变压器教案

周次 章节 名称 第6周 第三章 变压器 第一节变压器的原理及结构 第二节变压器的空载运行 理论课（√）；实验课（ ）；实习（ ） 教学 时数 2 学时 授课 方式 教学目的及 要求掌握： 要求 1介绍变压器的工作原理。 2．介绍变压器的铭牌数据。 3．空载运行时的电磁关系。 4.空载运行时基本方程式、相量图。 教学内容提要 1．介绍变压器的工作原理和结构。 2．介绍变压器的铭牌数据。 3．从空载运行时的电磁关系出发，导出基本方程式、相量图。 教学重点与难点 讨论练习和作业 教学手段 学时分配 参考资料 空载运行时的电磁关系出发，导出基本方程式、等效电路和相量图。 如何看待变压器工作的电磁变换与直流电机的电磁变换？ 多媒体与其它方式结合 第一次课：1，2 第二次课：3 1《电机与拖动基础》 刘启新 中国电力出版社 2《电机与拖动基础》 宋银宾 机械出版社 3《电机与电力拖动》 顾绳谷 合肥工业出版社 4《电机原理及拖动》 彭鸿才 机械工业出版社 第三章 变压器

1.变压器的定义：它是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的交流电

压转换为同频率的另一等级的交流电压。

2.变压器的用途：

3.电力变压器：用于电力系统升、降电压的变压器。 第一节 变压器的工作原理和基本结构 一、 变压器的工作原理：

基本原理：u1i10e1e2i2

其中： e1N1d0d0； e2N2 dtdt若 e1u1N1；e2u2N2

可见，

u1N1 只要改变线圈的匝数，就能达到改变电压的目的。 u2N2二、基本结构

1.铁心：构成主磁路，机械骨架，由硅钢片迭成

①材料：0.35mm厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损； ②铁心结构：心式和壳式； ③迭片方式：交迭式迭装

2.线圈：导电部分，铜线或铝线。

*为便于线圈和铁心绝缘，低压靠近铁心柱在里面，高压在外面； 线圈在铁心上排列方式： 同心式

交迭式

3.油箱和冷却装置：

变压器油的作用：绝缘和冷却。 4.绝缘套管：用于引线。 5.保护装置和其他： 二、变压器的分类

1. 按用途分：升压变压器、降压变压器； 2. 按相数分：单相变压器和三相变压器；

3. 按线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器； 4. 按铁心结构：心式变压器和组式变压器；

5. 按冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等； 容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。

三、变压器的型号和额定值

1. 型号：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。

例如：SL-500/10：表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为500kVA，高压侧额定电压为

10kV级的电力变压器。

2. 额定值：

1）SN：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。

1）UN：指变压器长时间运行所承受的工作电压。（三相为线电压）

U1N：规定加在一次侧的电压；

U2N：一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。

3）IN：变压器额定容量下允许长期通过的电流有I1N和I2N（三相为线电流）。 4）fN：我国工频：50Hz。

3. 单相变压器的关系式：SNUNIN；三相变压器的关系式：SN3UNIN 对于双线圈变压器一、二次侧的额定容量相等。（由于其效率高）

第二节 单相变压器的空载运行

从空载和负载运行时的电磁关系出发，导出基本方程式和相量图； 本节的分析适用于三相变压器的对称运行。 一、一次和二次绕组的感应电动势 1. 空载定义：I20

2. 物理过程：U1I0F0I0N10E1 j4.44fN1mE2j4.44fN2m

1E1jI0X1

Φ0 i0 A a i20 U 20

u1 ee Φ1σ 2

X x

3． 方向的确定：如上图。 4. 主磁通感应的电动势

设0msint，则 e1N1 d02fN1msin(t90) dt E1j4.44fN1m 同理可得： E2j4.44fN2m

结论： E1(E2)fN1(N2)m，在相位上滞后m90°。 5.漏感电动势E1：

设11msint，则 e1N1d12fN11msin(t90) dtE1j4.44fN11m

又可得： E1jI0x1

。.式中：x12fN12Rm.=常数， 为一次绕组的漏电抗。

6.电压平衡方程式：

①一次侧： U1E1I0R1jI0x1E1I0Z1 忽略I0Z1，则有：U1E14.44fN1m

即 m.....E1U1 4.44fN14.44fN1* 结论：影响主磁通大小的因素是: 电源电压U1、电源频率f和一次侧线圈匝数N1，与铁心

材质及几何尺寸基本无关。 ②二次侧：U20E2

7. 三相变压器的变比k和电压比K

(1) 变比k:指变压器一、二次绕组的电势之比，对于三相变压器为相电势之比。

..kE1E2N1N2。 变比k等于匝数比。

(2)三相变压器变比K:

三相变压器：Y，d接线 D，y接线：K3U1NU2N