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呼和浩特市工業(yè)職業(yè)學校

全國中等職業(yè)技術學校電工類專業(yè)通用教材

《電機與變壓器》教案

適用專業(yè)：機電技術應用

賀貴祥

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《電機與變壓器》教案首頁

第1次課授課時間：2012年月日教案完成時間：2012年月日

《電機與變

課程名稱年級專業(yè)、層次中職

壓器》

教員賀貴祥學時2

授課題目緒論

基本教材或《電機與變壓器》中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、

參考書電工類專業(yè)通用教材

一、通過教學使學生掌握電機在國民經(jīng)濟中的地位；電機的主要

教學目的與類型；我國電機工業(yè)發(fā)展概況

要求二、了解學習本課程的方法及需要的基礎知識

教學重點與電機在國民經(jīng)濟中的地位

難點學習本課程所需要的基礎知識

技能及知識

電機的定義、學習本課程所需的基礎知識。

點

教學方法理論講解

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作業(yè)和課后

記

教學附頁

教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

一、電機在國民經(jīng)濟中的作用

電能是現(xiàn)代主要的能源，而電機是與電能的生產(chǎn)、傳輸和

使用緊密相關的能量轉換裝置，它不僅是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸

業(yè)、國防工業(yè)、IT技術產(chǎn)業(yè)的重要設備，而且在日常生活中的

應用也越來越廣泛。

人類早期使用的原動力是畜力、水力和風力后來發(fā)明了蒸汽機、

柴油機、汽油機，十九世紀發(fā)明了電動機，由于電動機有以下優(yōu)

點

(1)電機的效率高，運行經(jīng)濟；

(2)電能的傳輸和分配比較方便；

(3)電能容易控制。

所以電動機的應用越來越廣泛，現(xiàn)在絕大部分生產(chǎn)機械都采用電

動機進行拖動，即用電動機作為原動機。

讓電機運轉需要電能，電能主要來自發(fā)電機，為了經(jīng)濟的傳輸和

分配電能需要變壓器，另外隨著自動化程度的不斷提高，自動控

制技術得到空前的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的控制電機，此外在文

教、醫(yī)療衛(wèi)生、信息產(chǎn)業(yè)及日常生活中電機的應用將會愈加廣泛。

二、電機的主要類型

電機的型式和種類很多，但其工作原理都是基于電磁感應定

律和電磁力定律，電機的分類方法很多，按功能進行分類，可分

為：

(1)發(fā)電機將電能轉換為機械能

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

(2)電動機將機械能轉換為電能

(3)變壓器將電能變換為不同等級的電能

(4)控制電機作為控制系統(tǒng)中的元件

三、我國電機工業(yè)發(fā)展概況

解放前電機工業(yè)極端落后，僅幾個城市有電機制造廠。解放

后電機工業(yè)發(fā)展很快第一個五年計劃結束時，年產(chǎn)量和單機容

量都較解放前提高了幾十倍。改革開放以來我國電機工業(yè)在引

進、吸收和消化國外先進技術的基礎上對原有電機進行了優(yōu)化設

計使電機性能大大提高，并相繼研制和開發(fā)了多種新系列電機

不僅滿足了國內(nèi)生產(chǎn)需要，而且向國外出口。目前我國已開發(fā)制

成125個系列，900多個品種，幾千種規(guī)格的各種電機。

電機工業(yè)發(fā)展趨勢是電子與電機工業(yè)結合，開展新原理、新

結構、新材料電機的研制工作。

四、緒論電機的分類

按功能用途分：有發(fā)電機、電動機、變壓器和控制電機4類。

按電機的結構或轉速分：分為靜止變壓器和旋轉電機。

按電源的不同分：分為直流電機和交流電機兩大類。交流電

機又分為同步電機和異步電機兩類。

綜上分類方法，可歸納如下：

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

變壓器（也屬交流電機的一種，但它靜止不動）

直流發(fā)電機

直流電機r

1直流電動機

電機（,r同步發(fā)電機

r同步電機t同步電動機

交流電機J

異玲中和異步發(fā)電機

I異步電機tr異步電動機

I控制電機

五、課程性質(zhì)、任務和內(nèi)容

隹座：是一門專業(yè)基礎課。它是將‘電機學“電力拖動”和“控制

電機”等課程有機結合而成的一門課。

任務:掌握各電機的基本結構和工作原理以及電力拖動系統(tǒng)的

運行性能、基本分析計算、電機選擇方法。

內(nèi)容：直流電機、直流電動機的電力拖動、變壓器、三相交流

異步電動機、三相交流異步電動機的電力拖動、單相異步電動機、

同步電機、電動機的選擇控制電機等。

六、課程特點

課程特點：理論性強，應用性強。涉及的基礎理論和實際知識

面廣，是電學、磁學、動力學、熱學等學科知識的綜合，所以理

論性較強。而用理論分析各種電機及拖動的實際問題時，必須結

合電機的具體結構、采用工程觀點和工程分析方法。在掌握基本

理論的同時，還要注意培養(yǎng)學生的實驗操作技能和計算能力，因

此實踐性也較強。

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

七、學習方法

學習時應注意以下幾點：

1）抓主要矛盾，抓本質(zhì)，忽略次要因素。

2）抓基本概念、原理和主要特性。

3）良好的學習方法，如對比學習，找出各種電機的共性和特點

加深理解。

4）理論聯(lián)系實際，重視實驗和到工廠實踐。

5）把電機視為拖動系統(tǒng)中的一個器件來學習，不宜過多地耗時

于電機的內(nèi)部電磁關系。

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《電機與變壓器》教案首頁

第2次課授課時間：2012年月日教案完成時間：2012年月日

《電機與變

課程名稱年級專業(yè)、層次中職

壓器》

教員賀貴祥學時2

第一章變壓器的結構與工作原理

授課題目

§1—1變壓器的用途和分類、§1—2變壓器的結構

基本教材或參《電機與變壓器》中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、

考書電工類專業(yè)通用教材

教學目的與要

通過教學使學生掌握變壓器的定義、變壓器的用途和分類

求

教學重點與難變壓器的用途和分類

點變壓器的用途和分類

技能及知識點變壓器的定義、用途和分類

教學方法理論聯(lián)系實際

作業(yè)和課后記

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教學附頁

教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

一、變壓器的主要用途

變壓器是一種通過電磁感應作用將一定數(shù)值的電壓、電流、阻

抗的交流電轉換成同頻率的另一數(shù)值的電壓、電流、阻抗的交流

電的靜止電器。在電力系統(tǒng)中，專門用于升高電壓和降低電壓的

變壓器統(tǒng)稱為電力變壓器。電力變壓器是使用最廣泛的變壓器。

變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止電氣設備。它能將某一電

壓值的交流電變換成同頻率的所需電壓值的交流電以滿足高壓

輸電、低壓供電及其他用途的需要。

在絕大多數(shù)情況下，交流電能來自于遠離用電地區(qū)的水力發(fā)電

站、火力發(fā)電站、核電站的交流發(fā)電機。由于絕緣材料和散熱等

方面的限制，交流發(fā)電機發(fā)出的電壓不可能太高，一般多為

10.5kV和18kV。如果以此等級的電壓直接向遠距離的用電地區(qū)

傳送大功率的電能，那么輸電線路必然流過很大的電流，大大增

加了輸電線路上的電能損耗和電壓損耗，這是很不經(jīng)濟的，甚至

于不能將電能送出去。如果采用升壓變壓器，把發(fā)電機發(fā)出的電

壓升高到幾十千伏或幾百千伏的電壓后再向遠距離的用電地區(qū)

傳送大功率的電能，那么輸電線路上流過的電流自然就變小了

這樣就能經(jīng)濟地把電能送出去。一般地，輸電電壓的高低與輸電

距離、輸電功率有關，若要求輸電距離較遠且輸電功率較大，則

要求較高的輸電電壓。而用電設備的電壓等級絕大多數(shù)為380V

或220V,用電設備不能直接與高壓輸電線路連接，必須采用降

壓變壓器，先將輸電電壓降低到合適的電壓等級再供用戶使用。

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二、變壓器的基本工作原理

它的基本工作原理可以用圖3.1說明。圖3.1是單相變壓器的工

作原理圖。這個單相變壓器由一個閉合的鐵心和套在其上的兩個

繞組構成。這兩個繞組彼此絕緣，同心套在一個鐵心柱上，但是

為了分析問題的方便，我們將這兩個繞組畫在鐵心柱兩側上，其

中，與電源連接的繞組稱為原繞組，也稱為一次繞組或原邊；與

負載連接的繞組稱為副繞組，也稱為二次繞組或副邊。我們在表

示原繞組電磁量的符號右下角加標號“1”,在表示副繞組電磁量的

符號右下角加標號“2”，以便于區(qū)別。例如，4,4,々分別表示

原繞組的電壓、感應電動勢、電流相量；,4,分

別表示副繞組的電壓、感應電動勢、電流相量。

將原繞組的兩個出線端與單相交流電源連接原繞組中便流過交

流電流，該電流在鐵心中生成與電源頻率相同的交變磁通，此交

變磁通同時鏈過原、副繞組。據(jù)電磁感應原理，原、副繞組中將

分別感應出交變電動勢。將副繞組的兩個出線端與負載連接，負

載就有交流電流通過。對應某一瞬時，單相變壓器中各物理量的

方向標示于圖1-1o

*

Ao-^

*

*

a>

A

*

4

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圖1一1單相變壓器工作原理圖

設e分別為原繞組的電壓、感應電動勢瞬時值，“e,

1122

分別為副繞組的電壓、感應電動勢瞬時值，N,N分別為原繞

12

組、副繞組的匝數(shù)，中為鐵心中同時鏈過原、副繞組的磁通。

如果單相變壓器副繞組的兩個出線端不與負載連接并忽略數(shù)值

很小的原繞組電阻、電抗，可以得出下面的瞬時值方程式

1(1-1)

(1—2)

u-e

22

其中，依據(jù)電磁感應定律有

e=-N-

iidt

d①4-3)

e=-N—人

22clt&—4)

u=N—

將該式代入上式，得''"

d①(15)

U2=~N2~dT(1-6)

有人

|e1

1|M21121N2(1—7)

由此可見，通過選用不同于原繞組匝數(shù)N1的副繞組匝數(shù)N2,

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

便可使副繞組的電壓與不等于原繞組的電壓u〔k稱為變壓器的

變壓比，其大小是由變壓器的結構參數(shù)N1,N2所決定的。

綜上所述，變壓器以原、副繞組能同時鏈過鐵心中同一變化

磁通的特有結構，利用電磁感應原理，將原繞組吸收電源的電能

傳送給副繞組所連接的負載——實現(xiàn)能量的傳送使匝數(shù)不同的

原、副繞組中感應出大小不等的電動勢——實現(xiàn)電壓等級變換

這就是變壓器的基本工作原理。

三、變壓器的分類

變壓器可以按照用途、繞組數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式、調(diào)壓方式分

類。

按照用途分，主要有電力變壓器、調(diào)壓變壓器、儀用互感器（如

測量用電流互感器和電壓互感器X供特殊電源用的變壓器（如

整流變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、脈沖變壓器卜

按照繞組數(shù)目分，主要有雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多

繞組變壓器、自耦變壓器。

按照相數(shù)分，主要有單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。

按照冷卻方式分，主要有干式變壓器、充氣式變壓器、油浸

式變壓器（按照冷卻條件，又可細分為自冷、風冷、水冷、強11

油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷變壓器卜

按照調(diào)壓方式分，主要有無載調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器、

自動調(diào)壓變壓器。容量大小：小型變壓器、中型變壓器、大型

變壓器和特大型變壓器。

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四、變壓器的基本結構

圖1.2為三相油浸式電力變壓器的結構示意圖。

圖1.2三相油浸式電力變壓器

1—油箱2—鐵心及繞組3—儲油柜4一散熱筋5—高、低

壓繞組6—分接開關7—氣體繼電器8—信號溫度計

三相油浸式電力變壓器主要由鐵心、繞組及其他部件組成。現(xiàn)簡

單敘述各部件的結構、作用。

1.鐵心

鐵心作為變壓器的閉合磁路和固定繞組及其他部件的骨架。

為了減小磁阻、減小交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損

耗，變壓器的鐵心大多采用薄硅鋼片疊裝而成。變壓器的鐵心有

心式和殼式兩種基本形式。

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

心式變壓器的鐵心由鐵心柱、鐵輾和夾緊器件組成，繞組套

在鐵心柱上，如圖3.3所示。心式變壓器的結構簡單，繞組的裝

配工藝、絕緣工藝相對于殼式變壓器簡單，國產(chǎn)三相油浸式電力

變壓器大多采用心式結構。

殼式變壓器的鐵心包圍了繞組的四面，就像是繞組的外殼，如圖

3.4所示。殼式變壓器的機械強度相對較高，但制造工藝復雜，

所用材料較多，一般的電力變壓器很少采用。

圖1.3三相心式變壓器

1一鐵心柱2—鐵柄3—高壓繞組4一低壓繞組

圖1.4單相殼式變壓器

1—鐵心柱2—鐵瓶3—繞組

2.繞蛆

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繞組是變壓器的電路部分原繞組吸取供電電源的

能量，副繞組向負載提供電能。變壓器的繞組由包有絕緣材料的

扁導線或圓導線繞成，有銅導線和鋁導線兩種。按照高、低壓繞

組之間的安排方式變壓器的繞組有同心式和交疊式兩種基本形

式。

3.其他部件

(1)油箱

變壓器的器身放置在灌有高絕緣強度、高燃點變壓器油的

油箱內(nèi)。

變壓器運行時，鐵心和繞組都要發(fā)出熱量，使變壓器油發(fā)

熱。發(fā)熱的變壓器油在油箱內(nèi)發(fā)生對流，將熱量傳送至油箱壁及

其上的散熱器，再向周圍空氣或冷卻水輻射，達到散熱的目的

從而使變壓器內(nèi)的溫度保持在合理的水平上。

(2)儲油柜(也稱為油枕)

儲油柜裝置在油箱上方，通過連通管與油箱連通，起到保

護變壓器油的作用。

變壓器油在較高溫度下長期與空氣接觸容易吸收空氣中

的水分和雜質(zhì)，使變壓器油的絕緣強度和散熱能力相應降低。裝

置儲油柜的目的是為了減小油面與空氣的接觸面積、降低與空氣

接觸的油面溫度并使儲油柜上部的空氣通過吸濕劑與外界空氣

交換，從而減慢變壓器油的受潮和老化的速度。

(3)氣體繼電器(也稱為瓦斯繼電器)

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

氣體繼電器裝置在油箱與儲油柜的連通管道中對變壓器

的短路、過載、漏油等故障起到保護的作用。

(4)安全氣道(也稱為防爆管)

安全氣道是裝置在較大容量變壓器油箱頂上的一個鋼質(zhì)長

筒，下筒口與油箱連通，上筒口以玻璃板封口。

當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障又恰逢氣體繼電器失靈時，油

箱內(nèi)部的高壓氣體便會沿著安全氣道上沖，沖破玻璃板封口，以

避免油箱受力變形或爆炸。

(5)絕緣套管

絕緣套管是裝置在變壓器油箱蓋上面的絕緣套管，以確保

變壓器的引出線與油箱絕緣。

(6)分接開關

分接開關裝置在變壓器油箱蓋上面通過調(diào)節(jié)分接開關來

改變原繞組的匝數(shù)，從而使副繞組的輸出電壓可以調(diào)節(jié)，以避免

副繞組的輸出電壓因負載變化而過分偏離額定值。

分接開關有無載分接開關和有載分接開關兩種。一般的分

接開關有三個擋位，+5%擋、。擋和-5%擋。若要副繞組的輸出

電壓降低，則將分接開關調(diào)至原繞組匝數(shù)多的一擋，即+5%擋

若要副繞組的輸出電壓升高則將分接開關調(diào)至原繞組匝數(shù)少的

一擋，即-5%擋。

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教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

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第3次課授課時間：2012年月日教案完成時間：2012年月日

《電機與變

課程名稱年級專業(yè)、層次中職

壓器》

教員賀貴祥學時2

授課題目§1—3變壓器的空載運行及負載運行

基本教材或《電機與變壓器》中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、

參考書電工類專業(yè)通用教材

教學目的與

通過教學使學生掌握變壓器的基本結構、變壓器的空載運行及負載運行

要求

變壓器的基本結構、變壓器的空載運行及負載運行

教學重點與

變壓器的空載運行及負載運行

難點

技能及知識變壓器的結構、變壓器空載運行及負載運行時的方程式、相量圖、等效

點電路等

教學方法理論講解

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作業(yè)和課后

記

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一、、變壓器的空載運行

什么是空載運行：

(-)空載運行時的物理情況

r

0

原繞組接交流電源時有電流通過，稱空載電流。交變的/()

流過原繞組，產(chǎn)生磁動勢/N，產(chǎn)生通過繞組中心的交變的磁

01

通，此磁通由/?單獨激勵，所以也稱為勵磁電流或激磁電流。

0

圖1.5單相變壓器空載運行原理圖

主磁通：絕大部分的磁通經(jīng)由鐵心閉合，稱為主磁通，用中

m

表不。

作用：主磁通與原、副繞組同時交鏈而傳遞能量。在原、副繞組

中產(chǎn)生感應電動勢e,e。漏磁通：很少一部分磁通經(jīng)由原繞組

I2

周圍的空氣或變壓器油閉合，它不是傳遞能量的載體，稱漏磁通

用中表示。漏磁通在原繞組中感應電動勢e。

10IO

(二)感應電動勢

1.各電、磁■正方向的規(guī)定

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有利于討論各電、磁量的量值關系和相位關系。

原邊：視變壓器原邊為電源的負載，原邊電流的正方與電源電壓

的正方向一致。

副邊：將副邊視為負載的電源，副邊電流的正方向由副邊電勢的

正方向確定，副邊電壓的正方向依據(jù)副邊電流流過負載的壓降方

向確定。

磁通：正方向與電流的正方向符合右手螺旋定則。

感應電動勢：正方向與磁通的正方向符合右手螺旋定則，實際方

向由楞次定律確定。各電、磁量正方向見圖1.5。

2.感應電動勢

交流電壓產(chǎn)生交流磁通，有中=中sinter

ni

貝Ije=-7V—

】idr

d(①sincor)不

e=-N-----僧----------=—N3①coscor

?idri

=N(2nf)Psin(coz-90°)=Esin3-900)

1m\m

=J2E]sin(cot-90°)

原繞組感應電動勢有效值的數(shù)值為

E==4.44加①

且E,在相位上以90°滯后于中。用相量表示，有

1m

E=_j4.44fN①

'Iin

同理，E2在相位上也以90°滯后于①m。用相量表示，有

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￡,=_J4.44/N中.

22m

變壓器的原繞組有漏磁通鏈過，漏磁通也是按正弦規(guī)律變化

的，同理有

E=-jNto①/&=-jNLi/、/1

Io116”11cOin

=-ixI

io

由于漏磁路主要由非磁性介質(zhì)構成，可近似地看成線性磁路，其

磁阻也可近似地看成常數(shù)，則漏電感L1。和漏電抗x1也可近似

地看成常數(shù)，因此，漏感電勢可以看成是漏電抗上的壓降。

3.電壓平衡關系

據(jù)基爾霍夫電壓定律，得到原、副邊的電壓平衡方程式

U=-E-E+/r=-E4-jx/+ir

llIO0II1()01

=-E+/(r4-jx)=-E+/z

101I10I

U=E

202

由于漏磁路磁阻很大，漏磁通很小，因此反映漏磁通的漏電感和

漏電抗很小，也很小,有。x—K=-j4.44/7VO

由此看出，主磁通的大小主要決定與電源電壓的大小，只要

電源電壓不變，主磁通維持不變，這是一個很重要的結論，對變

壓器負載運行時仍然成立。

(三)空載電流和空載損耗

空載運行時，只有原繞組流過空載電流，所以勵磁電流也就是空

載電流。由于鐵心采用高磁化能力、低渦流損耗和磁滯損耗的硅

鋼片疊壓而成，空載電流是很小的，只占原邊額定電流的4%?

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10%,甚至更低。

空載運行時，交變的磁通一方面在鐵心中產(chǎn)生渦流，另一方面使

鐵磁材料中的磁疇隨磁場方向的交變而運動其后果都會使鐵心

發(fā)熱，將變壓器原邊吸收電源能量的一部分消耗掉。分別稱為渦

流損耗和磁滯損耗，合稱為鐵損耗。

(四)等效電路

用電路形式反映其電磁關系稱之為等效電路。

漏感電勢可以看成是漏電抗上的壓降，即戶=-方4,再與空

IQ10

載電流在原繞組電阻上的壓降/「合并為一項，即漏阻抗壓降

0I

iz。原繞組通過空載電流，在鐵心中產(chǎn)生主磁通、產(chǎn)生鐵損耗

01

才會產(chǎn)生感應電動勢巨，實際上巨反映了主磁通和鐵損耗的大

11

小，也可以仿照漏阻抗壓降的處理方式，認為

心=/°Z=1(r+jx)

在U1和f1不變時，①m恒定，可將zm視為常數(shù)。得

4=/此

=%+/。-)

由此得到空載運行時的等效電路。并進行空載運行時的定量分

析。

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圖1.6單相變壓器空載運行等效電路

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第4次課授課時間：2012年月日教案完成時間：2012年月日

《電機與變

課程名稱年級專業(yè)、層次中職

壓器》

教員賀貴祥學時

授課題目§1—3變壓器的空載運行及負載運行

基本教材或《電機與變壓器》中國勞動社會保障出版社、全國中等職業(yè)技術學校、

參考書電工類專業(yè)通用教材

教學目的與

通過教學使學生掌握變壓器負載運行時的各種關系

要求

教學重點與變壓器負載運行時的物理情況、電壓平衡關系、等效電路等

難點變壓器繞組的折算

技能及知識

變壓器負載運行時的物理情況、等效電路、變壓器繞組的折算等

點

教學方法理論講解

作業(yè)和課后

記

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教學附頁

教學環(huán)節(jié)教學過程及主要內(nèi)容備注

二、變壓器的負載運行

(-)負載運行時的物理情況

負載運行時，副繞組中有電流流過，變壓器便可以同時與原、副

繞組相交鏈的主磁通為媒介將原繞組從電源吸收的電能傳送到

副繞組，向負載供電。負載運行時，副繞組中有電流(流過，

副繞組中產(chǎn)生相應的磁動勢iN,與原繞組中產(chǎn)生的磁動勢

22

IN共同作用，產(chǎn)生鐵心中的主磁通。

11

圖1.7單相變壓器負載運行原理圖

(二)負載運行時的基本方程式

1.磁動勢平衡方程式

鐵心中的磁動勢由原邊磁動勢/N和副邊磁動勢/N合成，為

1122

IN+1N。由于電壓不變，主磁通不變，即磁動勢仍然為/No

112201

有

iN+1N=1N

1I220I

IN=1.N+(—),N)

110122

由此看出，負載運行時的原邊磁動勢/N有兩部分作用：一是產(chǎn)

1I

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生鐵心中的勵磁磁動勢/N,以產(chǎn)生主磁通可；二是產(chǎn)生一個

01m

與副邊磁動勢/N大小相等、方向相反的磁動勢（-/N），抵

2222

消副邊磁動勢的作用，以維持鐵心中的主磁通不變。該式稱為磁

動勢平衡方程式。將磁動勢平衡方程式改變?yōu)?=7。+（-*八）

1

負載運行時的原邊電流/大于變壓器空載運行時的原邊電流

1

i的，它由反映主磁通大小的勵磁電流分量/和反映負載大小

00

的負載電流分量（-）組成。當負載增加時，/增加，副

1

邊磁動勢增加，原邊電流的負載電流分量（-9］）也相

1

應增加，可見，雖然變壓器的原、副邊沒有直接的電路聯(lián)系，但

負載電流的變化也會使原邊電流相應地改變。

2.電壓平衡方程式

副邊電路流過電流/，產(chǎn)生副邊磁動勢/No副邊磁動勢一方

222

面與原邊磁動勢/N共同作用產(chǎn)生鐵心中的主磁通，另一方面還

11

產(chǎn)生僅與副繞組交鏈的漏磁通汪O漏磁通在副繞組中感應出漏

20

感電動勢E,E也可以以副邊漏電抗x上的壓降形式來表

2o2a2

小，有戶=-jxJ

2022

據(jù)原、副邊電路，列出變壓器負載運行時的電壓平衡方程式

q=_g+Lq+%）=_巧+74

-￡=/（r+jx）=7Z

Ivnim"m

u=E+jx）=E,-】，Z

22222222

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U=7〃2+jx)=72,z

2LLL

綜上所述，可以列出變壓器負載運行時的基本方程式組如下

U=_&+】Z

1111

-E=1Z

1°

u=邑一7,z

2222

內(nèi)=*

U=7,Z

22L

1=)+(-L)

10\女2，

(三)等效電路

利用上面得出的變壓器基本方程式組便可以對變壓器進行定

量計算了。但因原、副繞組的匝數(shù)不等，原、副邊只有磁耦合關

系而無直接的電聯(lián)系，實際求解起來是相當困難的。我們可以構

造一個能正確反映變壓器的電、磁關系和功率關系的純電路一

等效電路，以便找到一種簡便實用的計算方法。

1.折算

所謂折算，就是假設使原、副繞組的匝數(shù)相同，以簡化變壓器的

定量計算過程，但要保證變壓器折算前后的電、磁關系和功率關

系不變。現(xiàn)以將副繞組折算成原繞組為例，確定副邊各物理量的

折算值。副邊各物理量的折算值用原有符號加表示。

(1)副邊電動勢的折算值

折算的目的就是使折算后的副繞組匝數(shù)等于原繞組的匝數(shù)，即

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MN'.

N=N，有一r2~=-2-=1

21EN

11

(2)副邊電流的折算值

為保證折算前后副邊磁動勢的作用不變，宿i'N'=iN

2222

i，NiNj1j

I=-a-/=-a-/——I

2N'2N2左2

2I

(3)副邊阻抗的折算值

為保證折算前、后的銅損耗不變，有，2/=/2/，'=k2r

2222r22

為保證折算前、后的無功功率不變，有/'2X，=I2X,X'=22X2

22222

則