中职《变压器》PPT课件讲课稿

变压器教学目标（一）知识与技能1．知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。（二）过程与方法在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。（三）情感、态度与价值观1．使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。2．培养学生实事求是的科学态度。教学重点：探究变压比和匝数比的关系。教学难点：探究变压比和匝数比的关系。教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡几万伏220V照明灯电压------220伏机床上照明灯------36伏半导体收音机电源电压不超过10伏大型发电机交流电压------几万伏远距离输电------几十万伏电视机显像管却需要10000V以上电压需要一种改变电压的设备，以适应各种不同的需要变压器就是改变交流电压的设备常见变压器电力变压器接触调压器三相干式变压器常见变压器电源变压器环形变压器控制变压器变压器的分类按用途：电力变压器、互感器、特殊用途变压器；按绕组数目：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器；按相数：单相变压器和三相变压器；按冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器；按铁芯结构：芯式变压器和壳式变压器；按调压方式：无励磁调压变压器、有载调压变压器；按容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。课本分类单相变压器、三相变压器和特殊变压器变压器用途电力系统中实现电能的远距离高效输送、合理配电、安全用电。如：电力变压器、配电变压器。供给特殊电源用的专用变压器。如：炼钢炉供电的电炉变压器，大型电解电镀、直流电力机车供电的整流变压器。测量用的仪用变压器。控制系统实现信号的传输——控制变压器，直到仅传输信号的非常小的无线电变压器。一、变压器的构造1.示意图U1U2∽n1n2∽原线圈副线圈铁芯2.构造：（1）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）（2）原绕组（一次或初级绕组）：其匝数用n1表示（3）副绕组（二次或次级绕组）：其匝数用n2表示（4）输入电压：U1;输出电压：U2.单相变压器变压器文字符号：T3.电路图中符号n1n2问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？铁芯与线圈互相绝缘U1U2∽n1n2∽1.若给原线圈接直流电压U1,?2.变压器有哪些部件，其功能是什么？答：1副线圈电压U2为零。2变压器的主要部件是器身，即铁芯和绕组铁芯构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架;绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。（这里面的绕组就是我们所说的原副线圈）二、变压器的工作原理------互感现象变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（U2、I2）转化。原线圈副线圈铁芯∽U1U2n1n2∽互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。若给原线圈接直流电压，U副线圈电压U2？变压器的工作原理原线圈接交流电在铁芯中产生变化的磁通量在铁芯中产生变化的磁通量副线圈有交流电原线圈产生感应电动势副线圈产生感应电动势变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?探究1：使用可拆变压器有不闭合到闭合，观察接在副线圈两端的小灯泡的亮度变化?试分析原因？探究2：做过实验的变压器铁芯用手触摸有什么感觉？说明了什么？触摸变压器的原副线圈有什么感觉？说明什么？闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型------理想变压器。下面我们定量分析理想变压器的变压规律。无磁损无铜损无铁损理想变压器实验结论：原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系的实验三、理想变压器的变压规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感应电动势分别是：E1=n1/tE2=n2/tE1/n1=E2/n2原线圈回路有：U1−E1=I1r1≈0则U1=E1副线圈回路有：E2=U2+I2r2≈U2则U2=E2若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2则：U1/U2=n1/n2=KK是变压比理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比n2n1U2U1-----升压变压器n2n1U2U1-----降压变压器U1/U2=n1/n2四、理想变压器的变流规律问题：原副线圈的电流可能满足何规律？1.理想变压器输出功率应等于输入功率即:U1I1=U2I2I1/I2=U2/U1=n2/n1P出=P入2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比I1/I2=n2/n1=1/K变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。此公式只适用于一个副线圈的变压器理想变压器工作时的几个关系即:U1I1=U2I2P入=P出1221nnII此公式只适用于一个副线圈的变压器2121nnUUU1I1I2n1n2U2R输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系1.输入功率P1由输出功率P2决定；P1＝P22.U1由电源决定；3.U2由U1和匝数比决定；U2＝n2/n1·U14.I2由U2和负载决定；I2＝U2／R5.I1由I2和匝数比决定；I1＝n2/n1·I2【例1】理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数12mA，则电流表A2的示数为————（）A．3mAB．0C．48mAD．与负载R的值有关解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过。【例2】一理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图所示。（1）当原线圈接在44V直流电源电源上时，电压表示数为________V,电流表示数为______A.（2）当原线圈接在220V交变电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为_______A,此时输入功率为_______W.00440.4419.36U1U2=n1n222036=1100n2n2=180180U2P2I2==n2n1I1I2180×11×601100×36=n2P2=n1U2=3A解：所以：3A练习1.一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V，60w”的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数n2=_____，通过原线圈的电流I1=______。练习2、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1（）A、也能正常发光B、较另三个灯暗些C、将会烧坏D、不能确定1n2n1L3L4L1U1L2A例3.钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。图（a）中电流表的读数为1.2A。图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4AB.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）的读数为3.6A图（a）A铁芯图（b）CA.U增大、I增大、P1增大C.U减小、I减小、P1减小D.U不变、I减小、P1不变B.U不变、I减小、P1增大例4.如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I和用电器上R1的功率P1将分别是：D2019/10/29五、变压器的运行特性（一）变压器的外特性和电压变化率电压变化率：•反映电压的稳定性•变压器主要性能指标•电力变压器：U％=2%~3%%100U%2N22NUUU外特性效率特性当U1=U1N，cos2不变时，U2=f(I2)2-纯电阻负载；1-感性负载；3-容性负载一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2变化不多）2019/10/29例3某单相变压器的额定电压为10000/230V，接在10000V的交流电源上向一电感性负载供电，电压调整率为0.03，求变压器的电压比、空载和满载时的二次电压。解：变压器的电压比为空载时的二次电压U20=U2N=230V满载时的二次电压U2=U2N(1－U%)=230×(1－0.03)=223Vk===43.5U1NU2N100002302019/10/29（二）变压器的效率特性FeCu2212ΔΔPPPPPP输出功率输入功率•cos2不变时，效率=f(I2)；•电力变压器，最大效率出现在I2=（0.5—0.7）I2N2019/10/29小结：单相变压器的功率关系1.一次绕组的视在功率S1=UN1IN12.二次绕组的视在功率S2=UN2IN23.输入功率P1=UN1IN1cos14.输出功率P2=UN2IN2cos25.变压器的损耗P=PFe＋PCu(1)铜损耗PCu=R1I12+R2I22(2)铁损耗PFe=Ph＋Pe6.效率P1P2=×100%2019/10/29例4一铁心线圈，加上12V直流电压时，电流为1A；加上110V交流电压时，电流为2A，消耗的功率为88W。求后一种情况下线圈的铜损耗、铁损耗。解:由直流电压和电流求得线圈的电阻为由交流电流求得线圈的铜损耗为PCu=RI2=12×22=48W由有功功率和铜损耗求得线圈的铁损耗为PFe=P－PCu=(88－48)W=40WR===12UI1212019/10/29任务4三相变压器1、三相变压器组：三个独立单相变压器组成的变压器组tsinUum1)120tsin(Uum2)120tsin(Uum3特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。一、三相变压器的种类2019/10/29ABCXYZabczyx2、三相心式变压器：铁心为三相所共有的三相变压器特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。3.1.4变压器的基本结构3.1.4变压器的基本结构变压器的基本结构一、铁芯作用：构成变压器的磁路系统，且固定绕组。构成：由0.27/0.3/0.35mm厚的冷轧硅钢片叠成，每片硅钢片的两面涂绝缘漆膜，且冲压成一定形状。铁芯分铁芯柱、铁轭两部分。制造工艺：采用交叠式，主要使叠缝相互交叠，以减少接缝间隙，从而减少磁路的磁阻。芯柱截面是内接于的多级矩形。变压器的基本结构绕组上铁轭铁芯柱下铁轭三相芯式变压器示意图feifei45（2）铁心形式铁心是变压器的主磁路，电力变压器的铁心主要采用心式结构，它是将A、B、C三相的绕组分别放在三个铁心柱上，三个铁心柱由上、下两个铁轭连接起来，构成闭合磁路。如图2.绕组绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。右图为交叠式绕组3.其他结构部件以典型的油侵式电力变压器为例，其他结构部件有:油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等feifei45绕组绕组是变压器的电路部分，它是由铜或铝的绝缘导线绕制而成。为了便于绝缘，低压绕组靠近铁心柱，高压绕组套在低压绕组外面。feifei45油箱油浸式变压器均要有一个油箱，装入变压器油后，将组装好的器身装入其中，以保证变压器正常工作。变压器油用作加强变压器内部绝缘强度和散热作用。feifei45储油柜变压器在运行中，随着油温的变化，油的体积会膨胀和收缩，为了减少油与外界空