模拟三相降压变压器的制作和测量(学案)

模拟三相降压变压器的制作和测量

学习目标：（1）了解单相变压器的结构和变换电压的作用；

（2）学会使用万用表欧姆挡判定单相变压器高、低压绕组；

（3）学会直流法判别变压器的同名端；

（4）学会三相电路的星形接法；

（5）理解掌握线电压、相电压的概念及二者有效值大小关系；

（6）学会使用万用表测量线电压和相电压。

工作任务：（1）判别单相变压器的高、低压绕组；

（2）用直流法判定每只变压器的同名端；

（3）将三个变压器的高压绕组连接成星形；

（4）将三个变压器的低压绕组连接成星形，对外引出4根导线，形成三相四线制供电电源；

（5）用万用表电压挡（选择合适量程）测量三相变压器输出端的相电压和线电压。

工作任务（1）：判别单相变压器的高、低压绕组

想一想：

如何区分变压器的高压绕组和低压绕组

我们要制作模拟三相降压变压器，该模拟三相降压变压器是由三个单相变压器构成的。

（1）与（电源/负载）相连的绕组称为变压器的原边绕组；与（电源/负载）相连的绕组称为变压器的副边绕组。

（2）对于降压变压器而言，原边绕组属于（高压绕组/低压绕组），其匝数较（多/少），直流电阻较（大/小）；副边绕组属于（高压绕组/低压绕组），其匝数较（多/少），直流电阻较（大/小）。

做一做：

测试变压器各端子间的电阻

（1）给三只变压器编号，将各变压器的四个端子分别以“1”,“2”,“3”,“4”、“5”,“6”,“7”,“8”“a”,“b”,“c”,“d”为标号，贴上标签。

（2）测量每只变压器的四个端口两两之间的电阻，填写表1。（可以只填写“大”、“小”、“∞”）

想一想：

区分电源变压器高压绕组和低压绕组

两个端子组成一个端口。根据表1的测量数据可知，在各变压器中，属于高压绕组的端口分别是端口、端口、端口，属于低压绕组的端口分别是

端口、端口、端口。

工作任务（2）：判定变压器原、副绕组的同名端

读一读：

直流法如何判别同名端

变压器的两个绕组中，电压极性始终相同的

两端子叫同名端；极性相反的端子叫异名端。

如图2所示电路图，当开关闭合瞬间，电流

从线圈N

1

的端点1流入，若此时接在线圈N

2

两端

的直流电压表正向偏转，则可判定线圈N

2

的端点

3与端点1为同名端；若直流电压表反向偏转，则

可判定线圈N

2

的端点3与端点1为异名端，则端

点4与端点1为同名端。

做一做：

判别各变压器的同名端

（1）取第一只变压器，将高压绕组的两端子编号改为a，b，低压绕组的两端子编号改为A，B。一名同学将万用表调至直流电压挡（选择合适量程），再将其红表笔接高压绕组的a端子，黑表笔接b端子；另一名同学将低压绕组的B端子接在5#电池的负极，然后将低压绕组的A端子与电池正极接触后马上断开，

观察万用表指针的偏转情况。

（

2）若万用表指针正向偏转，则说明低压绕组的A端子与高压绕组的端子为同名端，若万用表指针反向偏转，则说明A端子与高压绕组的端子为同名端。

（3）取第二只变压器，将将高压绕组的两端子编号改为c，d，低压绕组的两端子编号改为C，D；

取第三只变压器，将将高压绕组的两端子编号改为e，f，低压绕组的两端子编号

)

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

(

N

图1

图2.直流法判定同名端

改为E，F。

（4）用上述方法判定第一、二只变压器的同名端。

（5）将判定结果填入表2。

（6）将表2中所判定的各变压器同名端的标签标上同名端标记“●”。

工作任务（3）：设计三相降压变压器

想一想：

（1）我们的任务是将三个单相变压器的高压绕组分别接到三相交流电源上，其低压绕组做输出端。单相变压器的高压端额定电压为220V，电源线电压/相电压为380V/220V，则三相变压器的三个原边绕组应采用（星形/三角形）接法与电源相接。

（2）三个单相变压器的原边（此处为高压绕组）与电源相连，所以三个高压绕组就是三相有极负载。我们默认的首端是（有/无）同名端标记的接线端子，它们分别是端子、端子、端子（见表2）。

（3）将（有/无）同名端标记的三个端子（它们分别是端子、端子、端子）连接在一起形成中线，与电源的线相接；将（有/无）同名端标记的三个端子（它们分别是端子、端子、端子）分别与电源的三根相线L1、L2、L3相接，即构成星形（有中线）连接电路。

（4）完成电路图：将图1所示电路采用星形接法与电源相连。

做一做：

三相降压变压器与电源的连接（注意：一定要保持电源断开！

．．．．．．．．．．．．．）

（1）按图2所示，将三个熔断器，三只单相变压器固定在配线板上。

（2）将三只单相变压器的三个有同名端标记的高压绕组端子（它们分别是端子、端子、端子）分别焊接一根

引线经熔断器与三相电源的三根相线L1、L2、L3

相接（注意：接头处用绝缘胶带缠好）。

（3）将没有同名端标记的三个高压侧端子（它们分别是端子、端子、端

子）焊接在一起，然后与电源中性线相接（注意：接头处用绝缘胶带缠好）。这样，就形

成了三个高压绕组与三相电源的星形连接电路。

想一想：

如何连接三相降压变压器的输出端

（1）我们的任务是制作模拟三相降压变压器，并形成三相四线制供电方式，所以三个变压器的副绕组为（高压绕组/低压绕组），且应连接成（星形/三角形）。

（2）三个变压器的副边对外相当于三个单相电源（且有极性）。我们默认的首端是（有/无）同名端标记的接线端子，根据表2所列结果，它们分别是端子、端子、端子。

（3）要将三个副绕组连接成星形，应将它们的（首端/末端）接在一起，引出一根中性线；其余三个（首端/末端）分别引出三根相线。

（4）完成电路图：根据以上分析，将图1中变压器的三个副边连接成星形接法的三相电源（有中线）。

做一做：

连接三相变压器的输出端（注意：应确保各同名端标记无误

．．．．．．．．．．．．．．！）

（1）按图1所示，将三只变压器的副边绕组（此处为低压绕组）的末端（无同名端标记的端子）连接在一起，焊接一根导线即为中性线，将其固定在配线板上（注意：接头处用绝缘胶带缠好）。

（2）将三只变压器的副边绕组（此处为低压绕组）的首端（有同名端标记的端子）分别焊接一根导线，即为三根火线，将其固定到配线板上（注意：接头处用绝缘胶带缠好）。三根火线与一根中线构成三相四线制供电线路。

工作任务（4）：用万用表交流电压挡测量三相变压器输出端的相电压、线电压

想一想：

（1）三相变压器输出端的相电压就是之间的电压；线电压就是之间的电压。

（2）在图1中，U AN、U BN、U CN、为（线电压/相电压）；U AB、U BC、U CA 为（线电压/相电压）。

（3）有效值U与最大值U m之间的关系为。用交流电压表测出的电压值为（有效值/最大值）。

（4）线电压U

线

与相电压U

相

之间的关系为。

做一做：

（1）三相降压变压器制作完成后，经检查确认连接正确，由老师接通电源总开关。

（2）将万用表调至交流电压挡（选择合适量程），分别测量各相线之间的电压及各相线与中线之间的电压，测量结果填入表3。

(3)由表3数据可得出线电压与相电压的大小关系为U

线

＝U

相

。

图3.元件布置图