第三章变压器3

第三章 交变电流

第3节 变压器

一、理想变压器及变压原理和规律

1．理想变压器的特点

(1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量．

(2)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别．

(3)变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率．

2．工作原理

原线圈上加交变电压时铁芯中产生交变磁场，即在副线圈中产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电．从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能，再将磁场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电压、电流均发生了变化．

3．电压关系

由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以U1U2＝n1n2.当有n组线圈时，则有：U1n1＝U2n2＝U3n3…

4．功率关系

对于理想变压器，不考虑能量损失，P入＝P出．

5．电流关系

由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2，得I1I2＝U2U1＝n2n1.当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I3n3＋….

[特别提醒]

(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．

(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的周期和频率．

(3)理想变压器关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值或最大值．瞬时值和平均值不成立

(4)变压器的输入功率总等于所有输出功率之和

（5）变压器匝数多的接高压，导线细；匝数少的接低压，导线粗

6．制约关系 (1)电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．

(2)功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．

(3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．

【例题1】如图所示，理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b.小灯泡a的额定功率为0.3 W，正常发光时电阻为30 Ω.已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A，可计算出原、副线圈的匝数比为________．流过灯泡b的电流为________A.

《变压器》教学设计方案（第一课时）

一、教学目标

1. 理解变压器的工作原理，了解变压器在交流电系统中的角色。

2. 掌握变压器电压变化规律，能诠释电压变化的原因。

3. 学会应用变压器改变交流电的电压和电流，并理解其在实际应用中的意义。

二、教学重难点

1. 教学重点：理解变压器的工作原理，掌握变压器电压变化规律。

2. 教学难点：实际应用中的变压器操作，理解变压器的能量守恒和守恒定律。

三、教学准备

1. 准备教学用具：变压器模型、电源、导线、灯泡等电气设备。

2. 准备教学材料：展示不同电压等级的电源适配器，让学生观察和比较。

3. 制作教学视频：演示变压器的工作过程，以便学生更好地理解。

4. 设计教室练习，帮助学生理解和应用所学知识。

四、教学过程：

本节课的教学目标是让学生掌握变压器的工作原理、掌握理想变压器模型的建立以及理解变压器在生活中的应用。为了实现这些目标，我将采用以下的教学过程：

1. 引入：起首，我会通过一些实际生活中的变压器应用案例，如电力变压器、电子变压器等，引导学生进入变压器的学习。同时，通过这些案例，让学生对变压器有初步的认识和理解。

2. 讲解：接下来，我会详细讲解变压器的工作原理。起首，我会介绍变压器的基本结构和工作过程，包括原边和副边的电流和电压干系。然后，我会引入理想变压器模型，让学生了解理想条件下的变压器工作原理。在这个过程中，我会通过一些具体的实验和图表来帮助学生理解和记忆。

3. 互动讨论：为了让学生更好地理解和掌握变压器知识，我会组织学生进行互动讨论。讨论的问题包括：什么是理想变压器？实际变压器与理想变压器有哪些区别？为什么我们需要变压器？变压器在我们的生活中有哪些应用？通过这些问题，引导学生进行思考和讨论，加深他们对变压器知识的理解和掌握。

4. 实例分析：为了让学生更好地将所学知识应用到实际生活中，我会选取一些实际生活中的变压器应用实例进行分析。例如，我会分析电力变压器的结构和功能，让学生了解电力变压器的实际工作原理和应用途景。通过这些实例分析，让学生更好地理解和掌握变压器知识。 5. 总结与反馈：最后，我会对本节课的内容进行总结，强调重点和难点。同时，我会鼓励学生分享他们的学习体验和收获，听取他们的反馈和建议，以便更好地改进我的教学设计和提高教学质量。

第三章 变压器

一、填空：

1. 变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。

答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。

2. 变压器的副端是通过 对原端进行作用的。

答：磁动势平衡和电磁感应作用。

3. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。

答：负载电流的变化。

4. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。

答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。

5. 变压器副边的额定电压指 。

答：原边为额定电压时副边的空载电压。

6. 通过 和 实验可求取变压器的参数。

答：空载和短路。

7. 变压器的结构参数包括 ， ， ， ， 。

答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。

8. 在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 。

答：1。

9. 既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ，仅和一侧绕组交链的磁通为 。

答：主磁通，漏磁通。

10. 变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是 。

答：自耦变压器。

11. 并联运行的变压器应满足（1） ，（2） ，（3） 的要求。

答：（1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（2）各变压器的联结组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。

第三章 三相变压器

§3-1．三相变压器的磁路

1．三相变压器组

三相变压器的磁路系统可分为各相磁路彼此独立和各相磁路彼此相关的两类。

图3-1 三相组成磁路系统

三相是由变压器由三个单相磁通沿各自的磁路闭合，彼此毫

无关系，所以三相变压器组的磁路系统属于彼此无关的一种。当原边加上三相对称电压时，

变压器组成的，由于各相的

三相主磁通•φA，•φB，•φ

特点：（1）三相磁路彼此无关相互独立 C也是对称的，因此三相空载电流也是对称的。

•••（2）三相磁通对称φA，φB，φ大小相等，互差120º

（3）三相激磁电流对称

2．三相

相磁通对称其总和A+ BC=0，即在任何瞬间，中间芯柱磁通

为零，所以在结构上可省去中间的芯柱。

外两相的磁路闭合，故属于各相磁路彼此相关的

一种。

（2）三相磁通代数和为零 C

心式变压器

三个单相铁芯由于三•φ•φ+•φ

三相磁能的流通均以其它两相为回路，为了简便，把三个芯板排列在芯柱同一平面上。

在这种磁路中，因每相主磁通都要借另

而且三相磁路长度不相等，B相最短，A、C磁路较长的i,i相等,i较小，但与A0oCoB

外接电压相比，如电压对称，仍然认为三相电流对称。

特点：（1）三相磁路彼此相关

（3）三相的空载电流不对称

- 1 -

由于与负载电流相比，励磁电流很小，如负载对称，仍可认为三相电流对称。

三相芯式变压器的磁路系统

§3-2．三相变压器的电路系统——联接组

1．单相变压器

（1）同名端（同极性端）

个绕组而言无极性，但当两个绕组同时链着一个磁通

极性。

“●”表示。

首末

a）图：当

图3-2

绕组的标志方式

由于感应电动势是交变的，对于一

时，感应电动势存在着相对

例如，在某一瞬间，高压绕组正电位，则低压绕组必定有一个端点也为正电位，把这两

个极性相同的端点称为同极性端，用

图3-3 端的两种标法

（dtdΦ增加时，根据楞次定律，两个绕组感应电势瞬时实际方向应从2指向1，4