教案-变压器与电动机

宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-1-电工基础课教案项目名称任务一变压器与电动机链接一：变压器链接二：变压器的工作原理链接三：常用变压器授课教师开课范围授课时间授课班级授课类型新授课课时40分钟教学目标知识目标：1、了解变压器的基本构造、种类和常用变压器2、掌握变压器的构造原理，掌握变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换关系3、了解变压器的额定值及检验方法4、理解单相电动机的结构特点、分类及应用。5、了解常用低压电器的分类和作用技能目标：1、能读识变压器的额定值，2、掌握判断变压器绕组通断及区分一次、二次绕组的方法。情感目标：教学重点1、变压器的构造原理2、变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换关系3、读识变压器的额定值，并掌握判断变压器绕组通断及区分一次、二次绕组的方法。教学难点课前准备教学方法课外作业教学后记宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-2-教学环节教学内容师生活动新授课链接一：变压器的用途、种类和构造一、用途和种类变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如下图所示，T是它的文字符号。图11-1　变压器的符号用途：变压器可以变换电压，还可以变换电流（如变流器、大电流发生器），变换阻抗（如电子技术中的输入、输出变压器），改变相位（如改变绕组的连接方法来改变变压器的极性）。还具有隔离高压和直流的作用。变压器是输配电、电子技术和电工测量中的十分重要的电气设备。种类：变压器的种类很多，一般变压器可按用途、结构、相数分类。1、按用途可分为：输配电用的电力变压器电解用的整流变压器特殊使用用的调压、整流变压器电子技术中的输入、输出变压器用于测量的电压互感器、钳形电流表等。2、按绕组结构可分为：双绕组变压器多绕组变压器自耦变压器。3、按相数可分为：单相变压器三相变压器多相变压器。4、按调压方式不同：无激磁调压变压器有载调压变压器。5、按冷却方式不同：可分为干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器和充气式变压器。二、变压器的基本构造变压器主要由铁心和绕组两部分构成。1、铁心是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片叠装而成，以便减少涡流和磁滞损耗。每一片硅钢片的厚度为0.35～0.5mm，表面涂有绝缘漆。按其构造形式可分为心式和壳式两种。引导并讲解讲解举例讲解讲解，适当举例讲解举例练习宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-3-铁心铁心绕组绕组2、绕组是变压器的电路部分。是用漆包线、纱包线或丝包线绕成。与电源相连的绕组叫一次绕组，也叫原绕组、原边或初级线圈；与负载连接的绕组叫二次绕组，也叫副绕组、副边或次级线圈。3、油箱是变压器的外壳，里面充满油。变压器里的油，既起冷却作用，又起绝缘作用。较大容量的变压器还有绝缘套管、分接开关、储油柜、吸湿器、安全通道、气体继电器、净油器和温度计等附件。链接二：变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的，一次绕组接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在一次、二次绕组产生感应电动势，如下图3所示。变压器的原理与符号图一、电压变换原边绕组接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过一次、二次绕组，一次、二次绕组中交变的磁通可视为相同。设一次绕组匝数为N1，二次绕组匝数为N2，磁通为Ф，感应电动势为：tNEtNE2211，2121NNEEKNNUU2121（忽略线圈内阻）上式中K称为变压比。由此可见：变压器一次、二次绕组的端电压之比等于匝数比。如果N1N2，K1，电压上升，称为升压变压器。如果N1N2，K1，电压下降，称为降压变压器。二、电流变换根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即P1=P2，由交流电功率的公式可得：U1I1cosψ1=U2I2cosψ2cosψ1：原边绕组电路的功率因数提问讲解宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-4-cosψ2：副边绕组电路的功率因数ψ1、ψ2相差很小，故2211IUIUKNNII11221可见，变压器工作时一次、二次绕组的电流跟绕组的匝数成反比。高压绕组通过的电流小，用较细的导线绕制；低压绕组通过的电流大，用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、低压饶组的方法。三、阻抗变换设变压器一次侧输入阻抗为|Z1|，二次侧负载阻抗为|Z2|，则211IUZ222ZIU将21212211INNI,UNNU代入，得222211IUNNZ2222211ZKZNNZ可见，二次绕组侧接上负载|Z2|时，相当于电源接上阻抗为K2|Z2|的负载。变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。例题：有一电压比为220/110的降压变压器，如果次级接上R=55的电阻，求变压器一次侧的输入阻抗。解1：二次侧电流：Α2Α55110222ZUI一次侧电流：21102202121UUNNKΑ1Α2221KII输入阻抗Ω220Ω1220111IUZ解2：变压比：21102202121UUNNK输入阻抗：宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-5-Ω220Ω5542222211ZKZNNZ链接三：常用变压器一、重点介绍几种常用变压器：单相电源变压器、电力变压器、调压变压器1、单相电源变压器在电子设备中经常用到，它能将交流220伏的电压转换成电子设备所需的交流电压，经整流、滤波电路后产生各种直流电压工电路使用。2、电力变压器能将一个系统的交流电压和电流转换成另一个系统的电压和电流的电力设备，用在三相制输电系统中的配电线路中，是一种三相电源变压器。也是一种多绕组变压器。三相电源变压器的高压绕组采用星形连接用字母“Y”或“YN”（有中线）表示；抵押绕组采用星形连接是用字母“y”“yn”（有中线）表示。3、仪用变压器常用的有钳形电流表和电压互感器4、调压变压器试验中所用的调压变压器能再0——250伏范围内连续调节输出电压，常见的自耦变压器。自耦变压器一次、二次绕组有一部分是共用的，它们之间不仅有磁耦合，还有电的关系。自耦变压器特点：因一次电流I1和二次电流I2的相位差接近180°，所以，共用绕组部分（N2）的电流I很小。这部分绕组所用导线的横截面积比普通变压器大大减小，从而变压器就具有质量轻，体积小，绕组间铜损耗小、效率较高的特点。二、变压器的额定值和检验1、变压器的额定值变压器的运行分为：空载运行、有负载运行制造工厂所拟定的满负荷运行情况称为额定运行，额定运行条件称为变压器的额定值。额定容量：指变压器二次绕组侧最大视在功率，以V.A（伏安）或KV.A（千伏安表示）额定一、二次电压：额定一次电压时指接到变压器一次绕组的电压的规定值；额定二次电压是指变压器空载时，一次绕组侧加上额定电压后，接到变压器二次绕组侧两端的电压。额定电流：指规定的满载电流值。注意：在实际使用中1、要分清原、副边，按额定电压正确安装，防止损坏绝缘或过载；宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-6-课后小结课后作业课后回顾2、防止变压器绕组短路，烧毁变压器。3、工作温度不能过高，电力变压器要有良好的冷却设备。2、变压器的检查步骤和方法：第一步：外观检测：通过观察变压器的外观来检查其是否有明显异常情况。第二步：绝缘性能检查：用兆欧表来检查变压器各绕组间、各绕组到铁心之间的绝缘电阻值。第三步：绕组线圈通断检查：各绕组引脚均有对应的电阻值，若某个绕组线圈的电阻值无穷大，说明绕组有断路性故障。第四步：判别绕组：观察标有220伏字样的一般是一次绕组；另线细、匝数多、电阻大的是高压绕组；线粗、匝数少、电阻小的是低压绕组。第五步：检查判别各绕组的同名端：常通过观察标示和用实验的方法来判定变压器的同名端。第六步：短路性故障的初步判别：普通小型变压器发生短路故障后的主要症状是发热严重和二次绕组输出电压失常。线圈内部匝间短路点越多，短路电流越大，变压器的发热就越严重。存在短路故障的变压器，其空载电流值将远大于满载电流的10%，档短路严重时，变压器的空载加电后几十秒内便会迅速发热，用手触摸铁心会有烫手的感觉，此时不用测量空载电流便可断定变压器油短路点存在。1、变压器的工作原理2、变换交流电压3、变换交流电流4、变换交流阻抗5、变压器的额定值与检查1、变压器主要由哪几部分构成？变压器的主要作用时说明？2、变压器的各种原理是什么？3、变压器的分类方法有哪些？宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-7-电工基础课教案项目名称任务二单相交流异步电动机链接一：单相交流异步电动机的结构链接二：单相交流异步电动机的分类及应用授课教师开课范围授课时间授课班级授课类型新授课课时40分钟教学目标知识目标：1、熟悉单相异步电动机的结构2、掌握单相异步电动机应用技能目标：情感目标：教学重点1、单相异步电动机的分类2、单相异步电动机应用教学难点单相异步电动机应用课前准备教学方法项目教学法课外作业教学后记教学环节教学内容师生活动宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-8-新授课链接一：单相交流异步电动机的结构单相异步电动机只需单相交流电源供电，因而应用非常广泛。如，小型机床、轻工设备、医疗机械、家用电器、电动工具、农用水泵、仪器仪表等众多领域。优点：使用方便、结构简单、运行可靠、价格低廉、维护方便等等，与三相异步电机相比，缺点为体积稍大、性能稍差。一、基本结构单相异步电动机主要由定子、转子、端盖、轴承和外罩等组成。1、定子：由铁心和线圈绕组组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成，铁心槽内嵌着两套独立的绕组。绕组分为主绕组和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组又称起动绕组或辅助绕组。2、转子：也由铁心和绕组组成。其中铁心也由0.5mm的硅钢片叠压而成，将冲有齿槽的转子铁心叠装后压入转轴。绕组常为铸铝笼型。3、端盖：由铸铁制成，起着容纳轴承、支撑和定位转子绕组端部的作用。4、轴承：按电动机容量和种类的不同，有滚动轴承和滑动轴承两类。华东轴承又分为轴瓦和含油轴承。5、外壳：作用是罩住电动机的钉子和转子，使其不受机械损伤，并防止灰尘和杂物侵入。链接二：单相交流异步电动机的分类及应用一、分类：1、电阻分相启动式电动机电阻分相启动式电动机的副绕组导线线径细，匝数少，电阻大，电感量小，使副绕组呈电阻性电路，嵌在定子槽的内层；主绕组导线线径粗，匝数多，电阻小，电感量大，呈电感性电路，嵌在定子槽的外层。当接通交流电源时，主、副绕组同时通入电流，由于两绕组的电感和电阻的阻抗不相同，使通过两绕组的电流滞后于电压的角度也不同。这样就使电流在通过两绕组时变为具有相位差的两相电流。以实现主、副绕组电流间的相位差，所以，称为单相电阻启动异步电动机。这两相电流可产生椭圆形的旋转磁场。旋转磁场与转子绕组相互作用，使转子启动旋转起来。当转子转速达到额定转速的70%-80%时，由启动元件将副绕组切断，使电动机继续运行到额定转速，电机便由主绕组工作。特点：结构简单，成本低廉，运行可靠，但它的启动转矩小，启动电流大，过载能力差，功率因数和效率也都不高。它多用在小功率的机械上。如：冰箱、鼓风机等2、电容分相启动式电动机其副绕组上通过离心式启动开关串联了一个较大容量的电容器，使副绕组呈电容性；主绕组仍保持电感性。启动时，副绕组中的电流相位超前主绕组电路电流90°，电路图如下：特点：启动性能好，启动电流小，但它的空载电流较大，功率因数和效率都不高，并要与适当的电容匹配。适用于要求启动转矩大，启动电流小的机械，如：小型空气压缩机、木工机械等。3、电容运转式电动机电容运转式电动机的副绕组串联了一个较小容量的电容器。其电路图如下：引导并讲解讲解举例讲解讲解，适当举例讲解举例练习宣汉职业中专学校电子与信息技术专业课程教案-9-课后作业课后回顾特点：具有较好的运行特性，其功率因数、效率和过载能力均比其他类型的单相电动机高，且省去了启动装置。它使用于启动比较容易的机械。4、电容启动和运转式电动机电容启动和运转式电动机的副绕组上串