評價學生學習成果，小結。1.分組討論，獲取最佳答案；2.展示成果。任務考評5min教學總結總結本次課學習內容，點評學習情況。歸納總結，查漏補缺?！菊n后拓展】教學內容教師活動學生活動任務拓展鞏固知識點布置作業完成作業【課后反思】優點改進單相異步電動機1.結構單相異步電動機結構由定子和轉子兩部分組成，定子部分由機座，定子鐵芯，定子繞組，端蓋等組成。除罩極式單相異步電動機的定子具有凸出的磁極外，其余各類單相異步電動機定子與普通三相異步電動機相似。轉子部分主要由轉子鐵芯，轉子繞組組成，現簡要介紹如下。2.轉矩特性當單相異步電動機的工作繞組接通單相正弦交流電源后，便產生一個脈動磁場，雙旋轉磁場理論認為脈動磁場是由兩個幅度相同、轉速相等、旋轉方向相反的旋轉磁場合成。這里我們把與轉子旋轉方向相同的稱為正向旋轉磁場，用表示；與轉子旋轉方向相反的稱為反向旋轉磁場，用表示。與普通三相異步電動機一樣，正向與反向旋轉磁場切割轉子導體，并分別在轉子導體中感應電動勢和電流，產生相應的電磁轉矩，由正向旋轉磁場產生的正向轉矩企圖使轉子沿正向旋轉磁場方向旋轉，而負向旋轉磁場所產生的負向轉矩企圖使轉子沿反向旋轉磁場方向旋轉。與方向相反，單相異步電動機的電磁轉矩為兩者合成產生的有效轉矩。無論是正向轉矩還