中职《变压器》课件讲课稿-.ppt
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- 变压器 课件 讲课
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1、变压器1-教教 学学 目目 标标 v(一)知识与技能(一)知识与技能v1知道变压器的构造,了解变压器的工作原理。v2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。v(二)过程与方法(二)过程与方法v在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。v(三)情感、态度与价值观(三)情感、态度与价值观v1使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。v2培养学生实事求是的科学态度。v教学重点:教学重点:探究变压比和匝数比的关系。v教学难点:教学难点:探究变压比和匝数比的关系。v教学方法:教学方法:实验探究法、阅读法、讲解法。v教学手段:教学手段:学生电
2、源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡2-几万伏几万伏220V3-照明灯电压照明灯电压-220伏伏机床上照明灯机床上照明灯-36伏伏半导体收音机电源电压不超过半导体收音机电源电压不超过10伏伏大型发电机交流电压大型发电机交流电压-几万伏几万伏远距离输电远距离输电-几十万伏几十万伏电视机显像管却需要电视机显像管却需要10000V以上电压以上电压需要一种改变电压的设备,以适应各需要一种改变电压的设备,以适应各种不同的需要种不同的需要变压器就是改变变压器就是改变交流交流电压的设备电压的设备4-常见 变压器电力变压器电力变压器接触调压器接触调压器三相干式变压器三相干式变压器5-常见变压器电源变压
3、器电源变压器环形变压器环形变压器控制变压器控制变压器6-变压器的分类v按用途:电力变压器、互感器、特殊用途变压器;v按绕组数目:双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器;v按相数:单相变压器和三相变压器;v按冷却介质和冷却方式:油浸式变压器和干式变压器;v按铁芯结构:芯式变压器和壳式变压器;v按调压方式:无励磁调压变压器、有载调压变压器;v按容量大小:小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。7-课本分类v单相变压器、三相变压器和特殊变压器8-变压器用途v电力系统中实现电能的远距离高效输送、合理配电、安全用电。如:电力变压器、配电变压器。v供给特殊电源用的专用变压器。如:炼钢炉供电的电炉
4、变压器,大型电解电镀、直流电力机车供电的整流变压器。v测量用的仪用变压器。v控制系统实现信号的传输控制变压器,直到仅传输信号的非常小的无线电变压器。9-一、变压器的构造一、变压器的构造1.1.示意图示意图 U1U2 n1n2原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.2.构造:构造:(1 1)闭合铁芯)闭合铁芯 (绝缘(绝缘硅钢片叠合而成)硅钢片叠合而成)(2 2)原绕组(一次或)原绕组(一次或初级绕组):其匝数用初级绕组):其匝数用n n1 1表示表示(3 3)副绕组(二次或)副绕组(二次或次级绕组):其匝数用次级绕组):其匝数用n n2 2表示表示(4 4)输入电压:)输入电压:U U1 1;输出
5、电压:输出电压:U U2 2.单相变压器10-11-3.3.电路图中符号电路图中符号n1n2问题:问题:变压器副线圈和原线圈电路是否相通?变压器副线圈和原线圈电路是否相通?变压器原副线圈不相通,那么在给原线变压器原副线圈不相通,那么在给原线圈接圈接交变电压交变电压U U1 1后,副线圈电压后,副线圈电压U U2 2是怎是怎样产生的?样产生的?铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1U2 n1n212-1.若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,?2.变压器有哪些部件,其功能是什么?变压器有哪些部件,其功能是什么?答:答:1 副线圈电压副线圈电压U2为零。为零。2 变压器的主要部件是器身
6、,即铁芯和绕组铁芯构变压器的主要部件是器身,即铁芯和绕组铁芯构成变压器的主磁路,也是绕组的机械骨架成变压器的主磁路,也是绕组的机械骨架;绕组构成变绕组构成变压器的电路,用来输入和输出电能。(这里面的绕组就压器的电路,用来输入和输出电能。(这里面的绕组就是我们所说的原副线圈)是我们所说的原副线圈)13-二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理-互感现象互感现象 变压器通过闭合铁变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实芯,利用互感现象实现了电能(现了电能(U U1 1、I I1 1)到磁场能(变化的磁到磁场能(变化的磁场)再到电能(场)再到电能(U U2 2、I I2 2)转化。)转化。原原线线圈圈副副
7、线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2互感现象:在原副线圈中由于有互感现象:在原副线圈中由于有交变电交变电流流而发生的互相感应现象。而发生的互相感应现象。若给原线圈接若给原线圈接直流电压,直流电压,U副线圈电压副线圈电压U U2 2?14-原线圈接交流电在铁芯中产生变化的磁通量在铁芯中产生变化的磁通量副线圈有交流电原线圈产生感应电动势副线圈产生感应电动势15-变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了:电能 磁场能 电能(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?v探究探究1 1:使用可拆变压器有不闭合到闭合,观察接在:使用可拆变压器有不闭合到闭合,观察接在副线
8、圈两端的小灯泡的亮度变化副线圈两端的小灯泡的亮度变化?试分析原因?试分析原因?v探究探究2 2:做过实验的变压器铁芯用手触摸有什么感觉?:做过实验的变压器铁芯用手触摸有什么感觉?说明了什么?触摸变压器的原副线圈有什么感觉?说明了什么?触摸变压器的原副线圈有什么感觉?说明什么?说明什么?16-闭合铁芯实现了电能闭合铁芯实现了电能-磁场能磁场能-电能的转换,电能的转换,由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯,使能量在转换过程中损失大部分通过铁芯,使能量在转换过程中损失很小,为了便于研究,物理学中引入了一种很小,为了便于研究,物理学中引入了一种理想
9、化模型理想化模型-理想变压器理想变压器。下面我们定下面我们定量分析理想量分析理想变压器的变变压器的变压规律。压规律。无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理理想想变变压压器器17-实验结论:原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。次数次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系的实验研究原副线圈两端电压关系的实验18-三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感应原、副线圈中产生的感应电动势分别是:电动势分别是:E E1 1=n=n1 1/t tE E2 2=n=n2 2/t tE1 1/n/n1 1=E2 2/n/n2 2原线圈回路
10、有:原线圈回路有:U U1 1 E E1 1=I=I1 1r r1 1 0 0则则U U1 1=E=E1 1副线圈回路有:副线圈回路有:E E2 2=U=U2 2 +I+I2 2r r2 2 UU2 2则则U U2 2=E=E2 2若不考虑原副线圈的内阻,则若不考虑原副线圈的内阻,则U U1 1=E=E1 1;U U2 2=E=E2 2则:则:U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2=K K2=K K是变压比是变压比19-理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的端电压之比端电压之比等于等于这两个线圈的这两个线圈的匝数之比匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -
11、升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 220-四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律问题:问题:原副线圈的电流可能满足何规律?原副线圈的电流可能满足何规律?1.1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即:U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2I I 1 1/I 2 2=U U2 2/U U1 1=n=n2 2/n n1 1P出出=P入入21-2.2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比数成反比
12、I I 1 1/I 2 2=n=n2 2/n n1=11=1/K变压器工作时,高压线圈匝数多而通过的变压器工作时,高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制;低压线圈电流小,可用较细的导线绕制;低压线圈匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导线绕制。线绕制。这也是判定高压线圈和低压线这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。圈的一种方法。此公式只适用于一个副线圈的变压器22-即:1221nnII2121nnUU23-U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R输入输出电压、电流、功率大小之间的因输入输出电压、电流、功率大小之
13、间的因果关系果关系 1.输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定;决定;P1P22.U1由电源决定;由电源决定;3.U2由由U1和匝数比决定;和匝数比决定;U2n2/n1U14.I2由由U2和负载决定;和负载决定;I2U2R5.I1由由I2和匝数比决定;和匝数比决定;I1n2/n1I224-【例例1 1】理想变压器原、副线圈的匝数比理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4:1 1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线,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,图中电流表运动切割磁感线时,图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA,则电流表则电流表A
14、A2 2的示数为的示数为()A A3mA B3mA B0 C0 C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关解析:变压器只能工作于交流电路,不能工作在恒定电流和恒定电压的电路,导体棒向左匀速切割磁感线时,在线圈n1中通过的是恒定电流,不能引起穿过线圈n2的磁通量变化,在副线圈n2上无感应电动势出现,所以A2中无电流通过。25-【例例2 2】一理想变压器,其原线圈一理想变压器,其原线圈22002200匝,副匝,副线圈线圈440440匝,并接一个匝,并接一个100100的负载电阻,如图的负载电阻,如图所示。所示。(1 1)当原线圈接在)当原线圈接在44V44V直流电源电源上时,电直
15、流电源电源上时,电压表示数为压表示数为_V,_V,电流表示数为电流表示数为_A._A.(2 2)当原线圈接在)当原线圈接在220V220V交变电源上时,电压交变电源上时,电压表示数为表示数为_V_V,电流表示数为,电流表示数为_A,_A,此时输入功率为此时输入功率为_W._W.00440.4419.3626-U U1 1U U2 2=n n1 1n n2 22202203636=11001100n n2 2n n2 2=180180180U U2 2P P2 2I I2 2=n n2 2n n1 1I I1 1I I2 218018011 116060110011003636=n n2 2 P
16、 P2 2=n n1 1 U U2 2=3 3A A解:解:所以:所以:3 A练习练习1.1.一理想变压器,原线圈匝数一理想变压器,原线圈匝数n n1 1=1100=1100,接在电压接在电压220V220V的交流电源上,当它对的交流电源上,当它对11 11只并只并联的联的“36V36V,60w60w”的灯泡供电时,灯泡正常的灯泡供电时,灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数发光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_,通,通过原线圈的电流过原线圈的电流 I I1 1=_=_。27-练习练习2、如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝、如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为数比为n1:n2=3:
17、1,有四只相同的灯泡连入电路,有四只相同的灯泡连入电路中,若灯泡中,若灯泡L2、L3、L4均能正常发光,则灯泡均能正常发光,则灯泡L1()A、也能正常发光、也能正常发光B、较另三个灯暗些、较另三个灯暗些C、将会烧坏、将会烧坏D、不能确定、不能确定1n2n1L3L4L1U1L2A28-例例3.3.钳形电流表的外形和结构如图(钳形电流表的外形和结构如图(a a)所示。图()所示。图(a a)中电)中电流表的读数为流表的读数为1.2A 1.2A。图(。图(b b)中用同一电缆线绕了)中用同一电缆线绕了3 3匝,则匝,则A.A.这种电流表能测直流电流,图(这种电流表能测直流电流,图(b b)的读数为)
18、的读数为2.4A2.4AB.B.这种电流表能测交流电流,图(这种电流表能测交流电流,图(b b)的读数为)的读数为0.4A0.4AC.C.这种电流表能测交流电流,图(这种电流表能测交流电流,图(b b)的读数为)的读数为3.6A3.6AD.D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图 (b b)的读数为的读数为3.6A 3.6A 图(图(a)A铁铁芯芯图(图(b)C29-A.U 增大、I 增大、P1 增大C.U 减小、I 减小、P1 减小D.U 不变、I 减小、P1 不变B.U 不变、I 减小、P1 增大例例4.4.如图所示:理想变压器的原线圈接
19、高电压,变压后接用电器,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:D30-五、变压器的运行特性五、变压器的运行特性 (一)变压器的外特性(一)变压器的外特性 和和 电压变化率电压变化率电压变化率:电压变化率:反映电压的稳定性反映电压的稳定性 变压器主要性能指标变压器主要性能指标 电力变压器:电力变压器:U=2%3%100U%2N22N UUU外特性外特性效率特性效率特性当当 U1=U1N,cos 2 不变时,不变时,U2=f(I2)2-纯电阻负载;纯电阻负载;1-感性负载;感性负载;3-容性负载容性负载一般
20、供电系统希望要硬特性(随一般供电系统希望要硬特性(随I2的变化,的变化,U2 变化不多)变化不多)31-10/31/2022例例3 某单相变压器的额定电压为某单相变压器的额定电压为 10 000/230 V,接在接在 10 000 V 的交流电源上向一电感性负载供电,电压的交流电源上向一电感性负载供电,电压 调整率为调整率为 0.03,求变压器的电压比、空载和满载时的二,求变压器的电压比、空载和满载时的二 次电压。次电压。解:解:变压器的电压比为变压器的电压比为 空载时的二次电压空载时的二次电压 U20=U2N=230 V 满载时的二次电压满载时的二次电压 U2=U2N(1 U%)=230(1
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