1變壓器學案要點

1、變壓器學習目標：1. 掌握變壓器工作原理及計算匝數(shù)比；2. 掌握幾種常用的變壓器特點及應用；3. 會判斷變壓器的同名端。學習重點：1. 變壓器工作原理2. 幾種常用的變壓器特點及應用。3. 會判斷變壓器的同名端學習難點：三相變壓器接法。學習方法：啟發(fā)誘導分析推理小組討論問題探究：1. 理想變壓器的變壓、變流、變阻抗的關系式是怎樣的？2. 簡述三相電力變壓器、儀用互感器、自耦調壓器的結構特點及應用。3. 如何判斷變壓器的同名端？知識點梳理一、變壓器功能：|變電壓：電力系統(tǒng)變電流：電流互感器變阻抗：電子電路中的阻抗匹配（如喇叭的輸出變壓器）二、變壓器的工作原理工作過程：一次繞組加上交流電壓 5后，

2、繞組中便有電流 h通過，在鐵心中產生與 5同頻 率的交變磁通-，根據(jù)電磁感應原理， 分別在兩個繞組中感應出電動勢，若把負載接在二次繞組上，則二次側就有電流流過，這就是變壓器的工作原理。1. 空載運行原邊接入電源，副邊開路。接上交流電源U1 -原邊通過的空載電流為iio iiio產生工作磁通G = mSintdddtdt& 二 一N1e2 二 一N2產生感應電動勢（e、尬方向符合右手定則）原、副邊電壓關系圖1變壓器的空載運行根據(jù)交流磁路的分析可得:： 4.44 f N1OmE2 : 4.44 f N2m:e220圖2變壓器的空載運行工作原理匚2 = 0 時 U2 二 U20變電壓U1 ： EU2

3、E2K為變比結論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。2. 負載運行畐U邊帶負載后對磁路的影響：在副邊感應電壓的作用下，副邊線圈中有了電流電流在磁路中也會產生磁通，從而影響原邊電流4。根據(jù)（Ui，4.44f Nim）加電壓、頻率不變時，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或有負載運行時基本不變。 載后磁動勢的平衡關系為：iiNi i2N - iioNi2 。此，當外帶負圖3變壓器的有載運行由于變壓器鐵芯材料的磁導率高、空載勵磁電流（ho）很小，一般不到額定電流的10%，?？珊雎浴８鶕?jù)原、副邊電流關系 hNi i2N2 = iioNiI1N1 I2N2 0IN-i2n2上_血丄變電流 12 一 N 一 K

4、結論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比vU2副邊阻抗關系Zl =12圖4變壓器的阻抗變換從原邊等效:變阻抗Ui 的/也從li (N2/NJ2= (Ni/N2)2Z卜 K2|Zl結論：變壓器原邊的等效負載，為副邊所帶負載乘以變比的平方。三、變壓器的外特性副邊輸出電壓和輸出電流的關變壓器的外特性：在電源電壓和負載功率因數(shù)不變的條件下,系。即:U2 二 f(l2)U2：U203 12圖5變壓器的外特性U20：原邊加額定電壓、畐燦開路時，畐燦的輸出電壓。 變壓器外特性變化的程度用電壓變化率U%表示5=冒 100%大容量的電力變壓器的電壓變化率5%。小型號變壓器的電壓變化率20%。直接影響到供電質量。 電壓變化

5、率越小，變壓器性能越好。電壓變化率是一個重要技術指標,四、變壓器的損耗及效率 （）銅損可變損耗 變壓器的損耗r鐵損不變損耗銅損（Pcu）:一次、二次繞組導線電阻所致，與負載電流的平方成正比。r磁滯損失：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱，造成的損失。鐵損（PFe ）:電渦流損失：交變磁通在鐵芯中產生的感應電流（渦流），造成的損失。變壓器的效率nppn =)x100% =2X100%pB + FFe + fuP2為輸出功率，Pl為輸入功率一般變壓器的效率在 95%，大型變壓器的效率可達 99%以上。五、變壓器的額定值1、型號S 9 - 500 / 10S三相電力變壓器9設計序號500變壓器容量（kV A）10

6、高壓側電壓（kV ）變壓器負荷運行狀態(tài)稱額定運行。額定運行時各電量值為變壓器的額定值。2、額定電壓 U1N U2NU1N :加在一次繞組上的正常工作線電壓。U2N :次側施加額定電壓時的二次側空載線電壓。3、 額定電流I1N、I2N :變壓器滿載運行時，原、副邊繞組允許通過的線電流值。4、額定容量 Sn :變壓器傳送電功率的最大能力，變壓器在額定工作狀態(tài)下二次繞組的視在功率，單位為 kV A。單相變壓器額定容量為：三相變壓器的額定容量為:S U 2N I 2NSN = 10003U 2N 1 2 NSN =10005、額定頻率fN：變壓器應接入的電源頻率。我國電力系統(tǒng)的標準頻率為50Hz。以上

7、額定值是以單相變壓器為例六、變壓器繞組極性及連接方法當電流分別流入兩個線圈（或流出）時，若兩線圈產生的磁通方向相同，則這兩個線圈流入端稱為同極性端（同名端）。也是各繞組電位瞬時極性相同的端點。(a)圖(b)圖圖6變壓器繞組極性及連接（a）圖A、a為同名端；（b）圖 A、x為同名端小功率電源變壓器在使用中有時需要把繞組串連起來以提高電壓；或把繞組并聯(lián)起來以增大電流。在連接時必須認清繞組的極性，否則不僅達不到預期的目的，反而可能燒壞變壓器。正確的串聯(lián)接法：應把兩個繞組的一對異名端聯(lián)在一起。正確的并聯(lián)接法：應把兩個繞組的兩對同名端分別聯(lián)結在一起（還需注意并聯(lián)繞組的電壓必須相等）。電器使用時兩種電壓（

8、220V/110V ）的切換：1 * -3:二2 220V :聯(lián)結 2 - 3U220 =4.44f (2N)mU2204.44f 2N圖7線圈的兩種接法說明：兩種接法下110V:聯(lián)結 1 -3, 2 - 4Un。=4.44f (N)Omm不變， 所以鐵芯磁路的設計相同原邊有兩個相同繞組的電源變壓器（220 / 110），使用中應注意的問題:問題1:在110V情況下，如果只用一個繞組（ N）,行不行?若兩種接法鐵芯中的磁通相等，則：i2202N = mi110 N i22N = in0 N答：不行（兩繞組必須并繞）問題2:如果兩繞組的極性端接錯，結果如何?兩個線圈中的磁通抵消感應電勢e=0U1

9、104.44 f N圖8線圈的錯誤接法U電流h飛很大燒毀答：有可能燒毀變壓器結論：在極性不明確時，一定要先測定極性再通電。七、幾種常用的變壓器1三相電力變壓器把三個單相電力工業(yè)中，輸配電都采用三相制。變換三相交流電電壓，則用三相變壓器。UyVWi占 u idv ic w i變壓器拼合在一起，便組成了一個三相變壓器。高壓繞組分別用 U1U2、VW2、W1W2表示。低壓繞組分別用 U1U2、ViV2、WiW2表示。根據(jù)電力網(wǎng)的線電壓及原繞組額定電壓的大小，可以將原繞組分別接成星形或三角形。圖9三相電力變壓器根據(jù)供電需要，副繞組也可以接成三相四線制星形或三角形。三相變壓器的原副繞組的常用接法有Y ,

10、 yn、Y，d、Y N，d三種。大寫字母表示高壓繞組的接法，小寫字母表示低壓繞組的接法，Y與y表示星形接法，D與d表示三角形連接，N與n表示有中性線。例如三相變壓器的聯(lián)接組Y , ynOY高壓繞組聯(lián)結為星形Yn低壓繞組聯(lián)結為星形有中性線0表示高、低壓對應兩側線電壓的相位相差0度。若為1貝U表示高、低壓對應兩側線電壓的相位相差30度。若為2則表示高、低壓對應兩側線電壓的相位相差60度。2、自耦變壓器Rlu2n2IiNi使用時，改變滑動端的位置， 便可得到不同的輸出電壓。實驗室中用的調壓器就是根據(jù)此原理制作的。注意：原、副邊千萬不能對調使用，以防變壓器損壞。因為N變小時，磁通增大，電流會迅速增加。

11、既可以做升壓變壓器，也可以做降壓變壓器，一二次繞組之間既有磁的耦合，又有電的聯(lián)系。3、電壓互感器用低量程的電壓表測高電壓u（被測電壓）u（被測電壓）1保險絲21（匝數(shù)多）Ui =叢 U2 二 KU 2N2（匝數(shù)少）圖11電壓互感器被測電壓=電壓表讀數(shù)N1/N2使用注意:1.副邊不能短路，以防產生過流;2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損時，在副邊出現(xiàn)高壓。4、電流互感器用低量程的電流表測大電流R圖12電流互感器Ii也Ll2Ni K被測電流=電流表讀數(shù)N2/N1使用注意事項:1. 副邊不能開路，以防產生高電壓；2. 鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在副邊出現(xiàn)過壓。課堂小結:1.

12、理想變壓器的變壓、變流、變阻抗的關系式為Ui = Nl = kU2 N2上也丄12Ni KZi =|Z2 K22三相電力變壓器、儀用互感器、自耦調壓器的結構特點及應用。課堂訓練與檢測一、選擇填空題1. 當單相變壓器的二次電流增加時，變壓器鐵心中的主磁通將A.增加B.減小C.不變D.不確定.2. 電力系統(tǒng)中的變壓器，起隔離作用的變比為A.大于1B.小于1C.等于1D.不能確定3.運行中的變壓器，從空載到滿載運行，鐵心中的主磁通將A.增大B.減小C.基本不變D.不確定4.變壓器有載運行時，在電源電壓不變的情況下，當負載阻抗增加時，變壓器的主磁通A.增加C.基本不變5.某變壓器一次繞組的直流電阻為的

13、交流電壓時，二次繞組的空載電流A.等于7.2AB.減小D.先增加后減小5 Q,額定電壓為 220V/ 36V，當把一次側接入B.大于7.2A220VC.小于7.2AD.等于0A6. 變壓器的鐵心用涂有絕緣材料的硅鋼片制成，目的是A. 繞制線圈方便B.減小銅損耗C.減輕重量，減小體積D.減小鐵損耗7. 有一理想變壓器，輸入交流電壓的最大值是196V。有一負載接20V的直流電源，消耗的功率為P,將其接入此變壓器的次級電路中，消耗的功率是-，則該變壓器的原、副繞組4的匝數(shù)比是A. 1 : 14B. 14 : 1C. 19.6 : 1D. 10 : 18. 變壓器的電源由50Hz、380V的交流電換接

14、成100Hz 380V的交流電，則變壓器鐵心中 的磁通量將A.增加C.不變B.減少D.先增加后減少9.有一臺380V/220V的變壓器，在使用時不慎將高壓側和低壓側互相接錯，當?shù)蛪簜燃由?80V的交流電壓后，則A.高壓側有380V的電壓輸出B.咼壓側沒有電壓輸出，繞組嚴重過熱C.咼壓側有電壓輸出，繞組嚴重過熱D.高壓側有電壓輸出，繞組不會過熱10.變壓器的工作原理是A.歐姆定律B.基爾霍夫定律C.電流的熱效應D.電磁感應定律11.電力變壓器相對而言，減小比較重要。A.銅損耗B.鐵損耗C.銅損耗和鐵損耗D.絕緣電阻12.變壓器的作用是A.變換電壓、電流、阻抗、相位B.變頻率、變相位C.變頻率、變

15、電流D.變功率、電氣隔離13.在雙繞組變壓器中，匝數(shù)多、線徑細的繞組是A. 次繞組B.高壓繞組C.低壓繞組D.二次繞組14.如圖所示，變壓器一次繞組中每個繞組的額定電壓為110V欲將其接在220V的電源上使用，應將A. 1、3相接B. 2、3相接D.都不正確15.在220VZ110V的變壓器的一次繞組加220V的直流電壓，空載運行時一次繞組的電流是A. 0B.空載電流C.額定電流D.短路電流16. 在線路上測量較高交流電壓時，電壓互感器的正確接法為A. 次繞組與電壓表并聯(lián)，二次繞組與被測電路并聯(lián)B. 次繞組與被測電路并聯(lián)，二次繞組與電壓表并聯(lián)C. 一次繞組與被測電路串聯(lián)，二次繞組與電壓表并聯(lián)D

16、. 一次繞組與電壓表并聯(lián)，二次繞組與被電路串聯(lián)A. 次繞組作星形聯(lián)接C.二次繞組作星形聯(lián)接18. 一臺Y d聯(lián)接組別的三相變壓器, 二次側繞組的匝數(shù)之比為A. 1 : 2C.-.3 : 217. 在三相變壓器的聯(lián)接組別中，Y表示B. 次繞組作三角形聯(lián)接D.二次繞組作三角形聯(lián)接若一次側、二次側額定電流之比為 1 : 2，則一次側B. 2 : 1D. 2 : ,319. 決定電流互感器一次電流大小的因素是A. 二次側所接負載的大小B.變流比C. 被測電路D .二次電流20. 一次、二次繞組有電聯(lián)系的變壓器是A. 雙繞組變壓器B.三相變壓器C .自耦變壓器D.互感器21. 三相變壓器的二次繞組作三角

17、形聯(lián)接時，為了防止發(fā)生一相接反的事故，正確的測試方法是A. 把二次繞組接成開口三角形，測量開口處有無電壓B. 把二次繞組接成閉合三角形，測量其中有無電流C. 把二次繞組接成閉合三角形，測量其中有無電壓D. 把二次繞組接成閉合三角形，測量一次側空載電流的大小22. 下列關于三相變壓器變比的說法錯誤的是A. Y、y接法的三相變壓器的變比等于額定電壓之比B. Y、y接法的三相變壓器的變比等于原副繞組額定狀態(tài)下相電壓之比C. Y、d接法的三相變壓器的變比等于額定電壓之比D. Y、d接法的三相變壓器的變比等于原副繞組匝數(shù)之比23. 電流互感器在使用時，二次繞組電路中A. 必須裝設熔斷器B.不允許裝設熔斷

18、器C. 只在需要時裝設熔斷器D.熔斷器裝否不影響電路工作24. 直流法判定單相變壓器同名端常用的電源和儀表是A.交流電源、電壓表B.直流電源、歐姆表C.交流電源、電流表D.直流電源、電流表25. 單相變壓器一次側、二次側電壓的相位關系取決于A. 一次側、二次側繞組的同名端B. 一次側、二次側繞組的異名端C. 對一次側、二次側出線標志的規(guī)定D. 一次側、二次側繞組的同名端及對一次側、二次側出線標志的規(guī)定26. 用兆歐表測量絕緣電阻時，應將被測量絕緣電阻接在兆歐表的之間。A. L端和E端B. L端和G端C. E端和G端D.任意兩端之間27. 如圖所示，當開關 S斷開瞬間，電阻兩端電壓的極性如圖，貝

19、UA. a、c是同名端B . b、c是同名端C. a、b是同名端D. c、d是同名端作業(yè)布置：1 利用變壓器不可能做到的是（）A.增大電流B .升高電壓C.減小電壓D .增大功率2. 當理想變壓器副線圈空載時，副線圈的（）A.負載電阻為0B .輸出電流為0C.兩端電壓為0 D.輸出功率為03. 下列不正確說法是（）A. 變壓器也可能改變恒定電壓B. 變壓器的原理是一種電磁感應現(xiàn)象，副線圈輸出的電流是原線圈電流的感應電流C. 變壓器由繞在同一閉合鐵芯上的若干線圈構成D. 變壓器原線圈相對電源而言起負載作用，而副線圈相對負載而言起電源作用4. 變壓器原線圈1400匝，副線圈700匝并接有電阻R,當

20、變壓器工作時原副線圈中（）A. 電流頻率比為2 : 1B. 功率比為2 : 1C. 電流比為2 : 1D. 電壓之比為2 : 15. 理想變壓器原、副線圈的電流為11, 12,電壓U, U,功率為P1, P2,關于它們之間的關系，正確的說法是（）A.丨2由丨1決定 B . U2與負載有關C. P1由巳決定D.以上說法都不對6. 理想變壓器原、畐U線圈的匝數(shù)比為1 : 15，當原線圈接在6V的蓄電池兩端以后，畐U線圈的輸出電壓為（）A. 90V B . 0. 4V C . 6VD . 0V7理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10： 1，以下說法中正確的是（）A. 穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10

21、: 1B. 穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等C. 原、副線圈每一匝產生的電動勢瞬時值之比為10 : 1D. 正常工作時原、副線圈的輸入、輸出功率之比為10 : 18如圖所示，理想變壓器原、畐U線圈匝數(shù)之比n1 : n2= 4 : 1，當導線在平行導軌上勻速切割磁感線時，電流表 A的示數(shù)是12mA則副線圈中電流表 A的示數(shù)是（）A 3mAB. 48mAC.零D.與R阻值有關9如圖所示，理想變壓器原、畐U線圈匝數(shù)之比為20: 1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“ 220V,60W燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光.則（）A. 電流表的示數(shù)為A220B. 電源輸出功率為 1200 W3C. 電流表的示

22、數(shù)為A220D. 原線圈端電壓為11V10. 如圖，電路中有四個完全相同的燈泡，額定電壓均為U,變壓器為理想變壓器，現(xiàn)在四個燈泡都正常發(fā)光，則變壓器的匝數(shù)比n1 : n2和電源電壓 U分別為（）A. 1 : 2 2UB. 1 : 2 4 UC. 2 : 1 4 U D . 2 : 1 2 U11、有一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調節(jié)，如圖所示，在副線圈兩輸出端連接了定值電阻F0和滑動變阻器 R,在原線圈上加一電壓為U的交流電，則（）A.保持Q的位置不動，將B.保持Q的位置不動，將C.保持P的位置不動，將D.保持P的位置不動，將P向上滑動時，電流表

23、的讀數(shù)變大P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小Q向下滑動時，電流表的讀數(shù)變大Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小12、一臺Y、d聯(lián)接組別的三相變壓器，若每相一次側、二次側繞組匝數(shù)比為 4，則一次側、羽A.3二次側額定電流之比是B. 14D.4.313、變壓器空載運行時，自電源輸入的功率等于A.銅損耗C零B.鐵損耗D. 銅損耗+鐵損耗二、填空題1.如圖2所示，副線圈上有一個標有“220V, 10W字樣的燈泡正常發(fā)光，原線圈中的電流表示數(shù)為0.025A ,則電壓表的示數(shù)為_400V,原、副線圈的匝數(shù)比為2 .如圖4所示，理想變壓器的線圈匝數(shù)分別為n1=2200匝，n2=600匝，n3=3700匝，已知交流電表

24、A示數(shù)為0.5A , A3示數(shù)為0.8A則電流表A的示數(shù)為1.48A3、如圖所示的理想變壓器，它的初級線圈接在交流電源上，次級線圈接一個標有“12V,100W的燈泡，已知變壓器初、次級線圈的匝數(shù)比為18: 1，那么小燈泡正常工作時，圖中的電壓表的讀數(shù)為_216V,電流表的讀數(shù)為_0.46A.三、簡答題1.如圖所示變壓器為理想變壓器，當RP的滑動觸頭向下滑動時，燈 HL1、HL2的亮度如何變化？為什么？2、簡述變壓器的工作過程四、計算題1. 在220V的交流電路中，接入一個變壓器，它的一次繞組有500匝，二次繞組有100匝, 二次側電路接一個阻值為11Q的電阻性負載，如果變壓器的效率是80%。求

25、：變壓器的輸入功率Pi；損耗功率AP;一次繞組中的電流。2. 三相變壓器 Uin/ U2n= 10kV/0.4kV, Sn= 100kVA , Ni= 1125 匝，Y、d 接法，滿載時 U2= 380V, n= 0.99, cos= 0.88，試求：變壓比k；二次繞組匝數(shù)N2 ；輸入功率P1和輸出功率P2；一次、二次繞組的額定相電流。山東萬智學校變壓器學案答案一、課堂訓練與檢測：選擇題（本題50分，每小題2分）1 5 CCCCD6 10 DBBCD11 15 BABBD1620 BADCC21 25 ACBDA26 27 AB作業(yè)布置：1 5 DBADC 6 10 DBCCC 11 13 BBB二、填空題1、400 20/112、1.48A3、2160.46三、簡答題1答、H