項目五變壓器的設(shè)計與制作電工電子技術(shù)項目目標(biāo)了解變壓器的應(yīng)用，掌握變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)，熟悉變壓器的選擇和使用方法。能夠進行變壓器的極性判別，學(xué)會制作簡單變壓器。培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力、自我學(xué)習(xí)能力。培養(yǎng)學(xué)生對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、精益求精的工作態(tài)度及團結(jié)協(xié)作的精神和意識。電工電子技術(shù)

實訓(xùn)環(huán)境要求：本項目的教學(xué)應(yīng)在一體化的電工技能實訓(xùn)室和電子裝配實訓(xùn)室進行，實訓(xùn)室內(nèi)設(shè)有教學(xué)區(qū)（配備多媒體）、工作區(qū)、資料區(qū)和展示區(qū)。要配備常用的電工實驗臺等設(shè)備，以及萬用表等常用工具。指導(dǎo)要求：配備一名主講教師和一名實驗室輔助教師。學(xué)生要求；根據(jù)班級情況進行分組，一般每組3-4名同學(xué)，選出小組長。教學(xué)手段選擇：1）主要應(yīng)用講授法、任務(wù)教學(xué)法、討論法和演示法進行教學(xué)；2）采取多媒體教學(xué)與實物演示相結(jié)合；3）現(xiàn)場教學(xué)與動手操作相結(jié)合；4）教師主導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。工作情境電工電子技術(shù)

變壓器是通過電磁感應(yīng)原理，或是利用互感作用，將一種等級（電壓、電流、相數(shù)）的交流電，變換為同頻率的另一種等級的交流電的電氣設(shè)備。其主要用途是變換電壓，此外還可以改變交流電流、變換阻抗、改變相位等。

首先要調(diào)查用電地方的電源電壓，用戶的實際用電負(fù)荷和所在地方的條件；然后參照變壓器銘牌標(biāo)示的技術(shù)數(shù)據(jù)逐一選擇，一般應(yīng)從變壓器容量、電壓、電流及環(huán)境條件綜合考慮，其中容量選擇應(yīng)根據(jù)用戶用電設(shè)備的容量、性質(zhì)和使用時間來確定所需的負(fù)荷量，以此來選擇、使用和維護變壓器。變壓器實踐知識變壓器的分類

按用途不同，可以分為電力變壓器（主要用在輸配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓變壓器和配電變壓器）和特種變壓器（如儀用變壓器、試驗變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器等）。按繞組數(shù)不同，可分為單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器等。按相數(shù)的不同，可分為單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。按鐵心結(jié)構(gòu)的不同，有心式變壓器和殼式變壓器。按冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同，可以分為空氣自冷式（或稱為干式）變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。電力變壓器按容量大小通常分為小型變壓器（容量為10～630kVA）、中型變壓器（容量為800～6300kVA）、大型變壓器（容量為8000～63000kVA）和特大型變壓器（容量在90000kVA及以上）。實踐知識變壓器的型號

實踐知識

磁路的基本知識一、鐵磁性物質(zhì)如鐵、鈷、鎳、硅鋼、坡莫合金、鐵氧體等，其磁導(dǎo)率很大，是真空磁導(dǎo)率的幾百甚至幾千倍，而且不是一個常數(shù)，是隨著磁感應(yīng)強度和溫度而變化的。順磁性物質(zhì)：如空氣、鋁、鉑等，其磁導(dǎo)率稍大于真空磁導(dǎo)率。逆磁性物質(zhì)：如氫、銅等，其磁導(dǎo)率稍小于真空磁導(dǎo)率。非鐵磁性物質(zhì)鐵磁性物質(zhì)導(dǎo)磁性能分類

磁導(dǎo)率：表征物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。軟磁

:硬磁（永磁）:

理論知識磁場的基本物理量

單位：特斯拉(T)，1T=1Wb/m2。1.磁通

磁場中穿過某一截面積A的磁感線數(shù)。單位：韋[伯]（Wb）。2.磁感應(yīng)強度B

描述介質(zhì)中的實際磁場強弱和方向。

B

是一個矢量，其方向為磁場的方向；大?。?/p>

磁場是由電流產(chǎn)生的，磁場用磁感線描述。

——

磁通密度

SB=

理論知識3.磁場強度H

H是進行磁場計算引進的輔助物理量。

H

是一個矢量，其方向B與相同。

H與B的區(qū)別：(1)H∝I，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。(2)B與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。單位：安/米（A/m）。4.磁導(dǎo)率

是用來表示媒質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。

BH

=（H/m）

真空中的磁導(dǎo)率：

0=4

×10－7H/m

理論知識（2）剩磁性鐵磁材料經(jīng)磁化后，若磁化場的磁場強度降為零，鐵磁材料中仍能保留一定的剩磁。鐵磁性物質(zhì)的磁性能

（1）高導(dǎo)磁性在一定的溫度范圍內(nèi)，鐵磁材料的磁導(dǎo)率很大，其值為真空磁導(dǎo)率的數(shù)百乃至數(shù)千倍。（4）磁滯性鐵磁材料在交變磁化過程中，磁感應(yīng)強度的變化總是滯后于磁場強度的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象，簡稱磁滯。（3）磁飽和性當(dāng)磁化場的磁場強度增大到一定數(shù)值后，若再增大，則鐵磁材料中的磁感應(yīng)強度幾乎不再增大，磁化達到飽和狀態(tài)。由于鐵磁材料具有磁飽和特性，因而鐵磁材料的與之間呈非線性關(guān)系，磁導(dǎo)率不是常數(shù)。理論知識3.鐵磁性物質(zhì)的種類與用途鐵磁性物質(zhì)硬磁:軟磁:磁滯回線較寬，剩磁和嬌頑力較大，常用的硬磁材料有鋁鎳鈷合金、鎢鋼、鈷鋼、鋇鐵氧體、鍶鐵氧體等。（永磁）

磁導(dǎo)率高，磁滯回線狹窄，磁滯損耗小。常用的有鐵氧體，如半導(dǎo)體收音機的磁棒和中周變壓器的鐵心就用的是軟磁鐵氧體。用于低頻的軟磁材料有硅鋼、鑄鋼、坡莫合金等，電機、變壓器中用的鐵心多為硅鋼片。圖4-3理論知識二、磁路圖4-4磁路磁路：磁通流通的路徑。工程上把約束在鐵心及其氣隙所限定的范圍內(nèi)的磁通路徑稱為磁路。主磁通：經(jīng)過變壓器鐵心而閉合的磁通稱為主磁通漏磁通：部分經(jīng)過空氣而閉合的磁通稱為漏磁通。理論知識三、交流鐵心線圈1.電壓與磁通的關(guān)系

不考慮線圈的電阻及漏磁通，根據(jù)式（1-17）、式（1-18）可得

當(dāng)電壓u為正弦量時，磁通也是正弦量，因此若設(shè)，則有式中，U的單位為V，f的單位為Hz，的單位為Wb。圖4-5（4-1）（4-2）理論知識三、交流鐵心線圈1.電壓與磁通的關(guān)系

圖4-5結(jié)論1、2、相位關(guān)系上，端電壓超前于磁通3、數(shù)值關(guān)系上，理論知識2.鐵心損耗鐵心損耗

在交變磁通作用下，鐵心中存在著能量損耗，稱為鐵心損耗，簡稱鐵損，用表示。渦流損耗磁滯損耗1）渦流損耗鐵心中的交變磁通在鐵心中感應(yīng)出電壓，由于鐵心也是導(dǎo)體，就產(chǎn)生了一圈一圈的電流，這種電流稱為渦流。渦流產(chǎn)生的功率損耗與感應(yīng)電壓的平方成正比。由式（4-2）可知感應(yīng)電壓U與磁通交變的頻率f及磁感應(yīng)強度的最大值Bm成正比，因此渦流損耗與f及Bm的平方成正比。2）磁滯損耗鐵磁性物質(zhì)在反復(fù)磁化時，會產(chǎn)生一種類似于摩擦生熱的能量損耗，這就是磁滯損耗。理論知識一、基本結(jié)構(gòu)及工作原理1．基本結(jié)構(gòu)（1）鐵心鐵心構(gòu)成了變壓器的磁路，并作為繞組的支撐骨架。心式殼式符號

（2）繞組繞組構(gòu)成變壓器的電路。4-6

理論知識

式中，N稱為變壓比，簡稱變比，它是變壓器的一個重要參數(shù)。當(dāng)K>1時為降壓變壓器；當(dāng)K<1時為升壓變壓器。2．工作原理（１）空載運行及變壓比設(shè)則可根據(jù)電磁感應(yīng)定律一次繞組二次繞組圖4-7理論知識（2）負(fù)載運行及變流比

理想情況下：變壓器一次側(cè)視在功率與二次側(cè)視在功率相等，即圖4-8變壓器負(fù)載運行理論知識（３）阻抗變換變壓器負(fù)載運行時，從一次繞組看進去的阻抗為圖4-9理論知識

有一單相變壓器，當(dāng)一次繞組接在220V的交流電源上時，測得二次繞組的端電壓為22V，若該變壓器一次繞組的匝數(shù)為2100匝，求其變比和二次繞組的匝數(shù)。

匝例解理論知識

某晶體管收音機輸出變壓器的一次繞組匝數(shù)=230匝，二次繞組匝數(shù)=80匝，原來配有阻抗為的揚聲器，現(xiàn)在要改接為的揚聲器，問輸出變壓器二次繞組的匝數(shù)應(yīng)如變動（一次繞組匝數(shù)不變）。

當(dāng)時根據(jù)題意，即匝例當(dāng)時設(shè)輸出變壓器二次繞組變動后的匝數(shù)為解理論知識

幾種常見的變壓器理論知識（1）額定電壓（V）3．額定值

額定電壓一次繞組加額定電壓時，二次繞組的開路電壓。（2）額定電流（A）根據(jù)變壓器的允許發(fā)熱條件而規(guī)定的繞組長期允許通過的最大電流值。（3）額定容量（V）變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在功率。忽略損耗時，額定容量

額定電壓根據(jù)變壓器的絕緣強度和允許發(fā)熱而規(guī)定的一次繞組的正常工作電壓。理論知識例3-2某晶體管收音機輸出變壓器的一次繞組匝數(shù)=230匝，二次繞組匝數(shù)=80匝，原來配有阻抗為的揚聲器，現(xiàn)在要改接為例3-2某晶體管收音機輸出變壓器的一次繞組匝數(shù)=230匝，二次繞組匝數(shù)=80匝，原來配有阻抗為的揚聲器，現(xiàn)在要改接為二、單相變壓器的同名端及其判斷同名端：指在同一交變磁通的作用下，兩個繞組上所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓瞬時極性始終相同的端子，同名端又稱同極性端，常以“※”或“●”標(biāo)記。

理論知識同名端的判斷方法：（1）已知兩個繞組的繞向假定兩個繞組中各有電流、，若它們產(chǎn)生的磁通方向一致，則兩繞組的電流流入端（或流出端）即為同名端。理論知識圖4-10直流法測定繞組同名端

（2）無法辨明繞組方向指針正偏S迅速閉合指針反偏設(shè)備外殼AB理論知識三、運行特性1．外特性

工程上，常用電壓變化率來反映變壓器二次側(cè)端電壓隨負(fù)載而變化的情況。式中，是空載時二次繞組的端電壓，是負(fù)載時二次繞組的端電壓。電壓變化率反映了變壓器帶負(fù)載運行時性能的好壞，是變壓器的一個重要性能指標(biāo)，一般控制在