变压器学案

§1-1 变压器的工作原理及分类

教学目标：1、理解变压器的基本工作原理；

2、了解变压器的种类。

教学内容：

一、变压器的基本工作原理

变压器是一种常见的静止的电气设备，他利用 原理，将某一数值的 电

压变换为 的另一数值的 电压。变压器只能传递电能而不能产生电能。 二、变压器的用途

变压器除可变换 、变换 、变换 和改变相位。 三、变压器的分类 1、按用途分：

（

1

） （2） （3） （4） （5） 2、按绕组构成分：

（1） （2） （3） （4）

3、按铁心结构分： 和 。

4、按相数分： 、 和 。

5、按冷却方式分：干式，油浸自冷，油浸风冷等。

§1-2 单相变压器的基本结构

教学目标：1、了解变压器的基本结构；

2、理解变压器铁心材料的选择。

教学内容：

一、铁心

1．铁心的作用与材料

（1）作用： 铁心柱： 铁轭：

（2）材料：由于对铁心的要求是 性能要好，磁滞损耗和涡流损耗要 ，因

此铁心采用 制作。

2．铁心的结构

心式： 壳式： 二、绕组（线圈） 1．绕组的作用与材料

（1）作用： （2）材料：小容量的用

大容量的用

2．双绕组变压器结构图和图形符号

3．初级绕组（一次绕组、原绕组）： 次级绕组（二次绕组、副绕组）： 4．绕组的结构（了解）

同心式：绕法、使用场合、优点 交叠式：绕法、使用场合、优点

§1-3 单相变压器的运行原理

教学目标：掌握变压器变换电压、变换电流、变换阻抗的原理和关系式。

教学内容：

一、变压器的空载运行

1. 空载运行的概念：

2. 变换电压的原理

推导：变换电压的关系式

当K u时为降压变压器，当K u时为升压变压器。

3．理想变压器空载运行矢量图

二、变压器的负载运行

推导：变换电流的关系式

可见，变压器高压绕组匝数，通过的电流，绕组导线；低压绕组匝数，通过的电流，绕组导线。这是在外观上区别变压器高、低压饶组的方法。三、变压器的阻抗变换

此时一次侧相当于：

推导：阻抗的变换关系

可见，二次侧负载阻抗通过变压器接电源时，相当于该阻抗增加了K2倍。

应用：实现阻抗匹配（使负载获得最大功率）

课堂训练：

1.低压照明变压器N1=660匝，U1=220V，现要求二次输出电压U2=36V，求N2和变压比K u

2理想变压器的输入电压为220V，输出电压为12V，若将副边拆去12匝后，输出电压降为10V，求：（1）匝数变化前，变压器原、副边的匝数比为和匝数N1、N2；

（2）若在副边匝数变化前后，它两端接有一个2Ω的电阻，则拆去副边匝数前，通过电阻的电流为？拆去副边匝数后，通过电阻的电流为？

3、有一220/110V的降压变压器，如果次级接上55 的电阻，求变压器初级的输入阻抗。

4、如图所示，交流信号源电动势为E=6V，内阻R0=72Ω，理想变压器副边接有负载电阻R L=8Ω。（1）若使负载获得最大功率，求变压器的变压比K，负载获得的最大功率；

（2）负载获得最大功率时，原、副边的电流I1、I2。

（3）若将负载直接与信号源相接，此时负载获得的功率是多少。

课后作业：

1、阻抗为8Ω扬声器，通过一变压器接到信号源电路上，设变压器初级匝数为500匝，次级匝数为100匝，求：（1）变压器初级输入阻抗；（2）若信号源的电动势为10V，内阻为200Ω，输出到扬声器的功率是多大？（3）若不经变压器，而把扬声器直接与信号源相接，输送到扬声器的功率又是多大？

2、有一信号源的电动势为1V，内阻为600 Ω，负载电阻为150 Ω。欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负载之间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，如图所示。问：变压器变压比，初、次级电流各为多少?

§1-4 变压器的运行特性

教学目标：1、了解变压器的外特性和电压变化率；

2、理解变压器损耗和功率计算。

教学内容：

一、变压器的外特性和电压变化率

1．变压器的外特性：

2．变压器的外特性曲线：

次级额定电压U2N——指变压器空载时，初级加上额定电压后，次级两端的电压。

(1)I2 = 0时，。

(2) 当负载为电阻性和电感性时，随着I2的增大，U2逐渐。并且在相同的负载电流

情况下，U2的下降程度与功率因数cosϕ有关。

(3) 当负载为电容性负载时，随着I2的增大，U2逐渐。

3、电压的变化率

电压变化率是指变压器时次级端电压U2N和时次级端电压U2之差与U2N的百分比。

即：

电压变化率反映了供电电压的稳定性，电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。

二、变压器的功率和效率

1．功率

输入功率：P1 = U1I1 cosϕ1

输出功率：P2 = U2I2 cosϕ2

功率损耗：△P = （包括铁损和铜损）

铜损：△P CU=I12r1+ I22r2 铁损:磁滞损耗和涡流损耗

铁损和铜损可以用实验方法测量或计算求出：铜损△P CU与一次、二次电流有关；铁损决定于电压，并与频率有关。基本关系是：电流越大，铜损越大；频率越高，铁损越大。

功率平衡关系：

2．效率

变压器的效率为，即

大容量变压器的效率可达98% ~ 99%，小型电源变压器效率约为70% ~ 80%。

课堂训练：

1.某供电电力变压器将U1N=10000V的高压降压后对负载供电，要求该变压器在额定负载下输出电压为U2=380V，该变压器的电压变化率%

5

%=

∆U，求该变压器二次绕组的额定电压U2N及变压比。

2、有一台额定电压为1000V/220V的降压变压器，副边接一盏“220V，100W”的灯泡，变压器的效率为80%，求灯泡点燃后原、副边的电流，若原边为200匝，副边是多少匝？

课后作业

1、有一变压器初级电压为2200 V，次级电压为220 V，在接纯电阻性负载时，测得次级电流为10 A，变压器的效率为95%。试求它的损耗功率，初级功率和初级电流。

2、一台变压器，原边电压U1=380V，副边电压U2=36V。在接有电阻性负载时，实际测得副边电流I2=5A，若变压器的效率为90%，则副边功率P2= ，原边功率P1= ，损耗功率△P= ，原边电流I1= 。

3、某变压器工作时原边电压为220V，电流为0.1A，副边电压为22V，电流为0.8A，试求变压器的效率和损耗？