自耦变压器教案
物理：5.4《变压器》教案(新人教版选修3-2)
变压器一、素质教育目标(一)知识教学点1．了解变压器的构造及工作原理。
2．掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。
3．掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。
(二)能力训练点1．通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。
2．从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。
3．从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。
(三)德育渗透点1．通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。
2．让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。
3．培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。
二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点变压器工作原理及工作规律。
2．难点(1)理解副线圈两端的电压为交变电压。
(2)推导变压器原副线圈电流与匝数关系。
(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。
3．疑点变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。
4．解决办法(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。
(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。
(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。
三、课时安排3课时四、教具准备可拆式变压器、投影交流电流表(2只)、投影交流电压表(2只)、导线若干学生电源、小电珠(5只、2.5V，0.3A)、电键(4只)五、学生活动设计1．通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程，使学生获得新知识。
2．通过提问引发学生思考，并应用学到的知识来解决实际问题。
4．通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。
六、教学过程(一)明确目标通过实验得出变压器工作规律并能运用解决实际问题。
(二)整体感知这节内容承上启下，它是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，体现出了交变电流的优点，为电能输送奠定了基础。
(三)重点、难点的学习与目标完成过程1．引入新课幻灯打出一组数据从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？出示已拆录音机，指出变压器。
《科学探究：变压器 第2课时》示范课教学设计【物理鲁科版高中选择性必修第二册(新课标)】
3 科学探究：变压器（第2课时）教学目标1.知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型，进一步体会建立理想模型这种思维方法。
2.知道理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，会推导理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系，会用能量的观点理解变压器的工作原理。
3.应用变压器电压与匝数的关系求解具体问题。
4.了解几种常见的变压器。
教学重难点教学重点知道理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，会推导理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系，会用能量的观点理解变压器的工作原理。
教学难点应用变压器电压与匝数的关系求解具体问题。
教学准备多媒体设备教学过程复习引入提问：1.变压器的结构是怎样的？2.工作原理是什么？讲授新课三、理想变压器电压与匝数的关系1.理想变压器教师讲解：如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。
这是物理学中又一种理想化模型。
即：无铜损、铁损、磁损2．原、副线圈的电压关系(1)教师提问：对理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΦΔt，那么根据法拉第电磁感应定律可得到什么规律？学生回答：有E 1＝n 1ΔΦΔt ，E 2＝n 2ΔΦΔt， 教师总结：所以E 1E 2＝n 1n 2。
(2)教师提问：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U 1与E 1，副线圈两端的电压U 2与E 2有什么关系？学生回答： U 1=E 1，U 2=E 2，所以U 1U 2＝n 1n 2(3)教师提问：如果n 2 >n 1，那么输出电压比输入电压大还是小？学生回答：输出电压大教师总结：我们把副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫做教师提问：反之，如果n 2<n 1，那么输出电压比输入电压大还是小？学生回答：输出电压小教师总结：我们把副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫做降压变压器。
3.功率与匝数的关系教师提问：能量是守恒的，我们可得理想变压器的输入功率与输出功率具有什么关系？ 学生回答：P 入＝P 出 。
自耦变压器
①电流互感器在工作时二次侧不得开路。
②电流互感器二次侧有一端必须接地
③电流互感器在接线时，必须注意其端子的极性
电压互感器
•电压互感器简称PT，是变换电压的设备。文字符号为TV，单相式电压互感器图形符号为
•电压互感器的变压比用Ku表示
•式中，U1N、U2N分别为电压互感器一次绕组和二次绕组额定电压，N1、N2为一次绕组和二次绕组的匝数。变压比Ku通常表示成如10/0.1kV的形式。电压互感器有单相和三相两大类，在成套装置内，采用单相电压互感器较为常见。
.电流互感器
•电流互感器简称CT（文字符号为TA，单二次绕组电流互感器图形符号为），是变换电流的设备。
电流互感器种类和型号
•按一次电压分，有高压和低压两大类；
•按一次绕组匝数分有单匝（包括母线式、芯柱式、套管式）和多匝式（包括线圈式、绕环式、串级式）；
•按用途分有测量用和保护用两大类；
•按绝缘介质类型分有油浸式、环氧树脂浇注式、干式、SF6气体
教学
后记
常用自耦变压器仪用变压器使用注意事项
备注
授课教师：备课日期：年月日审批：日期：年月日
一、教学回顾及导入课题
前面讲的变压器的一次侧、二次侧都是分开绕制，虽然都装在一个铁心上，但相互是绝缘的，只有磁路上的耦合，却没有电路上的直接联系，能量是靠电磁感应传过去的，所以称为双绕组变压器。自耦变压器的结构却有很大不同，即一次侧、二次侧共用一个绕组，一次侧、二次侧绕组不但有磁的联系，还有电的联系。自耦变压器不仅用于降压，只要把输入、输出对调一下，就变成了升压变压器。
高级技工学校
文化理论课教案
编号：0707-03流水号：
科目
电机与变压器
自耦变压器的简易设计(1)
N2= T/V*U1
= 0.834*220
= 184 Ts
⑦ 输入绕组的匝数（即U1=127V的匝数）
N1= T/V*U2
= 0.834*127
= 106 Ts
⑧ 公共绕组电流
当 J= 2.20 A/mm2 时，
Ix= Px/η /U1 = 2817.7/0.95/220 = 13.48 A
导线面积 Aw= 6.13 mm2 园线直径 φ x=2*((Ix/J)/π )^0.5 = 2.8 mm 或 扁线规格： a= 2.0 mm
b 2
注： 1。自耦变压器输出的功率有一部分是由电源传输给输出的，因此使用的铁心较小，绕组
的线径也较细；省铁又省铜，成本低。 2。自耦变压器只有一个线圈，输出负载和电源间有直接的电气连接。 3。当取电流密度2-2.5A/mm2时，常温环境下，变压器线圈的温度不高于65℃。 4。可以用三个单相自耦变压器组成一个三相自耦变压器，或用三相铁心绕制三相自耦变
入力侧
出力侧
U
V
W
390
绝缘处理: 浸漆
图中和下表数据仅供参考.
变压器重量约:
80
铁心:
51.4 kg
金具等:
10 kg
kg 每相导线
φ 2.8 2*7
2.14 kg 4.05 kg
210
0.112 Ω 0.042 Ω
7
= 163.6 (VA)
4 变压器效率η = 93%
5 选用EI铁心，截面面积为(取系数 k=1.0)
Se= k*（Px/η ）
= 1.0*(163.6/0.93)^0.5
= 13
cm2
3
6 绕组每伏匝数
取 Bm =1.0T，则有：
变压器 说课稿 教案 教学设计
变压器的应用教学目的要求：1、掌握变压器在电压变换方面的应用：自耦变压器、电压互感器。
2、掌握变压器在电流变换方面的应用：电流互感器、钳形电流表。
3、了解变压器阻抗变换方面的应用。
教学重点、难点：教学重点：变压器的电压变换和电流变化及其应用。
教学难点：变压器空载运行和电压变换，负载运行与电流变换。
教学分析：本次课通过对变压器空载运行时，原副线圈中感应电动势的分析得出变压器的变压比概念，然后具体分析利用电压变换原理的两种常用电器元件——自耦变压器及电压互感器的工作原理，最后通过例题巩固其知识点。
电流变化及阻抗变换也基本采用这一模式来讲解相关内容。
复习、提问：1、变压器工作原理是什么？2、变压器的额定值有哪些，其关系是怎样的？教学过程：上节课讲述了变压器的工作原理和有关磁路方面的概念。
今天我们来看看变压器有哪些应用。
一、空载运行和电压变换原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。
设原线圈匝数为N1，副线圈匝数为N2，磁通为Φ ，感应电动势为tN E tN E ∆∆=∆∆=ΦΦ2211 ， 由此得2121N N E E =忽略线圈内阻得K N N U U ==2121 上式中K 称为变压比。
由此可见：变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。
如果N 1 < N 2，K < 1，电压上升，称为升压变压器。
如果N 1 > N 2，K >1，电压下降，称为降压变压器。
应用实例： 1、自耦变压器实验室中常用的调压器就是一种可改变副绕组匝数的自耦变压器(a)符号 (b)外形 (c)实际电路 图2 自耦变压器 原副边电压之比是： 2、电压互感器电压互感器(a) 构造 (b)接线图图3 电压互感器属于仪用互感器的一种，它的优点是：⑴使测量仪表与高压电路分开，以保证工作安全。
⑵扩大测量仪表的量程。
注意点：（1） 为了工作安全，电压互感器的铁壳及副绕组的一端都必须接地，以防高、低压线圈绝缘损坏时，低压线圈和测量仪表对地产生一个高电压，危及工作人员的人身安全。
电机串自耦变压器启动课件
随着电动机转速的增加， 电动机的阻抗逐渐增大， 启动电流逐渐减小。
当电动机达到额定转速时 ，自耦变压器自动从电动 机的电源侧断开，电动机 正常工作。
电机串自耦变压器启动的特点
电机串自耦变压器启动可以有效 地减小电动机的启动电流，避免 对电网造成冲击。
电机串自耦变压器启动适用于各 种功率等级的电动机，尤其适用 于大功率电动机的启动。
通过自耦变压器降低启动电流，减轻对输电线路和变压器的负担，防止因电流过大 而造成设备损坏。
有利于电力系统的稳定运行，提高供电可靠性。
在其他领域的应用
除了工业生产和电力 系统，电机串自耦变 压器启动还应用于其 他领域。
通过自耦变压器实现 电机的平稳启动，提 高设备运行的安全性 和可靠性。
如交通运输、矿山机 械、石油化工等领域 中需要大功率电机启 动的场景。
对未来发展的建议和展望
加强技术研发和创新
企业应加大技术研发和创新投入，不断推出更加高效、智能、可 靠的电机串自耦变压器启动产品和技术。
提高产品质量和服务水平
企业应注重产品质量和服务水平的提升，以满足客户的需求和提高 市场竞争力。
加强国际合作和交流
企业应积极开展国际合作和交流，引进国际先进技术和管理经验， 提高自身的国际化水平和竞争力。
实现。
自耦变压器是一种多绕组变压器 ，其中至少有一个绕组是公共的 ，通常作为变压器的输入和输出
端。
在电机串自耦变压器启动中，自 耦变压器的作用是降低电动机的 启动电流，从而实现电动机的软
启动。
电机串自耦变压器启动的工作原理
当电动机启动时，自耦变 压器将电动机的电源电压 降低，从而减小了电动机 的启动电流。
Part
03
电机串自耦变压器启动的维护 与保养
单相降压自耦变压器课程设计
单相自耦变压器课程设计目录前言综述摘要1 单相自耦变压器工作原理2.单相自耦变压器运行分析2.1自耦变压器电路磁路分析2.2自耦变压器等效电路分析3.变压器能耗与节能4.变压器基本结构参数设计及测定4.1变压器技术参数及其确定4.2变压器铁心参数的计算4.3自耦变压器高低压绕组尺寸和匝数的计算5.结论综述前言综述变压器在整个国计民生中是一种应用极为广泛的电气设备，不仅应用于电力系统，还广泛应用于电子装置，焊接设备，电炉等场合，可以实现交流变压，交流电源供给，电路阻隔等功能。
因此，它在整个国民生活中占有极其重要的地位。
变压器按相数可分为单相、三相，按绕组的多少可分为双绕组变压器，三绕组变压器，多绕组变压器，自耦变压器等。
而与普通单相变压器相比较而言，单相自耦变压器在一二次侧之间不仅存在磁耦合，也存在电的联系，因此在传输容量相同的条件下，不但体积小，而且效率高。
因此在某些场合，得到广泛的应用。
由于自耦变压器有诸多分类，但是运行原理基本相似。
本设计只就单相降压自耦变压器给出具体设计，以此阐明自耦变压器的运行原理和运行特性。
摘要虽然普通单相变压器一二次侧绕组是分开的，而自耦变压器的一二次绕组是连在一起的，但是在结构上，单相自耦变压器可以看作是双绕组变压器的改装，而且在工作原理、电路和磁路的分析、结构参数的定义和确定等方面，存在许多类似。
因此本设计对比普通单相变压器来进行单相自耦变压器工作原理和电路磁路的分析，给出基本参数的设计值，并且对变压器的能耗进行论述，就节能简单介绍。
最后就自耦变压器设计进行综述。
本设计重点就电路磁路进行分析，给出基本参数的确定方法与变压器的设计值。
主题词：单相自耦变压器；参数；1.单相自耦变压器工作原理普通变压器利用电磁感应作用，以交变磁场为媒介，实现电能的传送，只存在电磁功率的传送。
而自耦变压器一二次侧不仅有电磁功率的传送，也存在传导功率的传送。
但是它们都实现将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。
高中物理《变压器》教案2 新人教版必修1
变压器教学目标：知识与技能：（1）知道变压器的构造（2）理解互感现象，理解变压器的工作原理。
（3）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。
（4）理解理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。
（5）知道课本中介绍的几种常见的变压器。
过程与方法：（1）用电磁感应去理解变压的工作原理，培养学生综合应用所学知识的能力。
（2）讲解理想变压器使学生了解建立物理模型的意义.（抓主要因素，忽略次要因素，排除无关因素）情感、态度与价值观：（1）使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。
（2）培养学生实事求是的科学态度。
教学重点：变压器工作原理教学难点：变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的教学过程：新课导入：在实际应用中，常常需要改变交流的电压。
大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。
各种用电设备所需的电压也各不相同。
一般的家用电器需要220 V的电压，动力用电需380 V电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。
交流便于改变电压，以适应各种不同需要。
变压器就是改变交流电压的设备。
这节课我们学习变压器的有关知识。
新课教学：（一）变压器的原理：1、构造：出示可拆变压器，引导学生观察，变压器主要由哪几部分构成？变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。
一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。
两个线圈都是绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
2、工作原理：演示实验：原线圈接交流电源，副线圈接小灯泡，小灯泡发光。
在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。
这个交变的磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要产生感应电动势。
当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向负载供电。
在副线圈中产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。
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2U1
铁心
线圈
1U2
2U2
定义：
1U1
I1
如果把普通变 压器的原、副绕 U1 组合并一在起， 就成为只有一个 绕组的变压器， 其中低压绕组是 1U2 高压绕组的一部 分，这种变压器 叫做自耦变压器。
N1 I2
2U1
N2 I
U2 2U2
图为2：自耦变压器原理图
4
二、电压、电流与容量 的关系：
U1 E1 = 4.44 f N1 m
220V
220V 30V 220V
0V
190V
30V
0V
(a） 正确
30V
220V
（b) 错误
图5 ：单相自耦变器的接法
规定:
1.自耦变压器不准作为安全隔离变压器用； 2.使用时应正确接线； 3.外壳必须接地； 4.接电源前，将手柄转到零位。
幻灯片 119
小结：
自耦变压器区别于一般变压器，原、副边电路共用 一部分线圈，原、副边电路之间除了有磁的联系之 外，还有直接的电的联系。 在变压器容量相同时，自耦变压器的线圈容量比双 线圈变压器小，可节省硅钢片和铜线，且效率高。 可做成任意调压的自耦调压器，既可用于降压也可 用于升压。 因一、二次侧绕组相通，高压侧的故障会波及低压 侧，低压侧要有过电压的保护。 电源端相线和零线不得接反。
500 = 475匝
（2）自耦变压器的效率很高，可以认为
U1e I1e = U2e I2e = Se = 15 10³ VA
所以满负载时的电流是 15 10³ I1 e = = 68.2A 220
15 10³ I2 e = = 71.8A 209
原、副边共同部分的电流: I =71.8 - 68.2 = 3.6A
I1(N1-N2)-IN2=I10N1≈0 I1N1-I1N2-(I2-I1)N2 ≈0
U2 E2 = 4.44 f N2 m I1N1-I1N2-I2N2+I1N2 ≈0 E1 N1 U1 = = K≥ 1 N2 U2 E2
式中： N1 一次侧1U1 与1U2之间的匝数； N2 一次侧2U1 与2U2之间的匝数。
1U1
I1 U1
N1 N2 I
2U1
由磁势平衡方程：
I1N1 I2N2 = 0 N1 N2
I2
U2
2U2
I1 =
I2 =
1 K
1U2
I2
1U1
绕组中公共部分的电流：
I1 U1 N1 I2
I = I2 - I1 = (K - 1) I1
当K接近1时，绕组中公共部分的电 流I就很小，既可节省这部分导线的截面 。
当K=3时, S'2 = (2/3) S2 , S'' = (1/3)S2 ,电路传输的 2 能量少，而靠感应输送的能量多，且I = 2I1，公 共部分绕组电流增加了，导线要加粗。
结论：
当变压比 K >2 时，优点不明显。 自耦变压器通常工作在变压比 K = 1.2 — 2 之间。
* 通常把自耦变压器的二次侧输出改成活动触头，可以
四、自耦变压器的优、缺点：
1优点：
16
a.自耦变压器的效率比同容量的双线圈变压器高； b.节省材料、占地面积小、节约资金、减少了运输
和安装困难；
c.自耦变压器不仅可降压也可升压，只把输入输出对调
既可。
2、缺点：
a、因它一次侧、二次侧绕组是相通的，高压侧（电源）的 电气故障会波及底压侧。底压侧要有过压保护。 b、如果在自耦变压器的输入端把相线和零线接反，虽然二 次侧出电压大小不变，但这时输出“零线”已变为“高电位”， 非常危险。
普通幻灯片 203–3自耦变压 器变压器
结构原理图
原理分析
调压演示
例题分析 使用注意
三相自耦变压器 幻灯片 15
本课小结
§3 3 自耦变压器
一、自耦变压器的结构和特点： 1、自耦变压器的结构： 一次侧、二次侧共用一个绕组。 2、自耦变压器的特点：
一次侧、二次侧绕组即有磁的 联系、还有电的联系。
1U1
21
幻灯片 122
在一台容量为15千安伏的自耦变压器中，已知 U1 = 220V，N1 = 500匝。如果要想使输出电压 U2 = 209V，应 该在线圈的什么地方抽出线头？满负载时的 I1e 和 I2e 各等 于多少安？
解：
（1）由公式 的圈数应为
U1
U2
=
N1
N2
，可以知道抽头处
N2 =
U1 U2
N1 =
209 220
2U1
N2 I
U2
自耦变压器输出的视在功率（不计损耗）：
1U2
2U2
S = U2 I2 = U2 (I+I1) = U2 I+U2 I1 = S'2+S''2
一般变压器与自耦变压器的区别在于能量传递方式上：
一般变压器
一般变压器的一次侧二次侧都是分开绕制，虽然都装 在一个铁心上，但相互是绝缘的，只有磁路上的耦合，却 没有电路上的直接联系，能量是靠电磁感应传过去的，所 以称为双绕组变压器。
220V 160V U2
0 250V
图3 ：自耦变压器调压过程
U1
220V 220V U2
0 250V
图3 ：自耦变压器调压过程
14
（2）三相自耦调压器：
1U1 1V1 1W1 1U1 1V1 1W1
2U1
2V1
2W1
2U1
2V1
2W1
图4 ：三相自耦变压器原理图
幻灯片 11
2、自耦变压器：
例题：
而自耦变压器
S' 2 = U2 I 是1U1,1U2绕组与2U1， 2U2绕组之间的电
磁感应传递的能量。
S'' 2 = U2 I1 是通过电路直接从一次侧传递过来的。 U1 S' 2 = U2 I = = (11 K K ( K I1 - I1) = U1 I1 ( 1 1U1
1 K
)
) S1 U1
接触绕组中任意位置，而使输出电压任意改变。
三、自耦变压器的应用：
1.自耦调压器：
（1）单相自耦调压器：
9
U1
220V
0V U2
0 250V
图3 ：自耦变压器调压过程
U1
220V 50V U2
0 250V
图3 ：自耦变压器调压过程
U1
220V 110V U2
250V
0
图3 ：自耦变压器调压过程
U1
I1
1 S'' 2 = U2 I1 = I1 = S1 K K
U1
N1
2U1
I2
N2
I
U2
2U2
1U2
由上式可以看出：
1.靠电磁感应传递的能量占总能量的（1-1/K);
2.从电路直接输送的能量占1/K。
当K=1时，能量全部靠电路导线传递过来；
分析：
'' 当K=2时, S'2 和 S 2 各占一半，二次侧从绕组中 间引出，I = I1，绕组中公共部分的电流没有减 少，省铜效果不明显；