1、學習好資料歡迎下載呼和浩特市工業(yè)職業(yè)學校全國中等職業(yè)技術學校電工類專業(yè)通用教材電機與變壓器教案適用專業(yè)：機電技術應用賀貴祥電機與變壓器教案首頁第1次課授課時間：2012年月日教案完成時間：2012年月日課程名稱電機匕父壓器年級專業(yè)、層次中職教員賀貴祥學時2授課題目緒論基本教材或經巧書電機與變壓器中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、電工類專業(yè)通用教材教學目的與要求1、 通過教學使學生掌握電機在國民經濟中的地位；電機的主要類型；我國電機工業(yè)發(fā)展概況2、 了解學習本課程的方法及需要的基礎知識教學重點與難點電機在國民經濟中的地位學習本課程所需要的基礎知識面長及知識占八、電機的定義、學習本課程

2、所需的基礎知識。教學方法理論講解作業(yè)和課后記教學附頁教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注電機在國民經濟中的作用電能是現代主要的能源，而電機是與電能的生產、傳輸和使用緊密相關的能量轉換裝置，它不僅是工業(yè)、農業(yè)、交通運輸業(yè)、國防工業(yè)、IT技術產業(yè)的重要設備，而且在日常生活中的應用也越來越廣泛。人類早期使用的原動力是畜力、水力和風力，后來發(fā)明了蒸汽機、柴油機、汽油機，十九世紀發(fā)明了電動機，由于電動機有以下優(yōu)占(1) 電機的效率高，運行經濟；(2) 電能的傳輸和分配比較方便；(3) 電能容易控制。所以電動機的應用越來越廣泛，現在絕大部分生產機械都采用電動機進行

3、拖動，即用電動機作為原動機。讓電機運轉需要電能，電能主要來自發(fā)電機，為了經濟的傳輸和分配電能需要變壓器，另外隨著自動化程度的不斷提高，自動控制技術得到空前的發(fā)展，出現了各種各樣的控制電機，此外在文教、醫(yī)療衛(wèi)生、信息產業(yè)及日常生活中電機的應用將會愈加廣泛。二、電機的主要類型電機的型式和種類很多，但其工作原理都是基于電磁感應定津和電磁力定律，電機的分類方法很多，按功能進行分類，可分為：(1)發(fā)電機將電能轉換為機械能(2)電動機將機械能轉換為電能(3)變壓器將電能變換為不同等級的電能(4)控制電機作為控制系統(tǒng)中的元件、我國電機工業(yè)發(fā)展概況解放前電機工業(yè)極端落后，僅幾個城市有電機制造廠。解放后電機工業(yè)

4、發(fā)展很快第一個五年計劃結束時，年產量和單機容量都較解放前提高了幾十倍。改革開放以來我國電機工業(yè)在引進、吸收和消化國外先進技術的基礎上對原有電機進行了優(yōu)化設計，使電機性能大大提高，并相繼研制和開發(fā)了多種新系列電機，不僅滿足了國內生產需要，而且向國外出口。目前我國已開發(fā)制成125個系列，900多個品種，幾千種規(guī)格的各種電機。電機工業(yè)發(fā)展趨勢是電子與電機工業(yè)結合，開展新原理、新結構、新材料電機的研制工作。四、緒論電機的分類按功能用途分：有發(fā)電機、電動機、變壓器和控制電機4類按電機的結構或轉速分：分為靜止變壓器和旋轉電機。按電源的不同分：分為直流電機和交流電機兩大類。交流電機又分為同步電機和異步電機兩

5、類。綜上分類方法，可歸納如下:,變壓器（也屬交流電機的一種，但它靜止不動）直流電機直流發(fā)電機直流電動機交流電機yL同步發(fā)電機同步電動機異步發(fā)電機異步電動機課程性質、任務和內容性質：是門專業(yè)基礎課。它是將“電機學”“電力拖動”和“控制電機”等課程有機結合而成的一門課。任務:掌握各電機的基本結構和工作原理以及電力拖動系統(tǒng)的運行性能、基本分析計算、電機選擇方法。內容：直流電機、直流電動機的電力拖動、變壓器、三相交流異步電動機、三相交流異步電動機的電力拖動、單相異步電動機、司步電機、電動機的選擇控制電機等。課程特點課程特點：理論性強，應用性強。涉及的基礎理論和實際知識面廣，是電學、磁學、動力學、熱學等

6、學科知識的綜合，所以理論性較強。而用理論分析各種電機及拖動的實際問題時，必須結合電機的具體結構、采用工程觀點和工程分析方法。在掌握基本理論的同時，還要注意培養(yǎng)學生的實驗操作技能和計算能力，因此實踐性也較強。學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注七、學習方法學習時應注意以下幾點：1）抓主要矛盾，抓本質，忽略次要因素。2）抓基本概念、原理和主要特性。3）良好的學習方法，如對比學習，找出各種電機的共性和特點,加深理解。4）理論聯系實際，重視實驗和到工廠實踐。5）把電機視為拖動系統(tǒng)中的一個器件來學習，不宜過多地耗時于電機的內部電磁關系。電機與變壓器教案首頁第2次課授課時間：2012年月日教案

7、完成時間：2012年月日課程名稱電機匕父壓器年級專業(yè)、層次中職教員賀貴祥學時2授課題目第一章變壓器的結構匕工作原理§1-1變壓器的用途和分類、§1-2變壓器的結構基本教材或參考書電機與變壓器中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、電工類專業(yè)通用教材教學目的與要求通過教學使學生掌握變壓器的定義、變壓器的用途和分類教學重點與難占八、變壓器的用途和分類變壓器的用途和分類技能及知識點變壓器的定義、用途和分類教學方法理論聯系實際作業(yè)和課后記教學附頁教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注、變壓器的主要用途變壓器是一種通過電磁感應作用將一定數

8、值的電壓、電流、阻抗的交流電轉換成同頻率的另一數值的電壓、電流、阻抗的交流電的靜止電器。在電力系統(tǒng)中，專門用于升高電壓和降低電壓的變壓器統(tǒng)稱為電力變壓器。電力變壓器是使用最廣泛的變壓器。變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止電氣設備。它能將某一電壓值的交流電變換成同頻率的所需電壓值的交流電，以滿足高壓輸電、低壓供電及其他用途的需要。在絕大多數情況下，交流電能來自于遠離用電地區(qū)的水力發(fā)電站、火力發(fā)電站、核電站的交流發(fā)電機。由于絕緣材料和散熱等方面的限制，交流發(fā)電機發(fā)出的電壓不可能太高，一般多為10.5kV和18kV。如果以此等級的電壓直接向遠距離的用電地區(qū)傳送大功率的電能，那么輸電線路必然流過很大的

9、電流，大大增加了輸電線路上的電能損耗和電壓損耗，這是很不經濟的，甚至于不能將電能送出去。如果采用升壓變壓器，把發(fā)電機發(fā)出的電壓升高到幾十千伏或幾百千伏的電壓后，再向遠距離的用電地區(qū)傳送大功率的電能，那么輸電線路上流過的電流自然就變小了，這樣就能經濟地把電能送出去。一般地，輸電電壓的高低與輸電距離、輸電功率有關，若要求輸電距離較遠且輸電功率較大，則要求較高的輸電電壓。而用電設備的電壓等級絕大多數為380V或220V,用電設備不能直接與高壓輸電線路連接，必須采用降壓變壓器，先將輸電電壓降低到合適的電壓等級，再供用戶使用。學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注、變壓器的基本工作原理它的基本

10、工作原理可以用圖3.1說明。圖3.1是單相變壓器的工作原理圖。這個單相變壓器由一個閉合的鐵心和套在其上的兩個繞組構成。這兩個繞組彼此絕緣，同心套在一個鐵心柱上，但是為了分析問題的方便，我們將這兩個繞組畫在鐵心柱兩側上，具中，與電源連接的繞組稱為原繞組，也稱為一次繞組或原邊；與負載連接的繞組稱為副繞組，也稱為二次繞組或副邊。我們在表示原繞組電磁量的符號右下角加標號”1；在表示副繞組電磁量的符號右下角加標號“2；以便于區(qū)別。例如，U1,I1,巳分別表示原繞組的電壓、感應電動勢、電流相量；U2,I2,E2,分別表示副繞組的電壓、感應電動勢、電流相量。將原繞組的兩個出線端與單相交流電源連接，原繞組中便

11、流過交流電流，該電流在鐵心中生成與電源頻率相同的交變磁通，此交變磁通同時鏈過原、副繞組。據電磁感應原理，原、副繞組中將分別感應出交變電動勢。將副繞組的兩個出線端與負載連接，負載就有交流電流通過。對應某一瞬時，單相變壓器中各物理量的方向標示于圖1-1。教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注圖1-1單相變壓器工作原理圖設U,1e分別為原繞組的電壓、感應電動勢瞬時值，U2e2,分別為副繞組的電壓、感應電動勢瞬時值，Ni,N2分別為原繞組、副繞組的匝數，為鐵心中同時鏈過原、副繞組的磁通。如果單相變壓器副繞組的兩個出線端不與負裁連接并忽略數值很小的原繞組電阻、電抗，可以得出下面的瞬時值方程式Ui=-e1（11）

12、（12）U2=e2其中，依據電磁感應定律有d6B=-N1dtd（1一3）e2=-N2人心出（14）小吧U1N1他該式代入上式，得dG（15）U2=-N2標（L6）有u1eN1-1-k山|e2N2（17）由此可見，通過選用/、同于原繞組匝數N1的副繞組匝數N2,便可使副繞組的電壓U2不等于原繞組的電壓U1,k稱為變壓器的變壓比，其大小是由變壓器的結構參數N1,N2所決定的。綜上所述，變壓器以原、副繞組能同時鏈過鐵心中同一變化遨通的特有結構，利用電磁感應原理，將原繞組吸收電源的電能傳送給副繞組所連接的負載一一實現能量的傳送，使匝數不同的原、副繞組中感應出大小不等的電動勢一一實現電壓等級變換，這就是

13、變壓器的基本工作原理。三、變壓器的分類變壓器可以按照用途、繞組數目、相數、冷卻方式、調壓方式分類。按照用途分，主要有電力變壓器、調壓變壓器、儀用互感器（如測量用電流互感器和電壓互感器）、供特殊電源用的變壓器（如整流變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、脈沖變壓器）。按照繞組數目分，主要有雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器、自耦變壓器。按照相數分，主要有單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。按照冷卻方式分，主要有干式變壓器、充氣式變壓器、油浸式變壓器（按照冷卻條件，又可細分為自冷、風冷、水冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷變壓器）。按照調壓方式分，主要有無載調壓變壓器、有載調壓變壓器、自動調壓變壓

14、器。容量大小：小型變壓器、中型變壓器、大型變壓器和特大型變壓器備注教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容四、變壓器的基本結構用1.2為三相油浸式電力變壓器的結構示意圖用1.2三相油浸式電力變壓器1油箱2一鐵心及繞組3儲油柜4一散熱筋5高、低壓繞組6一分接開關7一氣體繼電器8信號溫度計三相油浸式電力變壓器主要由鐵心、繞組及其他部件組成。現簡單敘述各部件的結構、作用。鐵心作為變壓器的閉合磁路和固定繞組及其他部件的骨架。為了減小磁阻、減小交變磁通在鐵心內產生的磁滯損耗和渦流損耗，變壓器的鐵心大多采用薄硅鋼片疊裝而成。變壓器的鐵心有心式和殼式兩種基本形式。心式變壓器的鐵心由鐵心柱、鐵腕和夾緊器件組成，繞組套在鐵心

15、柱上，如圖3.3所示。心式變壓器的結構簡單，繞組的裝配工藝、絕緣工藝相對于殼式變壓器簡單，國產三相油浸式電力變壓器大多采用心式結構。殼式變壓器的鐵心包圍了繞組的四面，就像是繞組的外殼，如圖3.4所示。殼式變壓器的機械強度相對較高，但制造工藝復雜,聽用材料較多，一般的電力變壓器很少采用。三=：=，=三=4岬乂三三.3用1.3三相心式變壓器1鐵心柱2鐵腕3高壓繞組4一低壓繞組用1.4單相殼式變壓器1鐵心柱2鐵腕3一繞組2 .繞組學習好資料歡迎下載繞組是變壓器的電路部分，原繞組吸取供電電源的能量，副繞組向負載提供電能。變壓器的繞組由包有絕緣材料的扁導線或圓導線繞成，有銅導線和鋁導線兩種。按照高、低壓

16、繞組之間的安排方式，變壓器的繞組有同心式和交疊式兩種基本形人。3 .其他部件(1)油箱變壓器的器身放置在灌有高絕緣強度、高燃點變壓器油的油箱內。變壓器運行時，鐵心和繞組都要發(fā)出熱量，使變壓器油發(fā)熱。發(fā)熱的變壓器油在油箱內發(fā)生對流，將熱量傳送至油箱壁及其上的散熱器，再向周圍空氣或冷卻水輻射，達到散熱的目的，從而使變壓器內的溫度保持在合理的水平上。(2)儲油柜(也稱為油枕)儲油柜裝置在油箱上方，通過連通管與油箱連通，起到保護變壓器油的作用。變壓器油在較高溫度下長期與空氣接觸容易吸收空氣中的水分和雜質，使變壓器油的絕緣強度和散熱能力相應降低。裝置儲油柜的目的是為了減小油面與空氣的接觸面積、降低與空氣

17、接觸的油面溫度并使儲油柜上部的空氣通過吸濕劑與外界空氣交換，從而減慢變壓器油的受潮和老化的速度。(3)氣體繼電器(也稱為瓦斯繼電器)教學環(huán)節(jié)備注教學過程及主要內容氣體繼電器裝置在油箱與儲油柜的連通管道中，對變壓器的短路、過載、漏油等故障起到保護的作用。(4)安全氣道(也稱為防爆管)安全氣道是裝置在較大容量變壓器油箱頂上的一個鋼質長筒，下筒口與油箱連通，上筒口以玻璃板封口。當變壓器內部發(fā)生嚴重故障又恰逢氣體繼電器失靈時，油箱內部的高壓氣體便會沿著安全氣道上沖，沖破玻璃板封口，以避免油箱受力變形或爆炸。(5)絕緣套管絕緣套管是裝置在變壓器油箱蓋上面的絕緣套管，以確保變壓器的引出線與油箱絕緣。(6)

18、分接開關分接開關裝置在變壓器油箱蓋上面，通過調節(jié)分接開關來攻變原繞組的匝數，從而使副繞組的輸出電壓可以調節(jié)，以避免副繞組的輸出電壓因負載變化而過分偏離額定值。分接開關有無載分接開關和有載分接開關兩種。一般的分接開關有三個擋位，+5%擋、0擋和-5%擋。若要副繞組的輸出電壓降低，則將分接開關調至原繞組匝數多的一擋，即+5%擋;若要副繞組的輸出電壓升高，則將分接開關調至原繞組匝數少的一擋，即-5%擋。學習好資料歡迎下載電機與變壓器教案首頁第3次課授課時間：2012年月日教案完成時間：2012年月日課程名稱電機匕父壓器年級專業(yè)、層次中職教員賀貴祥學時2授課題目§1-3變壓器的空載運行及負裁

19、運行基本教材或經巧書電機與變壓器中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、電工類專業(yè)通用教材教學目的與要求通過教學使學生掌握變壓器的基本結構、變壓器的空載運行及負裁運行教學重點與難點變壓器的基本結構、變壓器的空載運行及負裁運行變壓器的空載運行及負裁運行面長及知識占八、變壓器的結構、變壓器空載運行及負裁運行時的方程式、相量圖、等效電路等教學方法理論講解作業(yè)和課后記教學附頁教學環(huán)節(jié)備注學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)備注一、變壓器的空載運行什么是空載運行：（一）空載運行時的物理情況.I0原繞組接交流電源時有電流通過，稱空載電流。交變的I0流過原繞組，產生磁動勢I：Ni,產生通過繞組中心的交變的磁通，

20、此磁通由I：單獨激勵，所以也稱為勵磁電流或激磁電流。用1.5單相變壓器空載運行原理圖主磁通:絕大部分的磁通經由鐵心閉合，稱為主磁通，用表示。作用：主磁通與原、副繞組同時交鏈而傳遞能量。在原、副繞組中產生感應電動勢ei,e2o漏磁通：很少一部分磁通經由原繞組周圍的空氣或變壓器油閉合，它不是傳遞能量的載體，稱漏磁通,用中1仃表示。漏磁通在原繞組中感應電動勢eib感應電動勢1 .各電、磁量正方向的規(guī)定有利于討論各電、磁量的量值關系和相位關系原邊：視變壓器原邊為電源的負載，原邊電流的正方與電源電壓的正方向一致。副邊：將副邊視為負載的電源，副邊電流的正方向由副邊電勢的正方向確定，副邊電壓的正方向依據副邊

21、電流流過負載的壓降方句確定。遨通：正方向與電流的正方向符合右手螺旋定則。感應電動勢：正方向與磁通的正方向符合右手螺旋定則，實際方向由楞次定律確定。各電、磁量正方向見圖1.5。2 .感應電動勢交流電壓產生交流磁通，有m=msin®td貝Ue=-N1dt2d®mSin°M)z土.e=N1-=-N16Gcoscctdt=Ni2二f：%sin(t-90尸Eimsin(t-90)二.2E1sin(t-90)原繞組感應電動勢有效值的數值為匚 Ni(2 二 f 戶 mEl =2= 4.44 fN1：Dm且Ei在相位上以90。滯后肚m。用相量表示，有.Ei-j4.44fN；1m同

22、理，E2在相位上也以90°滯后mm。用相量表示，有E2=_j4.44fN26m變壓器的原繞組有漏磁通鏈過，漏磁通也是按正弦規(guī)律變化的，同理有E；仃=jN必我6/點=jNiLifOm/四_jxiI0由于漏磁路主要由非磁性介質構成，可近似地看成線性磁路，具遨阻也可近似地看成常數，則漏電感L1。和漏電抗x1也可近似地看成常數，因此，漏感電勢可以看成是漏電抗上的壓降。3.電壓平衡關系據基爾霍夫電壓定律，得到原、副邊的電壓平衡方程式Ui=EiEiJIon=Ei+jxilo+lori=Ei+I0（ri+jxj=Ei+I°ziU20=E2由于漏磁路磁阻很大，漏磁通很小，因此反映漏磁通的漏

23、電感和漏電抗很小，IoZi也很小，有U；定-Ei=-j4.44fN/；由此看出，主磁通的大小主要決定與電源電壓的大小，只要電源電壓不變，主磁通維持不變，這是一個很重要的結論，對變壓器負載運行時仍然成立。（三）空載電流和空載損耗空載運行時，只有原繞組流過空載電流，所以勵磁電流也就是空載電流。由于鐵心采用高磁化能力、低渦流損耗和磁滯損耗的硅鋼片疊壓而成，空載電流是很小的，只占原邊額定電流的4%10%,甚至更低。空載運行時，交變的磁通一方面在鐵心中產生渦流，另一方面使鐵磁材料中的磁疇隨磁場方向的交變而運動，其后果都會使鐵心發(fā)熱，將變壓器原邊吸收電源能量的一部分消耗掉。分別稱為渦流損耗和磁滯損耗，合稱

24、為鐵損耗。（四）等效電路用電路形式反映其電磁關系稱之為等效電路。.漏感電勢可以看成是漏電抗上的壓降，即&仃=-jxj0,再與空載電流在原繞組電阻上的壓降I0ri合并為一項，即漏阻抗壓降I。乙。原繞組通過空載電流，在鐵心中產生主磁通、產生鐵損耗，才會產生感應電動勢E；,實際上E；反映了主磁通和鐵損耗的大小，也可以仿照漏阻抗壓降的處理方式，認為Ei=I°Zm=10（1+jXm）在U1和fi不變時，Gm恒定，可將zm視為常數。得Ui=l0（m+jXm）+I0（1+jXi）.=I0Zm+l0Zi=l0（Zm+Zi）由此得到空載運行時的等效電路。并進行空載運行時的定量分析。學習好資料歡

25、迎下載教學環(huán)節(jié)備注用1.6單相變壓器空載運行等效電路電機與變壓器教案首頁課程名稱電機匕父壓器年級專業(yè)、層次中職教員賀貴祥學時授課題目§13變壓器的空載運行及負裁運行基本教材或經巧書電機與變壓器中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、電工類專業(yè)通用教材教學目的與要求通過教學使學生掌握變壓器負裁運行時的各種關系教學重點與難點變壓器負裁運行時的物理情況、電壓平衡關系、等效電路等變壓器繞組的折算面長及知識占八、變壓器負裁運行時的物理情況、等效電路、變壓器繞組的折算等教學方法理論講解作業(yè)和課后記第4次課授課時間：2012年教案完成時間：2012年月日月日學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程

26、及主要內容備注教學附頁變壓器的負載運行（一）負載運行時的物理情況負載運行時，副繞組中有電流流過，變壓器便可以同時與原、副繞組相交鏈的主磁通為媒介，將原繞組從電源吸收的電能傳送到副繞組，向負載供電。負載運行時，副繞組中有電流I2流過，副繞組中產生相應的磁動勢I2N2,與原繞組中產生的磁動勢I；Ni共同作用，產生鐵心中的主磁通。用1.7單相變壓器負載運行原理圖（二）負載運行時的基本方程式1 .磁動勢平衡方程式鐵心中的磁動勢由原邊磁動勢I；Ni和副邊磁動勢I；N2合成，為IiNi十I：N2。由于電壓不變，主磁通不變，即磁動勢仍然為I°Ni。有IiNi十：2N2=I*Ni,IiNi=I0Ni

27、+（-12N2）由此看出，負載運行時的原邊磁動勢I；Ni有兩部分作用：一是產學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注生鐵心中的勵磁磁動勢loNi,以產生主磁通&m；二是產生一個與副邊磁動勢I2N2大小相等、方向相反的磁動勢（一I2N2）,抵消副邊磁動勢的作用，以維持鐵心中的主磁通不變。該式稱為磁Nc動勢平衡方程式。將磁動勢平衡方程式改變?yōu)镮i=I0+（生,I2）Ni負載運行時的原邊電流I；大于變壓器空載運行時的原邊電流Io的，它由反映主磁通大小的勵磁電流分量Io和反映負載大小N的負載電流分量（一-I2）組成。當負載增加時，I2增加，副NiN*邊磁動勢I2N2增力口，原邊電流的負

28、載電流分量（一生I2）也相Ni應增加，可見，雖然變壓器的原、副邊沒有直接的電路聯系，但負載電流的變化也會使原邊電流相應地改變。2 .電壓平衡方程式副邊電路流過電流I2,產生副邊磁動勢2心。副邊磁動勢一方面與原邊磁動勢I；Ni共同作用產生鐵心中的主磁通，另一方面還產生僅與副繞組交鏈的漏磁通&2b漏磁通在副繞組中感應出漏感電動勢e仃，E；。也可以以副邊漏電抗X2上的壓降形式來表.示，有E2Q=-jX2I2據原、副邊電路，列出變壓器負載運行時的電壓平衡方程式Ui=-Ei+Ii（ri+jXi）=Ei+IiZi-Ei習0（，jXm）=I0ZmU2=E2-I2（r2+jx2）=E2-I2Z2教學環(huán)

29、節(jié)教學過程及主要內容U2=l2(rL+jxL)=l2ZL綜上所述，可以列出變壓器負載運行時的基本方程式組如下U1=Ei+I：Z1-Ei=l0ZmU2=E2-*2Z2Ei=kE2u2=0zl,1Ii=I0+(I2)k(三)等效電路利用上面得出的變壓器基本方程式組，便可以對變壓器進行定量計算了。但因原、副繞組的匝數不等，原、副邊只有磁耦合關系而無直接的電聯系，實際求解起來是相當困難的。我們可以構造一個能正確反映變壓器的電、磁關系和功率關系的純電路等效電路，以便找到一種簡便實用的計算方法。1 .折算所謂折算，就是假設使原、副繞組的匝數相同，以簡化變壓器的定量計算過程，但要保證變壓器折算前后的電、磁關

30、系和功率關系不變。現以將副繞組折算成原繞組為例，確定副邊各物理量的折算值。副邊各物理量的折算值用原有符號加“”表示。(1)副邊電動勢的折算值折算的目的就是使折算后的副繞組匝數等于原繞組的匝數，即N2=N1,有£2=上=1EiNi(2)副邊電流的折算值為保證折算前后副邊磁動勢的作用不變，有I2N2=I2N2IN2|N2I1II2二I2=I2=I22 N22N12k2(3)副邊阻抗的折算值為保證折算前、后的銅損耗不變,22212r2=12r2,r2kr2為保證折算前、后的無功功率不變,222212x2=I2x2,X2=kx則z2=k2Z2同理有zL=k2ZL(4)副邊電壓的折算值為保證折

31、算前、后的視在功率不變,U 2I 2 = U 2I 2 ,In,1U2甘U2=山2I 2折算后，變壓器負載運行時的基本方程式組可簡化為如下的方程式組U1=-Ei+I1Z1,-E1=I0zm,U2=E2-I2Z2,U2=I2Zl,E2=Ei,II +I2=I02.等效電路在將變壓器副繞組的匝數折算為與原繞組的匝數相等后，原、副繞組中的感應電動勢E；和E2是相等的。若將分別作用于原、副邊電路的E1,E2看成是日(或E2)同時作用于原、副邊電路，便得到形狀像T'字的等效電路，如圖1.8所示。學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注變壓器負載運行時的T型等效電路是與實際變壓器的電、磁關

32、系和功率關系是完全等效的。但此T形等效電路屬于混聯電路,要對其進行復數運算是比較麻煩的。在工程上，可根據要分析、計算的具體問題，對T型等效電路做進一步的簡化，得到如圖1.9所示的簡化等效電路。H1.9中，=i+r=叫短路電阻，Xs=x+x2叫短路電抗,zs=%+jxs叫短路阻抗，rs,xs,zs可由變壓器的短路試驗得用1.8單相變壓器負載運行時的T型等效電路圖1.9單相變壓器負載運行時的簡化等效電路例3.3.1已知一臺單相變壓器的數據為：Sn=4.6kVA,U1N/U2N=380V/115V,門=0.15C,2=0.0240,xi=0.27C,x2=0.053Q,其負載阻抗為：ZL=4+j3。

33、當外加電壓為額定值時，用簡化等效電路計算原、副邊電流及副邊電壓。解變比k=弧=380=3.30U2N115原邊電流I1 =2 Uin(ri 2 幾)j(x X2 Xi)電機與變壓器教案首頁380.0(0.153.3020.0243.3024)j(0.273.3020.0533.3023)380.043.971j33.517380.055.289.37.32=6.87/37.32A副邊電流I2=kI2'=3.3x6.87/37.32=22.67/37.32也副邊電壓U2=I2zL=22.67/-37.32(4j3)-113.35.-0.45V學習好資料歡迎下載第5次課授課時間：2010年

34、 月曰教案完成時間：2010年 月 日課程名稱電機匕父壓器年級專業(yè)、層次中職教員何云學時2授課題目§14變壓器的阻抗變換§1-5變壓器的外特性基本教材或經巧書電機與變壓器中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、電工類專業(yè)通用教材教學目的與要求通過教學使學生掌握變壓器阻抗變換的應用、變壓器的外特性教學重點與難點變壓器阻抗變換的應用、變壓器的外特性變壓器的外特性面長及知識占八、阻抗變換的公式及應用、變壓器外特性教學方法理論講解作業(yè)和課后記學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注教學附頁備注教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容一、變壓器的外特性運行特性：1.外特性2.效率特性

35、作用：反映變壓器帶負載運行時的性能。（一）外特性與電壓變化率當電源電壓及負載功率因數一定時，反映副邊端電壓隨副邊電流變化而變化的曲線U2=f（I2）,稱為變壓器的外特性。外特性直觀反映了變壓器輸出電壓隨負載電流變化的趨勢。cos例=08十一超前）8s嗎=1s制=0,8（滯后）1.0用1.12變壓器的外特性電容性負載：U2隨I2的增大而增大（容性負載減小了無功電流分量）；電阻和電感性負載：U2隨I2的增大而減小。變化程度用電壓變化率來表示。UU20U2U2N-U2定義：Au%=3-100%=交2100%U2NU2N一般情況下，在cos92=0.8（感性）左右時，額定負載的電壓變化率約為4%5.5

36、%。（二）變壓器的損耗與效率損耗：銅損、鐵損，每一種又包括基本損耗和附加損耗。基本銅損：原、副繞組中的直流電阻損耗。附加銅損：漏磁通在原、副繞組中產生集膚效應、使其電阻增大而增加的銅損，通常很小。銅損的大小與負載電流的平方成正比，是可變損耗?；捐F損：鐵心中的磁滯和渦流損耗。附加鐵損：主磁通在變壓器的結構件及鐵心的某些局部引起的渦流損耗?；捐F損是鐵損耗的主要部分。鐵損為不變損耗。效率：輸出功率與輸入功率之比，即與=昌100%=p100%PiP效率特性：負載小時，效率隨負載的增加而增加；負載大時，效率隨負載的的增加而減小。效率有一個最大值，用“max表示。一般當P=0.50.7范圍內時達到ax

37、。a1.13變壓器的效率特性二、變壓器的阻抗變換變壓器一次側接交流電源，對電源來說是一個負載。其輸入阻抗可用輸入電壓、輸入電流來計算，即變壓器的輸入阻抗為Zl=U1，而變壓器的二次側輸出又接了負載，電壓、電流、負載Il之間存在Z2="=Zfz關系。可以看出經過變壓器把Z2接到I2電源上和不要變壓器直接把Z2接到電源上，兩者是完全不一樣的，這里變壓器起到改變阻抗的作用，把Z2變成Zi可以在Ui的電壓下工作。變換公式2這說明負載Z2經過變壓器以后阻抗擴大了K2倍。如果已知負載阻抗Z2的大小，要把它變成另一個一定大小的阻抗Z1,只需接一個變壓器，該變壓器的變比代"乙/乙在電子線路

38、中，這種阻抗變換很常用，如擴音設備中揚聲器的.阻學習好資料歡迎下載第6次課授課時間：2012年 月日教案完成時間：2012年 月 日教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注抗很小(416),直接接到功放的輸出，則揚聲器得到的功率很小，聲音就很小。只有經輸出變壓器把揚聲器阻抗變成和功放內阻一樣大，揚聲器才能得到最大輸出功率。這也稱為阻抗匹配。例1-1某晶體管收音機的輸出變壓器的一次側匝數N1=230匝，二次側匝數N2=80匝，原來配接8Q的揚聲器，現要改用同樣功率而阻抗為4Q的揚聲器，則二次側匝數N2應改繞成多少？解：先求出一次側的Z1,因為不論N2和Z2怎么變，必須保證Z1不變，才能保證功率輸出最大。2

39、30Z1=K2Z2=(80)2X8=66.13Q'再由Z1和新的揚聲器阻抗Z2=4Q,求出新的K和N2K'=，乙/Z2=J66.13/4=4.07一'N1230,'，一N2=K=4.077匝則二次側匝數N2應改繞成57匝。課程名稱電機匕父壓器年級專業(yè)、層次中職教員賀貴祥學時授課題目§1-6變壓器的空載試驗與短路試驗基本教材或經巧書電機與變壓器中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、電工類專業(yè)通用教材教學目的與要求通過教學使學生掌握變壓器空載與短路試驗的目的及應用教學重點與難點變壓器空載與短路試驗變壓器空載與短路試驗的應用面長及知識占八、變壓器空載

40、與短路試驗的目的及公式的應用教學方法理論講授作業(yè)和課后記學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注教學附頁教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注一、空載試驗試驗目的：確定變壓器的變比k、鐵損耗pFe和勵磁阻抗Zm。為便于測量儀表的選用、確保試驗安全，空載試驗在低壓邊進行。將高壓邊開路，在低壓邊加電壓為額定值U2N、頻率為額定值的正弦交變電源，測出開路電壓U10、空載電流I20、空載損耗P0o空載試驗接線圖對單相變壓器，有k=UwU 2NU 2NZ2I 20I 20U2N據空載等效電路，以及zm»Z2,rm»2,有zm，PoPo，rm=丁-r2ftm12o12o勵磁感抗xm可由

41、zm,m計算xm=k2xm空載銅損很小，有PFe=Po-PcuPoT20r2Po對于三相變壓器的空載試驗，測出的電壓、電流均為線值，測出的功率為三相功率值，計算時應進行相應的換算，即將電壓、電流換算為相值，將功率換算為單相值。二、短路試驗目的：是確定變壓器的銅損耗Pcu、短路阻抗Zs。短路試驗在高壓邊進行，將低壓端短接，高壓邊交流電源，緩慢升壓至I1=I1N時停止，測出短路電壓Uis、短路電流I1S、短路損耗Ps。短路電壓Uis相對于額定電壓UlN來說很小，故磁通Gm很小，鐵損PFe很小，有PcuN=Ps-PFe為Ps銅損為原、副銅損之和PcuN=Pcui+Pcu2短路試驗接線圖因是在額定電流

42、時測定，故PcuN為額定運行時的銅損耗。由于短路試驗時，ZL=0,又有Z2AAzm,因此可以用簡化等效電路來進行計算。有Zs=5sI1sIisIiN備注教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容Uis稱為短路電壓，常用對的百分值us%來表示，us%稱短珞電壓百分值1%=上100%=11100%=尋=Zs%UlNUlNUiNI1S式中zs%為短路阻抗百分值可見，us%=zs%。短路電壓百分值反映了變壓器漏阻抗的大小。變壓器是負載的電源，其漏阻抗就是電源的內阻抗。us%或zs%越小，變壓器的輸出電壓隨負載變化而變化的程度就越小。us%是變壓器的一個很重要的參數。例3.4.1臺Y/Y0連接的三相變壓器，SN=100

43、kVA,Uin/U2N=6kV/0.4kV。在低壓邊做空載試驗，測出：U20=400V,20=9.37A,P0=600W;在高壓邊做短路試驗，測出：U1s=317V,l1s=9.4A,ps=1920W。試驗時的室溫為25C,試求：(1)折算到高壓邊的勵磁阻抗和短路阻抗；(2)變壓器的短路電壓百分值。初/、十(IU1N/436/73廣解(1)變比k=N-r=15U2n/V30.4/V3勵磁參數Zm"k2'20/"-152400/,3=5545.52C1209.37rm=k2¥=152筆=512.55C,。=；Zm7=5521.78Q1209.37短路參數Zs

44、=U1s/、'3=317/m=19.470l1s9.4學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注ps/31920/3112s9.42=7.24C22o%-Zs-rs=18.07。23575門5rs75C=rs=8.63,23525Zs75C.%；5cx2=20.03'(2)短路電壓百分值U1s317/3Us%1s100%=Un6000/3100%=5.3%電機與變壓器教案首頁第7次課授課時間：2012年月日教案完成時間：2012年月日課程名稱電機匕父壓器年級專業(yè)、層次中職教員賀貴祥學時授課題目§1-7變壓器的損耗、效率及冷卻方式§18變壓器的故障檢修及

45、一般試驗基本教材或經巧書電機與變壓器中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、電工類專業(yè)通用教材教學目的與要求理解變壓器的損耗、效率及冷卻方式及變壓器的故障檢修及一般試驗教學重點與難點變壓器的損耗、效率及冷卻方式及變壓器的故障檢修及一般試驗面長及知識占八、變壓器的故障檢修及一般試驗教學方法理論講授作業(yè)和課后記教學附頁教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注學習好資料歡迎下載教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內容備注§1-7變壓器的損耗、效率及冷卻方式變壓器在負載運行時,鐵心和繞組中存在鐵耗鐵耗PFe和銅耗PcuN,這就有個效率和冷卻的問題。一、鐵耗PFe空載試驗中講到，在鐵心材料和頻率一定的情況下，所

46、以只要電壓Ui不變，m就不會變，鐵耗PFe為常數，可看成不變的損耗，且鐵耗PFe近似等于空載損耗P。二、銅耗PcuN、效率?四、冷卻方式1 .變壓器的發(fā)熱2 .冷卻方式(1) 三相油浸自冷式(2) 三相油浸風冷式(3) 三相強迫油循環(huán)風冷式(4) 三相強迫油循環(huán)水冷式(5) 8變壓器的故障檢修及一般試驗為了保證變壓器的安全運行，應對它進行經常維護和定期檢查。一、檢查和清潔變壓器(1)檢查瓷套管是否清潔，有無裂紋與放電痕跡，螺紋有無損壞及其他異?，F象發(fā)現應盡快停電更換。(2)檢查各密封處有無滲油和漏油現象，嚴重的應及時處理。(3)檢查儲油柜的油位高度及油色是否正常，若發(fā)現油面過低應加油。(4)檢查箱頂油面溫度計的溫度與室溫之差是否低于55C。(5)定期進行油樣化驗及觀察硅膠是否吸潮變色，需要時進行更換。(6)注意變壓器的聲響與原來相比是否正常。(7)察看防爆管的玻璃膜是否完整，或壓力釋放閥的膜盤是否頂開。(8)檢查油箱接地情況。(9)觀察瓷管引出排及電纜頭接頭處有無發(fā)熱變色，火花放電及異狀停電檢查，找出原因后修復。(10)察看高