电机与电气控制技术教案

第 3、4 课时

课题:

变压器的工作原理和结构

教学目的和要求:

变压器的一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。要求根据电磁感应原理掌握变压器的工作原理、电力变压器的基本结构、电力变压器额定值的计算、了解电力变压器的型号及主要系列。

重点与难点:

重点是变压器的工作原理、电力变压器的额定值的计算。 难点是变压器的工作原理、电力变压器的结构。

教学方法:

以变压器的广泛应用为切入点，以图片和实物为依托，说明其工作原理。绘图说明，简单推正，结论分析，应用介绍。

预复习任务:

完成课后作业

? 变压器：是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同

频率的另一等级电压和电流的设备。

? 作用：变换交流电压、变换交流电流和变换阻抗。

一、变压器的基本工作原理

变压器是在一个闭合的铁心磁路中，套上两个相互独立的、绝缘的绕组，这两个绕组之间只有磁的耦合，没有电的联系，如图1-1所示。

一次绕组（也称原绕组或初级绕组）：接交流电源；其匝数为N1；

二次绕组（也称副绕组或次级绕组）：接负载；其匝数为N2。 当在一次绕组中加上交流电压u1时在一、二次绕组中其感应电动势瞬时值分别为

e1??N1e2??N2d? dteENd? 1?1?1 （1-1） dte2E2N25

二、变压器的应用与分类

1.变压器的应用：变压器能够变换交变电压、变换交变电流、变换阻抗。 2.变压器的种类按用途不同主要分为：

l）电力变压器：供输配电系统中升压或降压用。

2）特殊变压器：如电炉变压器、电焊变压器和整流变压器等。 3）仅用互感器：如电压互感器与电流互感器。 4）试验变压器：高压试验用。 5）控制用变压器：控制线路中使用。 6）调压器：用来调节电压。 三、电力变压器的基本结构

电力变压器主要由铁心、绕组、绝缘套管、油箱及附件等部分组成。以油浸式电力变压器为例其基本结构如图1－2所示。

1.铁心

铁心是变压器的磁路部分，是绕组的支撑骨架。铁心由心柱和磁轭两部分组成，铁心用厚度为0.35mm，表面涂有绝缘漆的热轧硅钢片或冷轧硅钢片叠装而成。 2.绕组

绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压统组。 3.绝缘套管

绝缘套管是变压器绕组的引出装置，将其装在变压器的油箱上，实现带电的变压器绕组引出线与接地的油箱之间的绝缘。 4.油箱及其附件

油箱安装变压器的铁心与绕组。变压器油起绝缘和冷却作用。

电力变压器附件还有安全气道、测温装置、分接开关、吸湿器与油表等。

四、电力变压器的额定值与主要系列 1.额定值

(1)额定容量SN :指的是变压器的视在功率，单位为V·A或kV·A。 a.单相变压器的额定容量为:SN=UN1IN1=UN2IN2 （1－2） b.三相变压器的容量为:SN=3UN1IN=3 UN2IN2 （1－3） (2)额定电压U1N和U2N

UN1为一次侧绕组额定电压，它是根据变压器的绝缘强度和允许发热条件而规定的一次绕组正常工作电压值。 UN2为二次绕组额定电压，它是当一次绕组加上额定电压，二次绕组的空载电压值。 对于三相变压器，额定电压值指的是线电压，单位为V或kV。

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(3)额定电流IN1和IN2 :额定电流是根据允许发热条件所规定的绕组长期允许通过的最大电流值，单位是A或KA。

IN1是一次绕组的额定电流；

IN2是二次绕组的额定电流。对于三相变压器，额定电流是指线电流。 额定频率f

我国规定的标准工业用电频率为50HZ。 ．电力变压器的型号及主要系列

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(4)2

第 5、6 课时

课题:

单相变压器的空载运行

教学目的和要求:

掌握单相变压器的空载运行特性。

重点与难点:

重点是空载运行时电动势平衡方程式,空载电流的作用。 难点是变压器空载运行时的相量图。 教学方法:

绘图说明，简单推正，结论分析。

预复习任务:

复习电工基础相关知识,题解正弦量的正方向的规定。

变压器的空载运行是指变压器的一次绕组接在额定电压的交流电源上，而二次统组开路时的工作情况，如图1-4所示。

一、空载运行时各物理量正方向的规定

正弦量的正方向通常规定如下：

1）电源电压U正方向与其电流I正方向采用关联方向，即两者正方向一致。 2）绕组电流I产生的磁通势所建立的磁通φ，这二者的正方向符合右手螺旋定则。

3）由交变磁通φ产生的感应电动势产，二者的正方向符合右手螺旋定则，即它的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。

由上述规定，在图l-4中标出各电压、电流、磁通、感应电动势的正方向如图中所示。

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