第一篇：變壓器電子教案

第2章

變壓器

教學(xué)要求

掌握變壓器基本工作原理及運(yùn)行特性，會(huì)用等效電路和相量圖分析求解變壓器電路；掌握等效電路參數(shù)的測(cè)定方法。

教學(xué)重點(diǎn)

變壓器工作原理以及空載運(yùn)行時(shí)的特性。

教學(xué)難點(diǎn)

變壓器電路的等效方法、等效原則及等效電路的基本方程式。

課時(shí)安排

本章安排10課時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)2課時(shí)。

教學(xué)大綱

2.1 變壓器概述

2.1.1 變壓器的基本工作原理 2.1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 1.鐵芯 2.繞組

3.油箱和冷卻裝置 4.保護(hù)裝置

2.1.3 變壓器的分類及額定參數(shù) 1.變壓器的分類 2.變壓器的額定參數(shù)

2.2 單相變壓器的空載運(yùn)行

2.2.1 單相變壓器空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 1.參考方向的規(guī)定

2.空載運(yùn)行時(shí)的物理情況 3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和空載電流

2.2.2 單相變壓器空載時(shí)的平衡方程、等效電路和相量圖 1.電動(dòng)勢(shì)平衡方程 2.等效電路和相量圖

2.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行

2.3.1 單相變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 2.3.2 單相變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式 1.磁動(dòng)勢(shì)平衡方程 2.電動(dòng)勢(shì)平衡方程

2.3.3 變壓器的繞組折算、等效電路及相量圖 1.繞組折算 2.等效電路

3.等效電路的簡(jiǎn)化 4.相量圖 2.3.4 變壓器的效率及損耗 1.變壓器的效率 2.變壓器的損耗

2.4 三相變壓器

2.4.1 三相變壓器的磁路系統(tǒng) 1.組式磁路 2.心式磁路

2.4.2 三相變壓器的接法 1.同名端的判別

2.三相變壓器繞組的接法 3.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別

2.5 其他用途的變壓器

2.5.1 自耦變壓器 2.5.2 儀用互感器 1.電流互感器 2.電壓互感器

主要概念

電磁感應(yīng)、額定容量、額定溫升、磁通、相量圖、損耗、同名端、聯(lián)結(jié)組別、互感器等。

第二篇：變壓器 教案

5.4 變壓器（人教版3—2）

一、教學(xué)目標(biāo)

1．了解變壓器的構(gòu)造及理解變壓器的工作原理

2．探究變壓器的匝數(shù)與線圈兩端的電壓的關(guān)系并能用它解決基本問題

3．明白理想變壓器是忽略了變壓器的能量損失，它的輸出功率等于輸入功率 4．從探究“匝數(shù)與電壓關(guān)系”全過(guò)程指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思想與方法

二、教學(xué)重點(diǎn)

1．探究變壓器的匝數(shù)與線圈兩端的電壓的關(guān)系并能用它解決基本問題

2．從電磁感應(yīng)的角度和能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度深刻理解變壓器的工作原理

三、教學(xué)難點(diǎn)

1．“探究變壓器的匝數(shù)與線圈兩端的電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。2．從能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度理解變壓器的工作原理

四、教具、學(xué)具準(zhǔn)備

學(xué)生電源、可拆變壓器、實(shí)物投影儀、多用電表、小燈泡、單刀雙擲開關(guān)

五、過(guò)程與方法

觀察現(xiàn)象—進(jìn)行猜想—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—進(jìn)行分析—得出結(jié)論—指導(dǎo)實(shí)踐（認(rèn)識(shí)變壓器在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，感受它的價(jià)值

六、教學(xué)過(guò)程

（一）預(yù)習(xí)指導(dǎo) 1．復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容

（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件及種類（2）法拉第電磁感應(yīng)定律及其表達(dá)式（3）探究實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)思想及基本步驟（4）交流電的特點(diǎn)（5）渦流的特點(diǎn)及利與弊 2．預(yù)習(xí)需要解決的問題（1）變壓器的構(gòu)造（2）變壓器的工作原理

（3）本節(jié)課實(shí)驗(yàn)的目的是什麼？需要哪些器材？需要記錄哪些數(shù)據(jù)？為此需 要設(shè)計(jì)什麼樣的表格？過(guò)程中需要注意什麼事項(xiàng)？

（二）創(chuàng)設(shè)意境，激發(fā)興趣 學(xué)生觀察：直流電路中S閉和后燈泡L的亮暗

學(xué)生思考：把兩個(gè)沒有用導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯,一個(gè)線圈連到 交流電源上, 另一個(gè)線圈與燈泡構(gòu)成閉合回路。猜想:接通交流電源開關(guān)S,燈泡L回發(fā)光嗎?(鼓勵(lì)學(xué)生敢于說(shuō)出自己的想法)教師演示:實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn),回逆前面的猜想,教師演示,驗(yàn)證猜想。教師提問:你的猜想是正確的,能說(shuō)出你的依據(jù)嗎?

教師點(diǎn)撥:閉合S,由于電流的大小、方向在不斷變化，在鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)

也不斷變化，這個(gè)變化的磁場(chǎng)也通過(guò)與燈泡L相連線圈，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以兩線圈之間沒有導(dǎo)線相連，燈泡中也有電流通過(guò)，從而發(fā)光。

學(xué)生猜想：那么產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈兩端電壓與線圈匝數(shù)有什么關(guān)系？(猜想需要在知道一些知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。)〔誘思導(dǎo)學(xué)1〕: 變壓器的構(gòu)造:(翻閱課本,結(jié)合手中的可拆變壓器自主完成)

(1)閉合鐵芯(2)兩個(gè)線圈

a:原(初級(jí))線圈 b:副(次級(jí))線圈

〔誘思導(dǎo)學(xué)2〕: 變壓器的工作原理:互感現(xiàn)象 〔誘思導(dǎo)學(xué)3〕: 變壓器的符號(hào)

思考提問:根據(jù)前面觀察到的現(xiàn)象及對(duì)變壓器原理的理解,你認(rèn)為線圈兩端電壓與線圈的匝數(shù)有什么關(guān)系?(學(xué)生合作研討與交流)(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1保持原線圈的匝數(shù)及其兩端電壓不變,改變副線圈的匝數(shù)及其兩端電壓不變,研究其對(duì)副線圈兩端電壓的影響。

2保持原線圈兩端電壓和副線圈匝數(shù)不變, 研究其對(duì)副線圈兩端電壓的影響。(2)實(shí)驗(yàn)器材: 學(xué)生電源、可拆變壓器、多用電表、導(dǎo)線若干、單刀雙擲開關(guān)(3)實(shí)驗(yàn)步驟: 1畫出原理圖并要標(biāo)出原副線圈的匝數(shù)及原線圈所加電壓值。2依據(jù)原理圖連接實(shí)物圖

3將單刀雙擲開關(guān)瓣向a,并將交流電壓值和連入電路的原線圈的匝數(shù)記入表格。

〔誘思導(dǎo)學(xué)4〕:電壓與匝數(shù)的關(guān)系

教師提問:讓部分同學(xué)上臺(tái)出們觸摸實(shí)驗(yàn)中變壓器,說(shuō)出感覺。請(qǐng)問能說(shuō)出發(fā)生該現(xiàn)象的原因嗎？

〔誘思導(dǎo)學(xué)5〕:理想變壓器：無(wú)能量損失的變壓器，它的輸出功率等于輸入功率。

〔誘思導(dǎo)學(xué)6〕:應(yīng)用(翻閱課本自主進(jìn)行后教師點(diǎn)評(píng))

七、小結(jié)

本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容： 1.變壓器主要由鐵芯和線圈組成.2.變壓器可改變交變電的電壓和電流，利用了原副線圈的互感現(xiàn)象.3.理想變壓器：忽略一切電磁損耗，有 P出=P入

八、作業(yè)（PPT）

九、板書設(shè)計(jì)

一、變壓器的構(gòu)造

1.構(gòu)造（1）原線圈（2）副線圈（3）閉合鐵芯 2.示意圖

3.種類（1）升壓變壓器（2）降壓變壓器

二、電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)

三、電壓與匝數(shù)

四、電流與匝數(shù)

十、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)

1．理想變壓器的原、副線圈中一定相同的物理量有(ABC)A．交流電的頻率

B．磁通量的變化率 C．功率 D．交流電的峰值

BC

3、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比 n1:n2=4:1 ,當(dāng)導(dǎo)體棒在 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí),圖中電流表A1的示數(shù) 12mA,則電流表A2的示數(shù)為(B)A．3mA B．0 C．48mA D．與負(fù)載R的值有關(guān)

4．對(duì)理想變壓器，下列說(shuō)法中正確的是(AB)A．原線圈的輸入功率，隨著副線圈的輸出功率增大而增大 B．原線圈的輸入電流，隨副線圈的輸出電流增大而增大 C．原線圈的電流，不隨副線圈的輸出電流變化而變化 D．當(dāng)副線圈的電流為零時(shí)，原線圈的電壓也為零

第三篇：變壓器教案

第四節(jié) 變壓器

●本節(jié)教材分析

變壓器是交變電路中常見的一種電器設(shè)備，也是遠(yuǎn)距離輸送交流電不可缺少的裝置.在講解變壓器的原理時(shí)，要積極引導(dǎo)學(xué)生從電磁感應(yīng)的角度說(shuō)明：原線圈上加交流電壓產(chǎn)生交流電流，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，副線圈中產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)，副線圈相當(dāng)于交流電源對(duì)外界負(fù)載供電.要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)，從能量轉(zhuǎn)換的角度看，變壓器是把電能通過(guò)磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后一般電壓、電流都發(fā)生了變化.有的學(xué)生認(rèn)為變壓器鐵芯是帶電的.針對(duì)這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，可讓學(xué)生根據(jù)電磁感應(yīng)原理，經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考了解到變壓器鐵芯并不帶電，鐵芯內(nèi)部有磁場(chǎng)（鐵芯外部磁場(chǎng)很弱）.要讓學(xué)生明白，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ).要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上理解互感現(xiàn)象.這里的關(guān)鍵是明白原線圈和副線圈有共同的鐵芯，穿過(guò)它們的磁通量和磁通量變化時(shí)刻都是相同的.因而，其中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比只與匝數(shù)有關(guān).這樣，原副線圈的匝數(shù)不同，就可以改變電壓了.要使學(xué)生明白，理想變壓器是忽略了變壓器中的能量損耗，它的輸出功率與輸入功率相等，這樣才得出原、副線圈的電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系.在解決有兩個(gè)副線圈的變壓器的問題時(shí)，不做統(tǒng)一的要求，不必急于去分析這類問題，對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，可引導(dǎo)他們進(jìn)行分析討論.變壓器在生產(chǎn)和生活中有十分廣泛的應(yīng)用.課本中介紹了一些，教學(xué)中可根據(jù)實(shí)際情況向?qū)W生進(jìn)行介紹，或看掛圖、照片、實(shí)物或參觀，以開闊學(xué)生眼界，增加實(shí)際知識(shí).●教學(xué)目標(biāo)

一、知識(shí)目標(biāo)

1.知道變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器，理解變壓器的工作原理。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，電流與匝數(shù)的關(guān)系，了解理想化模型在物理學(xué)研究中的重要性。.3了解變壓器在生活中的應(yīng)用。.二、技能目標(biāo)

1.用電磁感應(yīng)去理解變壓的工作原理，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力.2.講解理想變壓器使學(xué)生了解建立物理模型的意義.（抓主要因素，忽略次要因素，排除無(wú)關(guān)因素）

三、情感態(tài)度目標(biāo)

1.使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的.2.培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.●教學(xué)重點(diǎn)

變壓器工作原理.●教學(xué)難點(diǎn)

變壓器是如何將原線圈的電能傳輸給副線圈的.●教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)探究、演繹推理.●教學(xué)用具

可拆變壓器、交流電壓表、交流電流表、燈泡、自耦變壓器、調(diào)壓器、導(dǎo)線等.●課時(shí)安排 1 課時(shí)

●教學(xué)過(guò)程

一、引入新課

［師］在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要改變交流的電壓.大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流，電壓有幾萬(wàn)伏，而遠(yuǎn)距離輸電卻需要高達(dá)幾十萬(wàn)伏的電壓.各種用電設(shè)備所需的電壓也各不相同.電燈、電飯煲、洗衣機(jī)等家用電器需要220 V的電壓，機(jī)床上的照明燈需要36 V的安全電壓.一般半導(dǎo)體收音機(jī)的電源電壓不超過(guò)10 V，而電視機(jī)顯像管卻需要10000 V以上的高電壓.交流便于改變電壓，以適應(yīng)各種不同需要.變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備.這節(jié)課我們學(xué)習(xí)變壓器的有關(guān)知識(shí).二、新課教學(xué) 1.變壓器原理

［師］出示可拆變壓器，引導(dǎo)學(xué)生觀察，變壓器主要由哪幾部分構(gòu)成？

［生］變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成.一個(gè)線圈跟電源連接，叫原線圈（初級(jí)線圈），另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接，叫副線圈（次級(jí)線圈）.兩個(gè)線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的.鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成.［師］畫出變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)，如下圖所示：

［演示］將原線圈接照明電源，交流電壓表接到不同的副線圈上，觀察交流電壓表是否有示數(shù)？

［生］電壓表有示數(shù)且示數(shù)不同.［師］變壓器原、副線圈的電路并不相同，副線圈兩端的交流電壓是如何產(chǎn)生的？請(qǐng)同學(xué)們從電磁感應(yīng)的角度去思考.［生］在原線圈上加交變電壓U1，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量.這個(gè)交變磁通量既穿過(guò)原線圈，也穿過(guò)副線圈，在原、副線圈中都要引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).如副線圈是閉合的，在副線圈中就產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中同樣引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的.［師］物理上把原副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象.互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ).［生］變壓器的鐵芯起什么作用？

［師］如果無(wú)鐵芯，并排放置的原副線圈也發(fā)生互感現(xiàn)象，但原副線圈所激發(fā)的交變磁場(chǎng)的磁感線只有一小部分穿過(guò)對(duì)方，漏失的磁感線不會(huì)在原副線圈中傳送電能.如有鐵芯，由于磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯內(nèi)部，大大提高了變壓器的效率.［生］原副線圈中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小跟什么有關(guān)系？ ［師］與線圈中磁通量變化率及線圈匝數(shù)成正比.師生共同活動(dòng)：

1． 實(shí)驗(yàn)探究得出理想變壓器得變比關(guān)系 2． 推導(dǎo)理想變壓器的變壓比公式.設(shè)原線圈的匝數(shù)為N1，副線圈的匝數(shù)為N2，穿過(guò)鐵芯的磁通量為Φ，則原副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為

E1=N1Δ?

1ΔtΔ?2 ΔtE2=N2在忽略漏磁的情況下，ΔΦ1=ΔΦ2，由此可得

E1N1 ?E2N2在忽略線圈電阻的情況下，原線圈兩端的電壓U1與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1相等，則有U1=E1；副線圈兩端的電壓U2與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2相等，則有U2=E2.于是得到

U1N1 ?U2N2［師］請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，回答下列問題：（1）什么叫理想變壓器？（2）什么叫升壓變壓器？（3）什么叫降壓變壓器？

（4）電視機(jī)里的變壓器和復(fù)讀機(jī)里的變壓器各屬于哪一類變壓器？

［生1］忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器，叫做理想變壓器.［生2］當(dāng)N2＞N1時(shí)，U2＞U1，這樣的變壓器叫升壓變壓器.［生3］當(dāng)N2＜N1時(shí)，U2＜U1，這樣的變壓器叫降壓變壓器.［生4］電視機(jī)里的變壓器將220 V電壓升高到10000 V以上屬升壓變壓器；復(fù)讀機(jī)的變壓器將220 V電壓降到6 V，屬于降壓變壓器.［師］理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率有什么關(guān)系？ ［生］P出=P入

［師］若理想變壓器只有一個(gè)副線圈，則原副線圈中的電流I1與I2有什么關(guān)系？ ［生］據(jù)P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得： U2I2=U1I1

則：I1U2N2 ??I2U1N1［師］繞制原副線圈的導(dǎo)線粗細(xì)一樣嗎？

［生］粗細(xì)不一樣.高壓線圈匝數(shù)多而通過(guò)的電流小，用較細(xì)的導(dǎo)線；低壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大，用較粗的導(dǎo)線.2.幾種常見的變壓器

［師］變壓器的種類很多，請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，了解幾種常見的變壓器，并回答下列問題：

（1）自耦變壓器有何特點(diǎn)？

（2）自耦變壓器如何作升壓變壓器？又如何作降壓變壓器？（3）互感器分為哪幾類？

（4）電壓互感器的作用是什么？（5）電流互感器的作用是什么？

［生1］自耦變壓器只有一個(gè)線圈，滑動(dòng)頭位置變化時(shí)，輸出電壓會(huì)連續(xù)發(fā)生變化.［生2］若把整個(gè)線圈作副線圈，線圈的一部分作原線圈，為升壓變壓器；若把線圈的一部分作副線圈，整個(gè)線圈作原線圈，為降壓變壓器.［生3］互感器分為兩類，即電壓互感器和電流互感器.［生4］電壓互感器用來(lái)把高電壓變成低電壓.它的原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表，根據(jù)電壓表測(cè)得的電壓U2和變壓比，就可以算出高壓電路中的電壓.［生5］電流互感器用來(lái)把大電流變成小電流.它的原線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中，副線圈上接入交流電流表.根據(jù)電流表測(cè)得的電流I2和變流比，可以算出被測(cè)電路中的電流.三、小結(jié)

本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容： 1.變壓器主要由鐵芯和線圈組成.2.變壓器可改變交變電的電壓和電流，利用了原副線圈的互感現(xiàn)象.3.理想變壓器：忽略一切電磁損耗，有 P輸出=P輸入

U1N1IN

1?2 ?U2N2I2N14.日常生活和生產(chǎn)中使用各種類型的變壓器，但它們遵循同樣的原理.四、作業(yè)（略）

五、板書設(shè)計(jì)

六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)

1.理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1, 如圖所示.在原線圈中輸入交變電壓，其瞬時(shí)表達(dá)式為U1=2202sin(100πt)V，在副線圈兩端接入一燈泡和一只交流電壓表，下面說(shuō)法正確的是

A.電壓表的示數(shù)220 V B.電壓表的指針周期性左右偏轉(zhuǎn) C.輸出交變電壓頻率減為5 Hz D.燈泡承受電壓的最大值是220 V 2.（1993年全國(guó)）如圖所示，一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線ab和cd（匝數(shù)都為n1），ef和gh（匝數(shù)都為n2）組成，用I1和U1表示輸入電流和電壓，I2和U2表示輸出電流和電壓.在下列四種連接中，符合U1nIn?11?2的是 U2n2,I2n1

A.b與c連接，以a、d為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端 B.b與c相連，以a、d為輸入端；e與g相連，f與h相連為輸出端 C.a與c相連，b與d相連為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端 D.a與c相連，b與d相連為輸入端；e與g相連，f、h相連為輸出端

3.如圖所示的理想變壓器供電線路中，若將開關(guān)S閉合，電流表A1的示數(shù)將_______，電流表A2的示數(shù)將_______，電流表A3的示數(shù)將_______，電壓表V1的示數(shù)將_______，電壓表V2將_______.（不考慮輸電線電壓損耗）

4.如圖，在a、b兩端與e、f兩端分別加上220 V交流電壓時(shí)，測(cè)得c、d間與g、h間電壓均為110 V，若分別在c、d間與g、h間加110 V電壓，則a、b間與e、f間電壓分別為

A.220 V，220 V

B.220 V，110 V C.110 V，110 V

D.220 V，0 5.在繞制變壓器時(shí)，將兩個(gè)線圈繞在如圖變壓器鐵芯的左右兩臂上，當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂.已知線圈1、2的匝數(shù)比N1∶N2=2∶1，在不接負(fù)載情況下

A.當(dāng)線圈1輸入電壓220 V時(shí)，線圈2輸出110 V B.當(dāng)線圈1輸入電壓220 V時(shí)，線圈2輸出電壓55 V C.當(dāng)線圈2輸入電壓110 V時(shí)，線圈1輸出電壓220 V D.當(dāng)線圈2輸入電壓110 V時(shí)，線圈1輸出電壓110 V 參考答案： 1.A 2.AD

3.V1、V2均不變，A1變大，A2不變，A3變大 4.B 5.D

●備課資料

理想變壓器與實(shí)際變壓器

理想變壓器是對(duì)實(shí)際變壓器作理想化處理后得到的結(jié)果.中學(xué)物理教材對(duì)變壓器的討論，都是在理想化基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即認(rèn)為變壓器線圈電阻為零，磁通量全部集中在鐵芯中以及變壓器運(yùn)行時(shí)內(nèi)部損耗忽略不計(jì).由此導(dǎo)出原、副繞組的電壓平衡方程：U1=E1，U2=E2；電壓關(guān)系：U1N1IN;電流關(guān)系：1?2和功率傳輸關(guān)系：P1=P2.?U2N2I2N1上述關(guān)系基本上反映了變壓器的運(yùn)行規(guī)律，但理想變壓器與實(shí)際變壓器存在一定的差距，在某些條件下，這種差距還相當(dāng)大，以致個(gè)別公式并不適用.下面從四個(gè)方面作進(jìn)一步分析.（1）原、副繞組的電壓平衡方程

實(shí)際變壓器考慮了線圈電阻以及漏磁通的影響，因此其電壓平衡方程為：

空

載

時(shí)；

負(fù)

載

運(yùn)

行

時(shí)

.式中R1、X1和R2、X2分別為原副繞組的電阻和漏電抗，I0為空載電流，U20為副邊開路電壓.??

由于電流I1（I0）在R1、X1上的壓降與主磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1相比數(shù)值很小，可以忽略，故有U1=-E1.同理，如將I2在R2和X2上產(chǎn)生的壓降忽略，則在空載和負(fù)載下，均有U2=E2.僅考慮數(shù)值大小，我們就得到了理想變壓器的電壓平衡方程：U1=E1，U2=E2.不過(guò)從下面的分析可知，U2=E2的處理是近似的.（2）原、副繞組的電壓關(guān)系式

???????????

對(duì)于實(shí)際變壓器，空載時(shí)有U

1E1,U20=E2，因此

U1U20E1N1=.負(fù)載時(shí)從圖所示E2N2的外特性曲線可知，當(dāng)負(fù)載為電阻性及電感性時(shí)，U2隨I2的增大而下降，并且功率因數(shù)cosφ2愈小，U2下降愈厲害；當(dāng)負(fù)載為電容性時(shí)，U2隨I2的增大而升高，U2≠E2,故

U1≠U2E1N1UN.不過(guò)由于電壓變動(dòng)率一般在5%左右，所以近似認(rèn)為1=1，即理想變壓器的?E2N2U2N2電壓關(guān)系成立.（3）原、副繞組的電流關(guān)系

N2?由磁勢(shì)平衡方程，可得到實(shí)際變壓器原、副繞組的電流關(guān)系：I1?I0?I2.因?yàn)樽?/p>

N1??N2?壓器運(yùn)行在額定負(fù)載時(shí)，I0只占I1的百分之幾，故可略去，即有I1??I2.如只考慮數(shù)

N1???值關(guān)系，則有I1N2，這就是理想變壓器的電流關(guān)系式.?I2N1這里我們要指出，當(dāng)變壓器運(yùn)行在輕載或空載狀態(tài)時(shí)，I1/I2=N2/N1不成立，原因是此時(shí)I0與I1相比，絕對(duì)不可以忽略.（4）功率傳輸關(guān)系及效率 ??

效率曲線

實(shí)際變壓器輸入、輸出功率關(guān)系為P1=PFe+PCu+P2，式中PFe為鐵損，包括磁滯損耗和渦流損耗；PCu為銅損，即電流在線圈電阻上消耗的功率.變壓器的效率η=P1/P2×100%,效率η與輸出功率的關(guān)系如圖所示.如忽略PFe和PCu，則得到理想變壓器功率傳輸關(guān)系：P1=P2和η=100%.由于大型變壓器運(yùn)行在額定值附近時(shí)，效率可達(dá)97%~99.5%，故此時(shí)理想變壓的關(guān)系式均成立.不過(guò)請(qǐng)注意，當(dāng)變壓器在輕載和空載條件下運(yùn)行，其效率是比較低的，也就是此時(shí)P1=P2、η=100%均不成立.

第四篇：變壓器原理教案

變壓器的結(jié)構(gòu)及原理

授課老師：黃易平

復(fù)習(xí)引入

一、電子線路中常見變壓器：電源變壓器、開關(guān)變壓器、耦合變壓器等 新課講授：

一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)： 變壓器主要由：鐵芯、線圈。

1、鐵芯：變壓器的磁路部分

由含硅量5%，厚度0.35mm或0.5mm硅鋼片疊加而成。其特點(diǎn)是在較低的外磁場(chǎng)作用下能產(chǎn)生較高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并隨外磁場(chǎng)的增加磁感應(yīng)強(qiáng)度很快達(dá)到飽和，磁場(chǎng)去掉后，材料磁場(chǎng)基本消失，剩磁很小。由于硅的加入鋼片電阻率增大，渦流損耗降低，不易發(fā)熱且老化現(xiàn)象減小。

2、繞組：變壓器的電路部分

由漆包線繞制而成，分初級(jí)繞組和次級(jí)繞組。

二、變壓器電路符號(hào)：

三、變壓器的種類及作用：

變壓器的種類很多, 有在電力系統(tǒng)中用電力變壓器；有在電子設(shè)備和儀器中常用小功率電源變壓器；有在放大電路中用耦合變壓器起傳遞信號(hào)或進(jìn)行阻抗的匹配。變壓器雖然大小懸殊, 用途各異, 但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理卻是相同的。

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或電信號(hào)的器件, 它具有變換電壓、變換電流和變換阻抗的作用。

四、電磁感應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)（1）：

四、電磁感應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)（2）：

五、電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

1、在線圈中感應(yīng)電壓的大小方向與線圈中，磁通的大小的變化率成正比。即： E= N ΔΦ/Δt

2、磁通量大小與電流大小成正比,即 NΦ=Li,其中L是電感系數(shù),于是, E=NΔΦ/dt=ΔLi/dt。

3、楞次定律：

當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電流的方向總是要阻礙線圈中原磁通量的變化。

六、PROTUES實(shí)驗(yàn)仿真：驗(yàn)證變壓過(guò)程。

第五篇：變壓器保護(hù)教案

供電一部電力變壓器保護(hù)培訓(xùn)教案

【教學(xué)目的】

1、了解變壓器配備保護(hù)的種類

2、了解變壓器的主要參數(shù)

3、掌握變壓器的巡視內(nèi)容 【教學(xué)過(guò)程】

一、變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)

（1）反映變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低的氣體保護(hù)（瓦斯保護(hù)）。（2）反映變壓器的繞組線引出線相間短路、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路的縱差保護(hù)。

（3）反映變壓器外部相間短路并作為氣體保護(hù)盒差動(dòng)保護(hù)后備的過(guò)電流保護(hù)（或復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)或負(fù)序過(guò)電流保護(hù)）。

（4）反映中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護(hù)。（5）反映變壓器對(duì)此過(guò)負(fù)荷的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。（6）反映變壓器過(guò)勵(lì)磁的保護(hù)。

二、變壓器的保護(hù)裝置

（一）氣體保護(hù) 1.作用

氣體保護(hù)是變壓器本體內(nèi)部故障的主保護(hù)，它是反映變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障時(shí)氣體數(shù)量、油流速度和油面降低的保護(hù)。

2.基本工作原理

氣體保護(hù)有輕氣體保護(hù)和重氣體保護(hù)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，故障點(diǎn)局部高溫使變壓器油溫升高，體積膨脹，油內(nèi)空氣被排出而形成上升氣體。若故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，則變壓器油和絕緣材料將分解出大量氣體，這些氣體自油箱流向油枕上部，故障程度越嚴(yán)重，產(chǎn)生的氣體越多，流向油枕的油流速斷越快。由于排出氣體的數(shù)量和油流速度直接反映了變壓器性質(zhì)和嚴(yán)重程度，故少量氣體和氣流速度較小時(shí)，經(jīng)氣體保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)；故障嚴(yán)重，油流速度高時(shí)，重氣體保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。

3.氣體保護(hù)的運(yùn)行（1）主變壓器投運(yùn)前，應(yīng)檢查氣體繼電器有無(wú)殘留氣體、輕氣體保護(hù)觸點(diǎn)能否準(zhǔn)確地動(dòng)作于信號(hào)、氣體繼電器是否漏油、二次回路的絕緣電阻是否符合要求，試驗(yàn)重氣體保護(hù)觸點(diǎn)能否動(dòng)作于主變壓器各側(cè)斷路器跳閘。

（2）主變壓器正常運(yùn)行時(shí)，輕氣體保護(hù)應(yīng)投入信號(hào)，重氣體保護(hù)應(yīng)投入跳閘。

（3）主變壓器停運(yùn)時(shí)，輕氣體保護(hù)不應(yīng)退出，以便發(fā)現(xiàn)變壓器油面的降低。

（二）變壓器的差動(dòng)保護(hù) 1.作用

變壓器縱差保護(hù)是變壓器本體內(nèi)部、套管和引出線故障的主保護(hù)，它是反映變壓器繞組線引出線相間短路、中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路及繞組匝間短路的保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作應(yīng)瞬時(shí)斷開各側(cè)斷路器。

2.差動(dòng)保護(hù)的運(yùn)行

（1）差動(dòng)保護(hù)在第一次投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)作空載合閘試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其躲勵(lì)磁涌流的性能。

（2）在差動(dòng)回路上工作時(shí)或差動(dòng)回路斷線后，將差動(dòng)保護(hù)退出。（3）新投產(chǎn)的和二次差動(dòng)回路經(jīng)過(guò)工作改動(dòng)后的差動(dòng)保護(hù)，應(yīng)帶負(fù)荷做六角圖試驗(yàn)，證明二次回路變比、極性正確以及差壓滿足要求，然后方可將差動(dòng)保護(hù)投入運(yùn)行。

（三）過(guò)電流保護(hù)（一般指復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)）

變壓器的過(guò)電流保護(hù)一般包括帶低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序過(guò)電流保護(hù)及低阻抗保護(hù)等。它是為了防止變壓器外部短路時(shí)引起變壓器繞組的過(guò)電流，同時(shí)作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)。動(dòng)作于跳閘，跳開變壓器一、二次主斷路器。

（四）變壓器的零序保護(hù) 1.變壓器的零序電流保護(hù)

零序電流保護(hù)也是變壓器的后備保護(hù)，它反映三相系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器外部單相接地故障引起的過(guò)電流的狀況。動(dòng)作于跳閘，跳開一、二次主斷路器。

2.零序過(guò)電壓保護(hù) 低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行時(shí)，對(duì)外部單相接地引起的過(guò)電流以及因失去接地中性點(diǎn)引起的過(guò)電壓除設(shè)零序電流保護(hù)外，還應(yīng)增設(shè)零序電壓保護(hù)，該保護(hù)動(dòng)作經(jīng)一個(gè)延時(shí)斷開各側(cè)斷路器。

（五）變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)

如果變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，勢(shì)必影響繞組絕緣的壽命。因此裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)來(lái)反映變壓器過(guò)負(fù)荷的狀況。在大多數(shù)情況下，變壓器過(guò)負(fù)荷是對(duì)稱的，因此變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)只用一個(gè)電流繼電器，接于在任一相電流之中，經(jīng)延時(shí)時(shí)作用于信號(hào)。

（六）后備保護(hù)的運(yùn)行

（1）當(dāng)主變壓器低壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)檢查有無(wú)越級(jí)跳閘及各出線保護(hù)的動(dòng)作情況。若查明是某一線路保護(hù)或斷路器拒跳造成，則應(yīng)斷開該線路斷路器，然后合上主變壓器斷路器，恢復(fù)對(duì)其他線路的供電。

（2）若后備保護(hù)動(dòng)作使主變壓器各側(cè)斷路器均跳閘，而外部無(wú)故障，則應(yīng)檢查主變壓器主保護(hù)是否正常，檢查主變壓器本體有無(wú)異常，套管引出線有無(wú)放電痕跡，不查清原因不許對(duì)主變壓器試送電。

三、變壓器的電氣參數(shù)

（1）額定容量SN：是指規(guī)定條件下長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)輸出功率的保證值，以視在功率表示，單位是千伏安。

（2）額定電壓UN：是指變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)所應(yīng)承受的正常工作電壓，以kV表示。

（3）額定電流IN：是指變壓器在額定容量下允許長(zhǎng)期通過(guò)的額定電流。（4）阻抗電壓Uk：也叫短路電壓。將變壓器的二次繞組短路，緩慢升高一次側(cè)電壓，當(dāng)一次側(cè)繞組的電流達(dá)到額定值是，此時(shí)在一次側(cè)所施加的電壓，叫做短路電壓。

（5）負(fù)荷損耗（銅損耗）變壓器負(fù)荷電流流過(guò)一、二次繞組是，繞組上所消耗的功率，稱為負(fù)荷損耗，簡(jiǎn)稱銅損耗。即把變壓器的二次繞組短路，在一次繞組通入額定電流變壓器所消耗的功率。包括基本損耗和附加損耗兩部分。

（6）空載電流I0，當(dāng)變壓器一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)空載時(shí)，在一次側(cè)通過(guò)的電流稱為空載電流。因它在變壓器中起勵(lì)磁作用，故又稱勵(lì)磁電流，一般以額定電流的百分?jǐn)?shù)表示。

（7）空載損耗（鐵損耗）△P0，變壓器一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)空載時(shí)，變壓器一次測(cè)得的有功功率稱為空載損耗。實(shí)為鐵芯所產(chǎn)生的損耗故友稱為鐵芯損耗（包括勵(lì)磁損耗和渦流損耗）。

四、變壓器巡視內(nèi)容（1）聲音應(yīng)正常。

（2）油位應(yīng)正常，外殼清潔，無(wú)滲漏油現(xiàn)象。（3）油枕油位應(yīng)正常。

（4）三相負(fù)荷應(yīng)平衡且不超過(guò)額定值。

（5）引線不應(yīng)過(guò)松過(guò)緊，連接處接觸良好，無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象。（6）氣體繼電器內(nèi)應(yīng)充滿油。（7）冷卻系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)正常。

（8）絕緣套管應(yīng)清潔，無(wú)裂紋和放電打火現(xiàn)象（9）呼吸器應(yīng)暢通，油封完好，硅膠不變色。

（10）防爆管玻璃應(yīng)完整、無(wú)裂紋、無(wú)存油。防暴器紅點(diǎn)應(yīng)不彈出。變壓器發(fā)出異常聲音：過(guò)負(fù)荷；內(nèi)部連接部位接觸不良，放電打火；個(gè)別零件松動(dòng)；系統(tǒng)中有接地或短路；大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，使負(fù)荷變化較大。

變壓器氣體保護(hù)動(dòng)作的原因?？赡苁牵?）因?yàn)V油、加油或冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密，致使空氣進(jìn)入；（2）因溫度下降或漏油，使油面緩慢下降；（3）發(fā)生穿越性短路故障；（4）因變壓器內(nèi)部故障而產(chǎn)生大量氣體。