第五章 第4节 变压器
4 电机学_第五章 特种变压器_西大电气
第五章
第一节 三绕组变压器
归算至初级侧的电压方程：
rI jL I j M ' I ' jM ' I ' U 1 1 1 1 1 12 2 13 3 ' r' I ' jL' I ' jM ' I jM ' I ' U 2 2 2 2 2 21 1 23 3 ' r' I ' jL' I ' jM ' I jM ' I ' U
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第五章
第二节 自耦变压器
自耦变压器的结构特点
双绕组变压器的一侧绕组作为自耦变压器的公共绕组，
为初、次级侧所共有
另一侧绕组作为自耦变压器的串联绕组，串联绕组与
公共绕组共同组成自耦变压器的高压绕组。 压器运行。
自耦变压器可作为升压变压器运行，也可作为降压变
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第五章
流，各种运行的配合都是允许的
通常采用变压器高压绕组的额定容量作为各绕组的容 量基值
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第五章
第一节 三绕组变压器
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第五章 电力系统的特种变压器
一 一 一
三绕组变压器
自耦变压器
电压互感器和电流互感器
三
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第五章
第二节 自耦变压器
双绕组变压器的高压绕组和低压绕组串联连接便 成为自耦变压器
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第五章
第二节 自耦变压器
短路试验
Z KA Z k
Zk
串联绕组
ZkA
并联绕组
电力变压器
6.防爆管
1-储油柜 2-连接小管 3-防爆管 4-油箱
1.温度计
8、9.高、低压套管
绝缘套管是油浸式电力变压器箱外的主要绝缘装置， 变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之 间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起到固定引 出线的作用。
（１）铁芯 铁芯是变压器的磁路，又是变压器的机械骨 架，由铁芯柱和铁轭两部分组成，如图５－２所 示。铁芯柱上套装绕组，铁轭使整个铁芯构成闭 合回路。运行时变压器的铁芯必须可靠接地。 （２）绕组 绕组是变压器的电路部分。为了保证变压器 有足够的使用年限，对绕组的电气性能、耐热性 能和机械强度都有严格的要求。一般配电变压器 多采用同心式绕组。同心式绕组 的原、副绕组绕成两个直径不同的圆筒形，低压 绕组放在里面靠近铁芯，高压绕组套在外面，同 心式绕组的结构如图５－３所示。由于这种绕组 结构简单，制造方便，所以在工厂（变电所）中 应用的非常广泛。
［例５－１］ 某１０／０．４ｋＶ变电所，已知总计 算负荷为１５２０ｋＶ·Ａ，其中一、二级负荷 为７８０ｋＶ·Ａ。试选择变电所主变压器的台数和容 量。 解 根据题目所给条件，该变电所有一、二级负荷，因 此应选两台主变压器。 其每台变压器的容量为 ＳＮ．Ｔ≥（０．６～０．７）Ｓ３０＝０．７³１５ ２０＝１０６４ｋＶ·Ａ 而且应同时满足 ＳＮ．Ｔ≥Ｓ３０（Ⅰ＋Ⅱ）＝７８０ｋＶ·Ａ 因此每台主变压器的容量应选择为１２５０ｋ Ｖ·Ａ。
图５－５ 变压器Ｙ，ｙｎ０联接组 （ａ）一、二次绕组接线； （ｂ）一、二次电压相量； （ｃ）时钟表示
２．变压器Ｄ，ｙｎ１１联接组 图５－６所示为变压器Ｄ，ｙｎ１１联接组。其一次线电 压与对应的二次线电压之间的相 位关系，在１１点时时钟上的分针与时针的相互关系一样。 ３采用Ｙ，ｙｎ０和Ｄ，ｙｎ１１联接组的优、缺点比较 ①采用Ｄ，ｙｎ１１联接组的变压器，其３ｎ次（ｎ为正 整数）谐波励磁电流在其三角形接线中的一次绕组内形成 环流的原因，因此比采用Ｙ，ｙｎ０联接组的变压器有利 于抑制高次谐波电流 ②由于采用Ｄ，ｙｎ１１联接组的变压器的零序阻抗比采 用Ｙ，ｙｎ０联接组的变压器的小得多，导致二次侧单相 接地短路电流相比较大得多，因此采用Ｄ，ｙｎ１１联接 组的变压器更有利于低压侧单相接地保护动作。
第五章第4节变压器教案
选修3-2第五章第4节《变压器》教学设计一、本节教材分析变压器是交变电路中常见的一种电器设备，也是远距离输送交流电不可缺少的装置.在讲解变压器的原理时，要积极引导学生从电磁感应的角度说明：原线圈上加交流电压产生交流电流，铁芯中产生交变磁通量，副线圈中产生交变电动势，副线圈相当于交流电源对外界负载供电.要向学生强调，从能量转换的角度看，变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置，经过转换后一般电压、电流都发生了变化.有的学生认为变压器铁芯是带电的.针对这种错误认识，可让学生根据电磁感应原理，经过独立思考了解到变压器铁芯并不带电，铁芯内部有磁场（铁芯外部磁场很弱）.变压器在生产和生活中有十分广泛的应用.课本中介绍了一些，教学中可根据实际情况向学生进行介绍，或看挂图、照片、实物或参观，以开阔学生眼界，增加实际知识.二、教学目标1、知识目标（1）知道变压器的构造.（2）理解互感现象，理解变压器的工作原理.（3）理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题. （4）理解理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题. （5）知道课本中介绍的几种常见的变压器.2、能力目标（1）用电磁感应去理解变压的工作原理，培养学生综合应用所学知识的能力.（2）讲解理想变压器使学生了解建立物理模型的意义.（抓主要因素，忽略次要因素，排除无关因素）3、情感态度与价值观（1）使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的.（2）培养学生实事求是的科学态度.三、教学重点、难点重点：变压器工作原理及工作规律．难点：1.理解副线圈两端的电压为交变电压．2.推导变压器原副线圈电流与匝数关系．3.掌握公式中各物理量所表示对象的含义．四、学情分析：学生已经掌握了电磁感应现象的大致规律，了解了电感现象，为本节的学习打下了理论基础。
可自行预习课本，了解相关原理。
同时变压器的作用神奇，变压装置在生活中很常见，应激发学生学习主动性，利用课余时间，带着自己的问题，搜集资料了解变压器五、教学方法五步两段一体循环穿插教学法六、课前准备可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等.七、课时安排 1 课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑（5分钟）检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
第五章 第4节 随堂基础巩固
[随堂基础巩固]1．理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为() A．每匝线圈中磁通量的变化率B．交变电流的频率C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D．原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势解析：理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无磁漏，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，故A、C不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B不符合题意，选D。
答案：D2．在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器。
如图5－4－5所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是()图5－4－5解析：电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故B、D错误。
由变压器电流关系n1I1＝n2I2，要使I2<I1，须n2>n1，故A选项正确。
答案：A3．如图5－4－6所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使()图5－4－6A ．原线圈匝数n 1增加B ．副线圈匝数n 2增加C ．负载电阻R 的阻值增大D ．负载电阻R 的阻值减小解析：由U 1U 2＝n 1n 2，P 出＝U 22R 可得P 出＝U 21n 22n 21R又因为P 入＝P 出，所以P 入＝U 21n 22n 21R分析可得选项B 、D 正确。
答案：BD4．(2012·重庆高考)如图5－4－7所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 000 2sin100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V/880 W”的电器R L 供电，该电器正常工作。
由此可知( )图5－4－7A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W解析：根据接入电压u ＝11 0002sin 100πt ，输入电压有效值为11 000 V ，要使“220 V/880W ”的电器正常工作，则通过用电器的电流为I ＝P U＝4 A ，副线圈输出电压为U 出＝Ir ＋U ＝4×6 V ＋220 V ＝244 V ，原副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比，为2 750∶61，A 错误，C 正确；交流电的频率f ＝ω2π＝100π2π＝50 (Hz)，B 错误；变压器的输出功率P 出＝PR L ＋P r ＝880 W ＋42×6 W ＝976 W ，D 错误。
电力变压器的结构及工作原理
1 . 铁芯
铁芯片间的绝缘是把芯柱和铁轭的截面分成许多细条 形的小截面，使磁通垂直通过这些小截面时，感应出 的涡流很小，产生的涡流损耗也就很小。 铁芯片间无绝缘时，磁通垂直通过的截面很大，感应 的涡流大，截面厚度增加1倍，涡流损耗将增大至4倍。 铁芯片间绝缘过小时，片间电导率增大，穿过片间绝 缘的泄漏电流增大，将增加附加的介质损耗。
➢ 夹紧装置在结构上应能可靠地压紧线圈、支撑 引线、装置器身的绝缘件，并应具有器身在油 箱中的定位结构。
整理课件
1 . 铁芯
➢ 夹紧时的力要均匀，铁芯片的边缘应不出现翘 起，铁芯片的接缝尽量要严合，在铁芯励磁时 噪声要尽量小。
➢ 为防止铁芯多点接地和减少漏磁通在结构钢件 中产生涡流损耗，结构钢件应用绝缘件与铁芯 本体隔开，并尽可能远离漏磁区。在结构钢件 中更不能形成交链主磁通下的“短路匝”。
整理课件
8、性能水平代号（设计序号）
性能水 平代号
7 8
9
10 11
电压等 级 kV
6、10 ≥35 6、10 ≥35 6、10
6、10
≥35 6、10 ≥35 6、10 ≥35
性能参数
空载损耗
负载损耗
符合GB/T 6451组Ⅱ
符合GB/T 6451 符合GB/T 6451组Ⅰ
符合GB/T 6451
整理课件
1 . 铁芯
铁芯的结构形式和用途
中间为两个芯柱，两边为 旁轭，可降低上、下轭高， 有助于减少附加损耗，但 电工钢片用量更多，体积 大。有时是在旁轭上安装 调压和励磁线圈。它是派 生结构。
适用于高压和超高压大容 量单相电力变压器。
单相两柱旁轭式叠铁芯
整理课件
1 . 铁芯
《变压器》一节的教学实录与反思
（ 目编 辑 栏
赵保 钢）
第２ ７卷 总 第 ３ ９期 ４
２０ ０ ９年 第 ７期 （ 半 月 ） 上
物
理
教
学
探
讨
Ｖ ０ ＿ ７ Ｎ０ ３ ９ Ｉ２ ． ４
Ｊ ｕｒ ａ ｏ Ｐｈ ｓｃ Ｔｅ ｃ ｉ ｇ ｏ ｎｌ ｆ ｙ ｉｓ ａ ｈｎ
（ ） ７ ２ ０ ． ７ Ｓ ． ０ ９ １．
理解教育 意义 的教 师会 用 相 同的 方式 来 对 待 所
Ｅ ３ 前 苏］赞科 夫 ． 教 师 的 谈 话 ［ ． 殿 坤 ， ． １Ｅ 和 Ｍ］ 杜 译 北
京 ： 育科 学 出版 社 ，９ ９ 教 １ ９
Ｅ ３ 文 森 ． 效 课 堂 教 学 的 基 本 要 素 ｌ３ 教 育 发 展 研 ｚ余 有 － ． Ｊ
标。
参考文献 ：
教 师不能 以单一标 准 要求全 体 学生 ， 该 关 应
注每个 学 生 自身 的成 长 。 需 要 教 师具 有 “ 育 这 教
性理解 ”能力 ， 教育性 理解 ”是基 于对学 生 如何 “
体 验课程 的理解 ， 基于对 学 生学 习过程 中长 处 和 短 处所进行 的评价 ， 师需 要知道 对学 生现 有 的 教 能 力和潜 在的能 力如 何做 出评价 。 一个 没有 真 正
改变传统 教学 模 式 ， 以学 生发 展 为 中 心 ， 学过 教
程充分 体现学 生的主 体作用 和教 师 的主导 作用 ，
通过 问题激发 学生 的求知 欲和 培养创 新 意识 。 现 以人 教版选修 ３ —２第五 章第 ４节“ 变压器 ”教学
设计 为例 ， 谈新课 程理 念在课 堂 教学 中 的具 体 谈
师 ： 好 ， 过你 能否 再讲具 体些 ， 很 不 哪里 的磁
发电厂电气部分第五章 厂用电接线及设计(三)
发电厂变电所电气主系统
10
第三节
不同类型发电厂的厂用电接线
（2）公用负荷由两段厂用公用母线（C1和C2）分担。正常运行时，两台启动/备用
变压器各带一段公用母线（亦称公用段），两段公用母线分开运行。由于启动/备用 变压器常带公用负荷，故又称其为公用备用变压器。
发电厂变电所电气主系统
11
第三节
不同类型发电厂的厂用电接线
发电厂变电所电气主系统
17
第三节
不同类型发电厂的厂用电接线
启动/备用变压器10kV侧通过共箱母线连接到每台机组的四段10kV工作母线上作
为备用电源，A、B段10kV母线由第一台启动/备用变压器的两个低压分裂绕组经共 箱母线引接；C、D段10kV母线由第二台启动/备用变压器的两个低压分裂绕组经共 箱母线引接。
发电厂变电所电气主系统
27
第三节
不同类型发电厂的厂用电接线
对于中型变电站或装有调相机的变电站，通常都装设2台站用变压器，分别接在 变电站低压母线的不同分段上，380V站用电母线采用低压断路器（即自动空气开关） 进行分段，并以低压成套配电装置供电。 小型变电站，大多只装一台站用变压器，从变电站低压母线上引接，站用变压 器二次侧为380/220V中性点直接接地的三相四线制系统。
发电厂变电所电气主系统
21
第三节
不同类型发电厂的厂用电接线
水电厂的厂用电接线也都采用单母线分段形式。
中、小型水电厂通常厂用母线只分为两段，由两台厂用变压器以暗备用方式给 两段厂用母线供电； 大容量水电厂，厂用母线则按机组台数分段，每段由单独厂用变压器供电，并 设置专用备用变压器。 为了供给厂外坝区闸门及水利枢纽防洪、灌溉取水、船闸或升船机、筏道、鱼 梯等设施用电，可设专用坝区变压器，按其距主厂房远近、负荷大小以及发电机电 压等条件，可采用6kV或10kV电压供电，其余厂用电负荷均以380/220V供电。
变压器运行规程模版
变压器运行规程模版第一章总则第一条为了规范变压器的运行管理，确保变压器正常、安全、高效运行，保障电力系统的可靠供电，制定本规程。
第二条变压器运行管理应遵循安全、科学、合理、节能的原则。
第三条本规程适用于所有国内外使用的变压器。
第二章变压器的安全运行管理第四条变压器在每年维修检查前，应进行一次全面的检查和试验。
第五条变压器的运行设备、运行过程、运行负荷等应按照规程进行合理配备和设置。
第六条变压器的运行记录应按照规定进行记录，包括日常运行记录、维修保养记录、故障处理记录等。
第三章变压器的日常维护保养第七条变压器的日常维护保养包括定期巡视、油温油位检查、油色谱分析、外观检查等。
第八条变压器的定期巡视应按照规定频率进行，巡视内容包括变压器外观、油箱、油位、温度、绝缘子、绝缘层、连接部件等。
第九条变压器的油温油位应每日检查一次，确保油温和油位在正常范围内。
第十条变压器的油色谱分析应按照规定频率进行，确保变压器绝缘油的质量合格。
第四章变压器的故障处理与维修第十一条变压器出现故障时，应及时报修，并由专业人员进行处理。
第十二条变压器出现故障时，应立即停止使用，并进行安全隔离。
第十三条变压器维修时应严格按照安全操作规程进行，确保人员和设备的安全。
第五章变压器的运行负荷管理第十四条变压器的运行负荷应根据变压器的额定容量和预计负荷来进行合理调配。
第十五条变压器的运行负荷应控制在额定容量的80%以内，避免过载运行。
第六章变压器的节能管理第十六条变压器的节能管理应从电力采购、用电设备的选择和使用、节能检查等多个方面来进行。
第十七条变压器的节能管理中，应注重变压器的负载率、变压器的运行损耗等方面的优化。
第七章变压器的技术支持与培训第十八条变压器的技术支持与培训应按照需求进行安排，提供相关技术支持和培训服务。
第十九条变压器的技术支持与培训内容包括变压器的基本知识、维护保养技术、故障处理技术等。
第八章附则第二十条本规程由电力系统管理部门负责解释。
第五章 第4节 变压器
题型2
理想变压器负载变化制约问题
【例 3】(双选)如图 5－4－8 甲所示，变压器原副线圈的匝 数比为 3∶1，L1、L2、L3、L4 为四只规格均为“9 V 6 W”的 相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压 u 的图
象如图乙所示．则以下说法中正确的是(
)
甲
乙 图 5－4－8 A．电压表的示数为 36 V
A．电压表 V1 的示数为 311 V B．电压表 V2 的示数为 62 V C．电流表 A1 的示数为 0.10 A
D．电流表 A2 的示数为 0.35 A
解析：电压表测量的是电源电压有效值 220 V，副线圈负 n2 载电压 U2＝ ＝44 V，故电压表 V2 的示数是 44 V，负载电流 n1 U2 n2 I2＝ ＝0.5 A，即为电流表 A2 的示数，故电流表 A1 示数 I1＝ R n1 I2＝0.1 A.
滑动变阻器，CD 两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压 器( )
图 5－4－5
A．当动触头 P 逆时针转动时，电流表读数变大，电压表 读数变大 B．当动触头 P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表 读数变大
C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时， 电流表读数变小， 电压表读数变大
D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时， 电流表读数变大， 电压表读数变小
答案：CD
【触类旁通】 如图 5－4－9 所示，灯泡 L1、L2 规格完全相同，原线圈匝 数比副线圈匝数多，下列判断错误的是( C ) A．变压器工作时，两灯不可能同时正常发光
B．L2 正常工作时，L1 比 L2 暗
C．L2 正常工作时，L1 可能已 经烧毁 D．L1 正常工作时，L2 可能 已经烧毁 图 5－4－9
变压器的等效电路及相量图相关知识讲解
321
呈尖顶波形。
1
2
i0
3
实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在 相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。
（二）空载损耗
变压器空载运行时，一次绕组从电源中吸取了少量的电功率 P0，主要用来补偿铁心中的铁耗以及少量的绕组铜耗，可认为
P0 ≈pFe。
空载损耗约占额定容量的0.2%～1%，而且随变压器容量的 增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优 质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。
一、空载运行时的物理情况
Φ主磁通
U1 u1
U2
i0
eσ1 e1
N1
N2
Φσ1漏磁通i2=0e2u1u02 u2
当变压器的一次绕组加上交流电压u1时，一次绕组内便有一 个交变电流i0（即空载电流）流过,并建立交变磁场。
根据电磁感应原理，分别在一、二次绕组产生电动势e1、eσ1 和e2。
根据基尔霍夫电压定律，按上图所示电压、电流和电动势的 正方向，可写出一、二次绕组的电动势方程式为：
有效值 E1 4.44 fN1Φm
同理，e2=2πfN2φmsin(ωt-90)=E2msin（ωt-90）
有效值 E2=4.44fN2φm
.
相量表达式
E1 j4.44 f N1m .
E 2 j4.44 f N 2 m
因此，可得出：E1/E2=N1/N2≈U1/U2=k 式中k为变压器的电压比，即变比。
在测量上利用仪用变压器扩大对交流电压、电流的测量范围；
在电子设备和仪器中用小功率电源变压器提供多种电压，用 耦合变压器传递信号并隔离电路上的联系等等。
变压器虽然大小悬殊，用途各异，但其基本结构和工作原理 是相同的。
第四节变压器动态分析
多少，因而输出功率决定输入功率，P1＝P2； 即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
结论：如果变压器的负载发生变化，确 定物理量变化时，依据以下原则：
①输入电压U1决定输出电压U2; ②输出电流 I2 决定输入电流I1 ; ③输出功率 P2决定输入功率P1.
C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小
二、常用变压器
1.互感器
电 压 互 感 器
V
使用时把原线圈 与电路并联，原线 圈匝数多于副线圈 匝数
电 流 互 感 器
A
使用时把原线圈 与电路串联，原线 圈匝数少于副线圈 匝数
与电表相连的部分（次级线圈）要接 地。电压互感器是并联接入电路。电 流互感器是串联接入电路。
压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2， 现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的
示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是( D )
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小 D. U 不变、I 减小、P1减小
例三、如图所示电路中的变压器为理想变压器，S为 单刀双掷开关．P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为 加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈
和副线圈中的电流．下列说法正确的是（BC ）
A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗 的功率减小
B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电 厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁 芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生 变化，线圈中产生感应电流．
新5(厂用电)
S*m
K av Pm St cos
U*0 U*1 cos S
U*1 x*t K av
t
当同时自启动容量超过允许值时，为保证重要 电动机自启动，可以采取以下措施： ①限制参加自启动的电动机数量，不重要设备 的电动机不参加自启动； ②负载转矩为定值的重要设备电动机，由于它 只能在额定电压下启动，也不参加自启动； ③对重要的机械设备，应选用具有高启动转矩 和允许过载倍数较大的电动机； ④采用有载调压变压器。
3. 事故保安电源 对300MW及以上的大容量机组，当厂用工 作电源和备用电源都消失时，为确保在严重事故 状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复供 电，应设置事故保安电源，以保证为事故保安负 荷连续供电。 事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠 的电源，通常采用快速自动程序启动的柴油发电 机组、蓄电池组以及将直流变为交流的逆变器作 为交流事故保安电源。
（2）厂用低压（380V）工作电源，由高压厂用母 线通过厂低变引接。若厂高压为10kV和3kV两个电 压级，则400V厂用电源一般从10kV厂用母线引接。
2. 备用电源和启动电源 厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而 失电时替代工作电源，起后备作用。备用电源应 具有独立性和足够的供电容量，最好能与电力系 统紧密联系。 启动电源是指机组在启动或停运过程中，工 作电源不可能工作的工况下，为该机组的厂用负 荷供电的电源。因此，启动电源实质上也是一个 备用电源。
四、厂用电系统中性点接地方式 1. 高压厂用电系统中性点接地方式 与接地电容电流的大小有关： （1）当接地电容电流小于10A时，采用不接地或经 高电阻的接地方式。 （2）当接地电容电流大于10A时，采用经消弧线圈 或消弧线圈并联高电阻的接地方式。 2. 低压厂用电系统中性点接地方式 主要有中性点经高电阻接地和中性点直接 接地两种方式。
5.4变压器
电源
U1
n2 n1
U2
U2 R
I2
I2U2
P出
P入
I1
讨论图所示变压器的电压、功率、 电流的关系？
n2
U1
A B
n1 n3
【例1】如图所示M为理想变压器， 原副线圈匝数比为22：1，电源电压 u＝311sin314t V不变，变阻器R的 最大阻值为10Ω。求当变阻器的滑 动头P从最下端向上移动时，各个电 表读数如何变化？
理想变压器原副线圈的端电压之比等 于这两个线圈的匝数之比.
三、理想变压器的变压规律
~ U1
n1
n2
U2
~
四、理想变压器的电流关系
I1 I2 n2
U1
n1
U2
五、变压器输入输出电压、电流、功率 大小之间的因果关系
I1 I2 n2
U1
n1
U2
变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系
1.U1由电源决定； U2＝（n2/n1 ） U1 2.U2由U1和匝数比决定； 3.I2由U2和负载决定；I2＝U2／R 4.输入功率P1由输出功率P2决定； P1＝P2 5.I1由I2和匝数比决定； I1＝（n2/n1）I2
【例2】理想变压器的原线圈接在220V 的市电上，向额定电压为1.8×104V的霓 虹灯供电，使它正常发光，为了安全， 需要在原线圈回路中接入熔断器，当副 线圈中电流超过12mA时，熔丝便熔断. （1）原、副线圈的匝数比为多少？ （2）熔丝的熔断电流是多大？
～
n1
n2
霓 虹 灯
课堂练习 理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4： 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线 运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数 12mA，则电流表A2的示数为（ ）B A．3mA B ．0 C．48mA D．与负载R的值有关
高中物理选修3-2电磁感应第五章《交变电流》(人教版)
物理选修3-2第五章交变电流第一节交变电流肥城市第六高级中学汪顺安●教学目标一、知识目标1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.二、技能目标1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力.3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力.三、情感态度目标培养学生理论联系实际的思想.●教学重点交变电流产生的物理过程的分析.●教学难点交变电流的变化规律及应用.●教学方法演示法、分析法、归纳法.●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框快速转动时，观察到什么现象?［生］小灯泡一闪一闪的.［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?［生］电流表指针左右摆动.［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律.二、新课教学1.交变电流的产生［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?［生］ab与cd.［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的.［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?［生］线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但=0.(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.2.交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?［生］e ab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt［师］cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?［生］e=e ab+e cd=BL1L2ωsinωt［师］若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt,令E m=NBL1L2ω,叫做感应电动势的最大值,e叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I m=,感应电流的瞬时值i=I m s i nωt.［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U m=I m R,电压的瞬时值U=U m sinωt.［师］电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:3.几种常见的交变电波形三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流.2.从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωs i nω t,感应电动势的最大值为E m=NBSω.3.中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0.六、本节优化训练设计1.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势E随时间t的变化如图所示，则下列说法中正确的是A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当电动势E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，线圈在磁场中转动的角速度是100π rad/s.（1）写出感应电动势的瞬时值表达式.（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t= s时电流强度的瞬时值为多少？3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=220s i n100πt V，则A.它的频率是50 HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220 VD.当t= s时，电压达到最大值4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=E m s i nωt，如果转子的转速n提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A.e=E m s in2ωtB.e=2E m s in2ωtC.e=2E m s in4ωtD.e=2E m s inωt参考答案：1.D2.解析：因为电动势的最大值E m=311 V，角速度ω=100 π rad/s，所以电动势的瞬时值表达式是e=311s in100πt V.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为I m= A=3.11 A，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是i=3.11s in100πt A.当t= s时，电流的瞬时值为i=3.11s in(100π·)=3.11×A=1.55 A.3.ABD4.B四、作业问题与练习第3、4题五、板书设计●教后记注重与电磁感应的联系，重视交变电流产生的原理，多与现实生活和生产联系，并注重知识的灵活应用。
发电厂电气部分第五章 厂用电接线及设计
二、厂用电接线的设计原则 ①厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电； ②能灵活适应正常、事故、检修等各种运行方式要 求； ③厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由 本机组供电，这样，当厂用电系统发生故障时，只影 响一台发电机组的运行，缩小故障范围，接线也简单； ④设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性并 积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有 可行性和先进性； ⑤在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、 中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形 式等问题进行分析和论证。
一、火电厂厂用电接线
1、300MW汽轮发电机组高压厂用电接线 优点：供电可靠性、 方案I：不设6kV公用负荷母线段，将全厂公用负荷 (如输 投资省； 煤、除灰、化水等)分别接在各机组 A、B段母线上；
缺点：当工作母线清 扫时，将影响公用负 荷。由于公用负荷分 接于2台机组的工作 母线上，在机组G1发 电时，必须安装好机 组G2的6kV厂用配电 装置，并启动备用变 压器供电。
水电厂厂用电接线采用单母线分段接线形式。 对中、小型水电厂通常厂用母线只分为2段，由2 台厂用变压器以暗备用方式向两段厂用母线供电； 对大容量水电厂，厂用母线则按机组台数分 段，每段由单独厂用变压器供电，并设置专用备 用变压器。 为了供给厂外坝区闸门及水利枢纽防洪、灌溉 取水、船闸或升船机等设施用电，可设专用坝区 变压器，按其距主厂房远近、负荷大小以及发电 机电压等条件，可采用6kV或10kV电压供电，其 余厂用电负荷均以380/220V供电。
六、 厂用电接线形式 发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接 线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。
为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂 用母线均采取按锅炉分段的原则，即将高压厂用母线按锅 炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的厂用负荷均接 在同一段母线上，与锅炉同组的汽轮机的厂用负荷一般也 接在该段母线上，而该段母线由其对应的发电机组供电。 低压厂用母线一般也按锅炉分段，厂用电源则由相 应的高压厂用母线供电。
电工基础——变压器知识点汇总复习
变压器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所示，T是它的文字符号。
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。
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)。
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 ，感应电动势为图11-1 变压器的符号图11-2 心式和壳式变压器tN E t N E ∆∆=∆∆=ΦΦ2211 ， 由此得2121N N E E =忽略线圈内阻得K N N U U ==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N 1 < N 2，K < 1，电压上升，称为升压变压器。
如果N 1 > N 2，K >1，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P 1 = P 2，由交流电功率的公式可得U 1I 1 cos ϕ1= U 2I 2 cos ϕ2式中cos ϕ1——原线圈电路的功率因数；cos ϕ2——副线圈电路的功率因数。
变压器运行规程
变压器运行规程第一节变压器技术参数主变技术参数厂用干式变压器技术参数基本技术参数第二节变压器在投运前的检查、试验：1 变压器在投运前的检查：1.1检查工作票全部结束，拆除所有临时安全措施，恢复常设安全措施和标示牌，现场清洁干净，测定其绝缘电阻合格，并有可将变压器投入运行的试验报告。
1.2变压器应牢固的固定在基础上。
1.3变压器本体清洁，卵石池中清洁无杂物，卵石数量足够。
1.4 变压器一次接线完好，引线对地和线间的间距合格，各导线接头应紧固良好，相位正确，标识明确。
1.5变压器外壳接地良好，铁芯接地引线接地良好。
1.6各部位的螺丝紧固，套管应清洁完好无破损。
1.7油位计油位正常，各部位无渗、漏油现象。
各蝶阀开闭位置正确。
1.8防爆膜应完好，瓦斯继电器内无气体，应充满油且油色清亮。
1.9安全释压阀完好，排油口应至安全位置。
1.10测温装置完好、温度计指示正确，与ECS上温度相差不大。
1.11变压器分接头位置正确，各相分接开关指示位置应正确，三相一致。
1.12接地短路线应拆除。
1.13防雷装置和消防设施的配备符合规程要求。
1.14检查变压器中性点是否已可靠接地(冲击时应直接接地)。
1.15检查各保护装置、断路器整定值及动作灵敏度是否良好。
1.16查对保护装置是否正确可靠1.17空载冲击合闸时,重瓦斯保护动作投入跳闸。
1.18新装或大修后的变压器以及长期停运（超过7天）的变压器在投运前应摇测其绝缘电阻，摇测时须记录变压器的油温及环境温度。
测量的阻值不能低于过去同温度下测量值的1/3，而且吸收比应≥1.3，受潮或有局部缺陷的变压器的吸收比一般为1.0。
绝缘阻值不能低于每千伏1MΩ，如低于规定值应报告值长。
1.19测量项目：一次对地、二次对地；一、二次之间的绝缘电阻。
1.20变压器在大修和事故检修换油后检验合格,并在加油后静置24小时,等待消除油中的汽泡后方可投入运行。
1.21检查室内干式变压器各部件及工作环境清洁，无受潮结露现象，照明充足，通风良好，适宜，本体周围无其它杂物，无水淋的可能。
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1∶1
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解析：对于理想变压器，可认为无漏磁，因而穿过两个线 圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈 产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；D选 项可以认为忽略热损耗，故输入功率等于输出功率。
答案：BD
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1.电压制约 n1 当变压器原、副线圈的匝数比 ( )一定时，输出电压 U2 n2 n2U1 由输入电压决定，即 U2＝ 。 n1 2．电流制约 n1 当变压器原、副线圈的匝数比 ( )一定，且输入电压 U1 n2 确定时，原线圈中的电流 I1 由副线圈中的输出电流 I2 决定， n2I2 即 I1＝ 。 n1
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[重点诠释] 1．理想变压器的特点
(1)变压器铁芯内无漏磁； (2)原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热。 2．电动势关系 由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈 ΔΦ ΔΦ 都具有相同的 Δt ，根据法拉第电磁感应定律有 E1＝n1 Δt ， ΔΦ E1 n1 E2＝n2 Δt ，所以E ＝n 。 2 2
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1．变压器的构造
[自学教材]
变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。与电 源相连的线圈叫做 原线圈 ，也叫做 初级 线圈；与负载相连 的线圈叫做 副线圈 ，也叫做 次级 线圈。 2．变压器的原理
变压器的工作基础是 互感现象 。原线圈中的交变电流
所激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈，变化的 磁场在副线圈中产生 感应电动势 。
知识点一 理解教材新知 知识点二
第 五 章
第 4 节
考向一 把握热点考向 考向二 随堂基础巩固 应用创新演练 课时跟踪训练
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1.互感现象是变压器的工作基础， 变压器工作时 有能量损失，变压器的输出功率与输入功率 之比叫做变压器的效率。理想变压器的效率 为 100%。 2.理想变压器原、 副线圈的电压与匝数的关系为 U1 n1 ＝ 。 U2 n2 3.如果理想变压器的副线圈只有一个，则 P1＝ P2，即 U1I1＝U2I2，得出原、副线圈电流与匝 I1 n 2 数的关系为 ＝ 。 I2 n 1
阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是
R→I2→P2→P1→I1。 (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而 变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、 n2→U2→I2→P2→P1→I1。
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[特别提醒] (1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量 出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输
(1)正弦式交变电流峰值与有效值的关系。
(2)变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 (3)电流表示数、电热和功率需用交变电流有效值计算。
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[解析]
由电压的有效值和最大值的关系得
Um U1＝ ＝220 V。 2 U1 n1 根据理想变压器电压与匝数的关系U ＝n ，
返回Leabharlann 3．负载制约 (1)变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，P2＝P ＋P 负 2＋…； (2)变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及电压 U2 确定， P2 I2＝U ； 2 (3)总功率 P 入＝P 线＋P2，即变压器的输入功率是由输出 功率决定的。
负1
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4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电
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解析：理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出 功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输 入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，
原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、
B正确，C、D错误。 答案：AB
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[例1]
一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5。 ( )
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3．电压关系 由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压 U1 n1 U1＝E1，副线圈两端的电压 U2＝E2，所以 ＝ 。 U2 n2 U1 U2 U3 当有 n 组线圈时，则有 ＝ ＝ …… n1 n2 n3 4．功率关系 对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出。
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5．电流关系 由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2， I1 U2 n2 得 I ＝U ＝ n 。 2 1 1 当有多个副线圈时 I1U1＝I2U2＋I3U3＋… 得 I1n1＝I2n2＋I3n3＋…
原线圈与正弦交变电源连接，输入电压U如图5－4－1所示。 副线圈仅接入一个10 Ω的电阻。则
图5－4－1
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A．流过电阻的电流是 20 A B．与电阻并联的电压表的示数是 100 2 V C．经过 1 分钟电阻发出的热量是 6×103 J D．变压器的输入功率是 1×103 W
[思路点拨]
解答本题时应把握以下三点：
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[特别提醒]
理想变压器是一个理想化模型，不计一切电磁能量 损失，因此，它的输入功率等于输出功率。实际变压器 (特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器。
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1．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正 确的是 ( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 10∶1 D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为
出功率决定输入功率。
(2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻 电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动 态分析的方法。
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2．对理想变压器，下列说法中正确的是
(
)
A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而
增大 B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增 大 C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化 D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
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3．变压器的能量损失
(1)电流通过变压器线圈时发热。
(2)铁芯在交变电场作用下发热。 (3)交变电流产生的磁场不能完全局限在铁芯内。 4．理想变压器 没有 能量损失 的变压器。
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5．电压与匝数关系 (1)理想变压器：原、副线圈的电压之比，等于两个线圈 的 匝数 之比，即：U1＝n1 。 U2 n2 (2)升压变压器：n2>n1，U2>U1，即副线圈电压比原线圈 电压高。 (3)降压变压器：n2<n1，U2<U1，即副线圈电压比原线圈 电压低。