《电机与变压器》(第四版)教学大纲

《电机与变压器》（第四版）教学大纲

一、课程的地位与任务：

《电机与变压器》是中等职业技术学校电工类专业的一门专

业课。在电能的生产、传输、变配以及使用过程中，大量使用了

变压器与电机。它们已普遍应用在国民经济和人民生活的各个方面，发挥着十分重要的作用。

二、课程简述：

1、课程目标：

通过本课程的学习，使学生掌握变压器、异步电动机、直流

电动机的结构、原理、主要特性、使用和维护知识；对同步电机

和特种电机有一定的了解；培养对电动机的故障处理、判断和分析。

2、教学方法：

（1）贯彻国家关于职业资格证书与学业证书并重的政策精神，确保毕业生到中级工以上标准，满足用人单位需求，不负高级技

校的称号。

（2）坚持以能力为主，重视实践能力之培养，突出技工教育特色，弱化难度过大的定量计算，较多采用定性分析，直观教学。

（3）随时补充有关杂志、资料中的新内容（如数字化仪表、分时和远程电度表）。

三、教学要求及课时数分配：

绪论2学时

第一单元12学时

第二单元11学时

第三单元4学时

第四单元8学时第五单元9学时第六单元18学时第七单元14学时第八单元11学时第九单元16学时第十单元8学时总学时113学时

绪言

1、教学内容

①电机在国民经济建设中的作用

②电机发展史

③我国电机制造工业的发展状况

2、教学要求

①了解电机在电能产生、传输、转换中的作用。

②了解电机的发展概况。

③明确本课程的任务和要求。

3、重点和难点

重点：学习本课程的方法

难点：发展概况

4、教学建议

通过介绍提起学生学习本门课程的兴趣。

5、学时分配

绪论2学时

第一单元变压器的分类、结构和原理

1、教学内容

①变压器的分类和用途

②变压器的结构与冷却方式

③变压器的原理

④变压器的空载试验与短路试验

2、教学要求

①了解变压器的常用分类及用途。

②了解变压器的结构和主要附件的作用。

③掌握单相变压器的工作原理。

④熟练掌握变压器空载运行时电压变换关系、变比及负载运

行时的电流变换关系和阻抗变换计算。

⑤掌握变压器的外特性、了解其运行时损耗、效率及其简单

计算。

⑥掌握变压器空载和短路试验的目的和实际意义。

3、重点和难点

重点：变压器的工作原理

难点：变压器的外特性

4、教材分析

本章介绍了变压器的分类和用途、变压器的结构与冷却方式、变压器的原理以及变压器的空载试验与短路试验四个方面的内容，这些内容是学习变压器的最基础的知识。

变压器的分类和用途：本节明确了变压器主要是一种用来改

变交流电压大小的供电设备。它是根据电磁感应原理，把某一等

级的交流电压变换成频率相同的另一等级的交流电压，以满足不

同负载的需要。在分析变压器常用分类和主要用途时，通过表格的形式将变压器按相数、用途、贴心结构形式和冷却方式进行分类，具体再通过变压器的外形图来增强学生对变压器的感性认识，帮助学生理解各种变压器的主要用途。

变压器的结构与冷却方式：在这一节中，教材以国产油浸式电力变压器为例说明了它的组成部分及各部分的作用。变压器由铁心和绕组组成器身。其他如油箱、绝缘套管、储油柜、冷却装置、压力释放阀、安全气道、温度计和气体继电器（也称瓦斯继电器）等附件，是为了解决变压器散热、绝缘、密封、安全等问题的需要而设置的。应重点突出绕组和铁心的结构材料与作用。变压器的冷却方式部分是通过变压器老化后会产生严重后果而引入变压器冷却这一概念，具体介绍了4种油浸式冷却方式的冷却原理及适用范围。

变压器的工作原理：这一节中，教材先分析空载运行，后分析负载运行。在空载运行分析中，首要的任务是明确空载运行的定义；明白理想变压器空载运行原理图中标出的各交流量方向为参考方向，各交流量参考方向相互之间有一定的联系，不能像电工基础等课程中可以任意假设其参考方向；再通过理想变压器的空载运行来了解变压器的工作原理。在此基础上，建立起一次侧、

二次侧绕组的电压平衡方程式为。根据电磁

感应定律可推导出变压器等交流磁路中很重要的公式：

。现在变压器中的绕组采用集中绕组形式，分布系数；在交流电动机中，绕组不采用集中绕组形式，则分布系数。由理想变压器的概念，得到

，结合变压比的定

义和感应电动势的计算公式可得出公式，即电压与匝数近似成正比的关系。在实际变压器的空载运行的情况分析中，提出实际变压器由于一次绕组的电阻、空载励磁电流和漏

磁通很小，所对应的和漏抗电动势也很小，可以忽略不计。

得出实际变压器电压方程式U1≈−E1、U02≈E2，空载电流的有效值I0=I OP2+I OQ2。

变压器的负载运行时，由于二次侧出现了负载电流I2，I2产生的磁通对主磁通Φm存在阻碍作用，使铁心中磁通Φm发生改变趋势，根据U1=E1=4.44fN1Φm，在电源电压一定时，磁通Φm要保持不变，因此，一次绕组电流将从I0增加到I1，其增加的电流所产生的磁通补偿Φ2对Φm有阻碍作用。所以，变压器负载运行时，铁心中磁场是由一、二次绕组中电流共同产生的。磁势平衡方程

式中，如果忽略I0不计，I1≈N1

N2I2，可得出变压器变比K=N1

N2

=I2

I1

。

负载状态下的磁势平衡方程式是本节的重点内容。实际变压器的电压方程式中由于一次绕组的r1、x s1均很小，即使在满负载的情况下，与E1比较仍然可以忽略，因此可以近似认为U1=−E1、U2= I2。

变压器阻抗变换在电子线路中应用较广泛，教材通过实际例子说明：通过变压器的阻抗变换可以把负载较小的阻抗变换成较大的等效阻抗，与放大电路的输出阻抗匹配，从而使负载获得最大的输出功率。

变压器的外特性是反映二次侧电压U2与负载电流I2的关系特性，主要论述变压器接不同负载时，二次侧发生变化的原因及电