电机与变压器教案

1科目：电机与变压器授课班级高二（12）授课时间第2周星期二第3节第2周星期二第4节课题变压器的构造教学目标1．了解变压器的用途和种类2．了解变压器的基本构造教材分析重点：变压器的用途和种类难点：变压器的基本构造教学内容导入新课：教师口述，导入讲授新课：第一节变压器的构造一、变压器的用途和种类变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如图11-1图11-1变压器的符号1．变压器的用途：变压器除可变换电压外，还可变换电流、变换阻抗、改变相位。2．变压器的种类：按照使用的场合，变压器有电力变压器、整流变压器、调压变压器输入、输出变压器等。2教学内容二、变压器的基本构造变压器主要由铁心和线圈两部分构成。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制成，以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式和壳式两种，如图11-2(a)、(b)所示。线圈是变压器的电路部分，是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组)，和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。作业画出变压器的符号教学后记本节内容难度不大，学生兴趣大，教学情况较好。图11-2心式和壳式变压器3科目：电机与变压器授课班级高二（12）授课时间第2周星期五第3节第9周星期五第4节课题变压器的工作原理（一）教学目标1．了解变压器的工作原理2．了解升压变压器和降压变压器的概念3．掌握电压和电流变换公式，并能做相关计算教材分析重点：变压器的工作原理难点：电压变换电流变换教学内容导入新课：教师口述，导入讲授新课：第二节变压器的工作原理一、变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图11-3所示。1．变换交流电压原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。设原线圈匝数为N1，副线圈匝数为N2，磁通为，感应电动势为tNEtNE2211，由此得2121NNEE忽略线圈内阻得图11-3变压器空载运行原理图4教学内容KNNUU2121上式中K称为变压比。由此可见：变压器原副线圈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。2．变换交流电流根据能量守恒定律，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U1I1cos1=U2I2cos2式中cos1——原线圈电路的功率因数；cos2——副线圈电路的功率因数。1，2相差很小，可认为相等，因此得到U1I1=U2I2KNNII11221可见，变压器工作时原、副线圈的电流跟线圈的匝数成反比。高压线圈通过的电流小，用较细的导线绕制；低压线圈通过的电流大，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。作业简述变压器的工作原理，并写出电压和电流变换公式教学后记本节内容较重要，且有一定难度，总体来说，学生接受情况较好，但是对功率因数这一概念，很多学生不理解，针对学生的实际情况，对这一内容选择放弃，以免打击学生的自信心。5科目：电机与变压器授课班级高二（12）授课时间第3周星期二第3节第3周星期二第4节课题变压器的工作原理（二）教学目标1．了解变换交流阻抗公式2．能做相关计算教材分析重点：相关计算难点：阻抗变换教学内容导入新课：教师口述，导入讲授新课：3．变换交流阻抗设变压器初级输入阻抗为|Z1|，次级负载阻抗为|Z2|，则111IUZ将21212211INNIUNNU，代入，得222211IUNNZ因为222ZIU所以2222211ZKZNNZ可见，次级接上负载|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11-1】有一电压比为220/110V的降压变压器，如果次级接上55的电阻，求变压器初级的输入阻抗。6教学内容解1：次级电流Α255110222ZUI初级电流Α21102202121UUNNKΑ12221KII输入阻抗2201220111IUZ作业【例11-2】有一信号源的电动势为1V，内阻为600，负载电阻为150。欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负载之间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，如图11-4所示。问：变压器变压比，初、次级电流各为多少?教学后记本节内容有一定难度，教学效果一般，阻抗匹配这一知识点学生掌握不是很好7科目：电机与变压器授课班级高二（12）授课时间第3周星期五第3节第3周星期五第4节课题变压器的功率和效率教学目标1．了解变压器的外特性2．了解电压的变化率3．了解变压器的功率和效率教材分析重点：变压器的功率和效率难点：变压器的外特性教学内容二、变压器的外特性和电压变化率1．变压器的外特性变压器外特性就是当变压器的初级电压U1和负载的功率因数都一定时，次级电压U2随次级电流I2变化的关系，如图11-5所示。由变压器外特性曲线图可见：(1)I2=0时，U2=U2N。(2)当负载为电阻性和电感性时，随着I2的增大，U2逐渐下降。在相同的负载电流情况下，U2的下降程度与功率因数cos有关。(3)当负载为电容性负载时，随着功率因数cos的降低，曲线上升。所以，在供电系统中，常常在电感性负载两端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数cos。2．电压的变化率电压变化率是指变压器空载时次级端电压U2N和有载时次级端电压U2之差与U2N的百分比。即：%100N22N2UUUU电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。8教学内容第三节变压器的功率和效率一、变压器的功率变压器的功率消耗等于输入功率P1=U1I1cos1和P2=U2I2cos2输出功率之差，即PL=P1–P2变压器功率损耗包括铁损和铜损。二、变压器的效率变压器的效率为变压器输出功率与输入功率的百分比，即%10012PP大容量变压的效率可达98%~99%，小型电源变压器效率约为70%~80%。作业【例11-3】有一变压器初级电压为2200V，次级电压为220V，在接纯电阻性负载时，测得次级电流为10A，变压器的效率为95%。试求它的损耗功率，初级功率和初级电流。教学后记本堂课学生较认真，教学效果较好9科目：电机与变压器授课班级高二（12）授课时间第4周星期二第3节第4周星期二第4节课题第四节常用变压器（一）教学目标1．了解常用变压器的构造2．理解常用变压器的工作原理3．掌握常用变压器的使用方法教材分析重点：自耦变压器的构造和工作原理难点：自耦变压器的工作原理教学内容导入新课：教师口述，导入讲授新课：一、自耦变压器1．自耦变压器的构造和工作原理自耦变压器原、副线圈共用一部分绕组，它们之间不仅有磁耦合，还有电的关系，如图11-6所示。原、副线圈电压之比和电流之比的关系为KNNIIUU211221自耦变压器在使用时，一定要注意正确接线，否则易于发生触电事故。10教学内容二、多绕组变压器1．多绕组变压器变压器的次级有两个以上的绕组或初、次级都有两个以上绕组的变压器叫多绕组变压器，如图11-8所示。多绕组变压器原、副线圈的电压关系仍符合变压比的关系，31312121NNUUNNUU2．多绕组变压器的使用多绕组变压器多使用于电子设备中，输出多种电压。多绕组可串联或并联使用，串联时应将线圈的异名端相接，并联时应将线圈的同名端相接。只有匝数相同的线圈才能并联。作业课本习题：三、12五、1教学后记本节内容难度不大，学生掌握情况较好。图11-8多绕组变压器11科目：电机与变压器授课班级高二（12）授课时间第4周星期五第3节第4周星期五第4节课题第四节常用变压器（二）教学目标1．了解电压互感器和电流互感器的构造2．理解电压互感器和电流互感器的工作原理3．掌握电流互感器的使用方法教材分析重点：目标1和目标2难点：电流互感器的工作原理教学内容导入新课：教师口述：互感器是一种专供测量仪表，控制设备和保护设备中使用的变压器讲授新课：三、互感器1．电压互感器使用时，电压互感器的高压绕组跨接在需要测量的供电线路上，低压绕组则与电压表相连，如图11-9所示。可见，高压线路的电压U1等于所测量电压U2和变压比K的乘积，即U1=KU2使用时应注意：(1)次级绕组不能短路，防止烧坏次级绕组。(2)铁心和次级绕组一端必须可靠的接地，防止高压绕组绝缘被破坏时而造成设备的破坏和人身伤亡。图11-9电压互感器图11-10电流互感器12教学内容2．电流互感器使用时，电流互感器的初级绕组与待测电流的负载相串连，次级绕组则与电流表串联成闭和回路，如图11-10所示。通过负载的电流就等于所测电流和变压比倒数的乘积。使用时应注意：(1)绝对不能让电流互感器的次级开路，否则易造成危险；(2)铁心和次级绕组一端均应可靠接地。常用的钳形电流表也是一种电流互感器。它是由一个电流表接成闭合回路的次级绕组和一个铁心构成，其铁心可开、可合。测量时，把待测电流的一根导线放入钳口中，电流表上可直接读出被测电流的大小，如图11-11所示。作业课本习题：三、34五、3教学后记本节内容是重点内容，难度较大，教学时，通过形象的图示，帮助学生理解，从学生课堂反馈来看，教学效果还不错。图11-11钳形电流表13科目：电机与变压器授课班级高二（12）授课时间第5周星期二第3节第5周星期二第4节课题第五节变压器的额定值和检验教学目标1．了解变压器的额定值等各参数的概念2．掌握变压器的检验方法3．了解三相变压器的接线教材分析重点：目标1难点：额定容量额定电流变压器的检验教学内容导入新课：教师口述讲授新课：第五节变压器的额定值和检验一、变压器的额定值变压器的满负荷运行情况叫额定运行，额定运行条件叫变压器的额定值。额定容量——指次级最大视在功率，单位是伏安(VA)或千伏安(kVA)。额定初级电压——指接到初级线圈电压的规定值。额定次级电压——指变压器空载时，初级加上额定电压后，次级两端的电压。额定电流——指规定的满载电流值。变压器的额定值取决于变压器的构造及使用的材料。使用时，变压器应在额定条件下运行，不能超过其额定值。除此外还应注意：(1)工作温度不能过高；(2)初、次级绕组必须分清；(3)防止变压器绕组短路，以免烧毁变压器。二、变压器的检验变压器在使用前应进行检验，通常其检验内容有：(1)区分绕组、测量各绕组的直流电阻；(2)绝缘检查；(3)各绕组的电压和变压比；(4)磁化电流I，变压器次级开路时的初级电流叫磁化电流，I一般为初级额定电流的3%~8%。各项检验都应符合设计标准，否则不宜使用。14教学内容二、变压器的检验变压器在使用前应进行检验，通常其检验内容有：(1)区分绕组、测量各绕组的直流电阻；(2)绝缘检查；(3)各绕组的电压和变压比；(4)磁化电流I，变压器次级开路时的初级电流叫磁化电流，I一般为初级额定电流的3%~8%。各项检验都应符合设计标准，否则不宜使用。附：三相变压器三相变压器就是三个相同的单相变压器的组合，如图11-12所示。三相变压器用于供电系统中。根据三相电源和负载的不同，三相变压器初级和次级线圈可接成星形或三角形。作业画出三相变压器的接线图教学后记本节内容难度小，都是属于知识了解性的东西，教学效果好。图11-12三相变压器15科目：电机与变压器授课班级高二（12）授课时间第5周星期五第3节第5周星期五第4节课题第五单元三相异步电动机教学目标1．了解异步电动机的构造2．掌握定子绕组的星形和三角形连接图3．了解异步电动机的原理教材分析重点：异步电动机的构造和工作原理难点：星形和三角形连接教学内容导入新课：教师口述引入讲授新课：一、异步电动机的构造电动机由定子和转子两个基本部分组成，如图11-13所示。1．定子三相异步电动机的定子由机座、铁心和定子绕组组成。定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称