02 变压器的结构与工作原理(二)

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1、茂名市技工学校文化理论课教案编号：QD-0707-03版本号：A/0流水号：─────────────────────────────────────────────────────────────────────科目：电机与变压器授课班级：09机电高级①、②班共6页《电机与变压器》第二讲课题：变压器原理（一）授课课时2节授课日期授课方式讲授提问作业题数2拟用时间0.5教学目的1.掌握变压器空载运行时电压变换关系、变比及负载运行时的电流变换关系，2.掌握一次侧、二次侧能量传递关系和阻抗变换；3.了解变压器的外特性、损耗与效率及其简单计算；选用教具挂图模型、自制挂图重点1.

2、变压器空载运行时电压变换关系、变比2.变压器负载运行时的电流变换关系，3.一次侧、二次侧能量传递关系和阻抗变换难点变压器的损耗与效率及其计算教学回顾导入课题复习：1、为什么要高压送电?2、变压器的分类方式有哪些?导入课题：最简单的变压器是由一个闭合的铁心和绕在铁心上的两个匝数不等的绕组组成。我们已经知道：与电源相连的绕组称为一次绕组(一次侧)；与负载相连的绕组称为二次绕组(二次侧)。一、二次绕组都用绝缘的导线绕成。虽然一、二次绕组在电路上是相互分开的，但通过磁路，一、二次绕组相互联系，传递能量。本节课我们学习变压器的工作原理。授课教师：黄文进教研组审阅：科审阅日期：教学过

3、程第5页一、讲授新课（一）变压器的空载运行变压器空载运行就是变压器一次绕组加额定电压，二次绕组开路的工作状态，1、空载运行时的物理情况原绕组接交流电源时有电流通过，称空载电流。交变的流过原绕组，产生磁动势，产生通过绕组中心的交变的磁通，此磁通由单独激励，所以也称为励磁电流或激磁电流。图1—9理想空载变压器的空载运行原理图图1—10实际变压器(有漏磁)空载运行图主磁通：绝大部分的磁通经由铁心闭合，称为主磁通，用表示。作用：主磁通与原、副绕组同时交链而传递能量。在原、副绕组中产生感应电动势、。漏磁通：很少一部分磁通经由原绕组周围的空气或变压器油闭合，它不是传递能量的载体，称漏

4、磁通，用表示。漏磁通在原绕组中感应电动势。2、感应电动势（1）各电、磁量正方向的规定有利于讨论各电、磁量的量值关系和相位关系。原边：视变压器原边为电源的负载，原边电流的正方与电源电压的正方向一致。副边：将副边视为负载的电源，副边电流的正方向由副边电势的正方向确定，副边电压的正方向依据副边电流流过负载的压降方向确定。磁通：正方向与电流的正方向符合右手螺旋定则。感应电动势：正方向与磁通的正方向符合右手螺旋定则，实际方向由楞次定律确定。各电、磁量正方向见图1—9。教学过程第5页（2）感应电动势的大小交流电压产生交流磁通，有，则原绕组感应电动势有效值的数值为：且在相位上以90°滞

5、后于。用相量表示，有同理，在相位上也以90°滞后于。用相量表示，有变压器的原绕组有漏磁通链过，漏磁通也是按正弦规律变化的，同理有：由于漏磁路主要由非磁性介质构成，可近似地看成线性磁路，其磁阻也可近似地看成常数，则漏电感和漏电抗也可近似地看成常数，因此，漏感电势可以看成是漏电抗上的压降。所以上式也可以写成：3、电压平衡关系（1）理想空载变压器电压平衡关系据基尔霍夫电压定律，得到原、副边的电压平衡方程式：（2）理想空载变压器的变压比(简称变比)一次侧绕组相电动势与二次侧绕组相电动势之比称为变压比，即：式中──一次侧绕组匝数；──二次侧绕组匝数。（3）实际变压器空载运行电压平衡

6、关系教学过程第5页由于漏磁路磁阻很大，漏磁通很小，因此反映漏磁通的漏电感和漏电抗是很小的，I0Z1也很小，所以有：由此看出，主磁通的大小主要决定与电源电压的大小，只要电源电压不变，主磁通维持不变，这是一个很重要的结论，对变压器负载运行时仍然成立。4、空载电流和空载损耗空载运行时，交变的磁通一方面在铁心中产生涡流，另一方面使铁磁材料中的磁畴随磁场方向的交变而运动，其后果都会使铁心发热，将变压器原边吸收电源能量的一部分消耗掉。分别称为涡流损耗和磁滞损耗，合称为铁损耗。当考虑变压器铁心中存在铁耗时，空载电流有两个分量组成，一是无功分量，起励磁作用，另一个是有功分量，用来供给铁心

7、损耗，这两个分量在相位上相差90°，所以空载电流有效值为：其中空载电流有功分量为，空载电流无功分量为，通常很小，所以，空载运行时变压器的功率因数很小。（二）变压器的负载运行1、负载运行时的物理情况负载运行时，副绕组中有电流流过，变压器便可以同时与原、副绕组相交链的主磁通为媒介，将原绕组从电源吸收的电能传送到副绕组，向负载供电。负载运行时，副绕组中有电流流过，副绕组中产生相应的磁动势，与原绕组中产生的磁动势共同作用，产生铁心中的主磁通。图1—14单相变压器负载运行图2、负载运行时的基本方程式（1）磁动势平衡方程式铁心中的磁动势由