变压器的应用教案

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变压器及电能的输送教案

变压器及电能的输送教案

一、教案基本信息教案名称:变压器及电能的输送教案学科领域:物理学年级/课程:高中物理教学时间:2课时二、教学目标1. 让学生了解变压器的工作原理及其在电力系统中的应用。

2. 使学生掌握电能输送的基本公式,理解电能损耗的原理。

3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

三、教学内容1. 变压器的工作原理2. 变压器的种类与应用3. 电能输送的基本公式4. 电能损耗的原理与计算5. 实例分析:如何降低电能损耗四、教学过程1. 导入:通过展示电力系统中变压器的图片,引发学生对变压器的兴趣,进而引入本节课的主题。

2. 讲解变压器的工作原理:利用图示和模型,详细讲解变压器的工作原理及其内部结构。

3. 介绍变压器的种类与应用:列举不同种类的变压器,并说明其在电力系统中的应用。

4. 讲解电能输送的基本公式:介绍电能输送的基本公式,解释其中各参数的含义。

5. 讲解电能损耗的原理:通过公式推导,解释电能损耗的原因。

6. 计算电能损耗:让学生运用所学知识,计算实际生活中的电能损耗。

7. 实例分析:引导学生运用所学知识分析实际问题,探讨如何降低电能损耗。

8. 课堂小结:回顾本节课所学内容,总结变压器及电能输送的关键点。

9. 作业布置:布置相关练习题,巩固所学知识。

10. 教学反思:根据学生反馈,调整教学方法,提高教学效果。

五、教学评价1. 学生能熟练解释变压器的工作原理及其在电力系统中的应用。

2. 学生能掌握电能输送的基本公式,并运用其解决实际问题。

3. 学生能理解电能损耗的原理,并提出降低电能损耗的方法。

4. 学生对电力系统中的变压器有更深入的了解,能将其与实际生活相结合。

六、教学目标1. 使学生了解变压器在不同电压等级中的应用,以及其对电力系统稳定运行的重要性。

2. 培养学生运用物理知识分析电力系统中电能损耗的能力,并提出降低损耗的方法。

七、教学内容1. 变压器在不同电压等级中的应用2. 电力系统中的电能损耗分析3. 降低电能损耗的方法与技术八、教学过程1. 导入:通过展示电力系统中不同电压等级的变压器图片,引发学生对变压器应用的思考,进而引入本节课的主题。

电力系统中变压器的作用与分类教案

电力系统中变压器的作用与分类教案

电力系统中变压器的作用与分类教案一、教学目标1.了解变压器的基本概念及其在电力系统中的作用;2.掌握变压器的分类及其特点;3.了解变压器的安装、运行、维护及故障处理等基本知识;二、教学内容1.变压器基本概念变压器是一种能把电压高低相互变化而不改变功率大小的电力传输设备,是电力系统的一种重要设备。

2.变压器的作用变压器的主要作用是将电压升高或降低,以适应不同电气设备的需要。

在电力系统中,变压器主要有以下作用:(1)将输电线路的高电压变成适合送入用户的低电压。

(2)将发电机产生的低电压变成输电线路需要的高电压。

(3)对电力负荷的变化进行调节。

(4)把电力系统中的电能从高电压侧输到低电压侧,在保证传输功率的前提下,降低输电线路上的电流,减小输电线路的损耗。

3.变压器的分类按照用途,变压器可以分为功率变压器、配电变压器、特殊变压器等。

(1)功率变压器功率变压器主要用于发电厂、变电站、电力负荷乃至各个行业的大型电力设备,它具有大容量、高压等特点,用于电力系统中的高压侧和低压侧。

(2)配电变压器配电变压器主要用于交、直流配电系统以及一些用电量不大的公共设施,如楼宇、商场、照明等场所。

它具有小容量、低压等特点,用于电力系统的低压侧。

(3)特殊变压器特殊变压器主要用于一些特殊条件下的电气设备中,如电力电子变压器、电障变压器、相位变压器等,它所具有的特殊特点决定了它的特殊使用条件。

4.变压器的安装、运行和维护(1)变压器的安装1)安装场所:变压器宜安装在干燥、通风良好、不易受热和受潮的地方;2)安装基础:变压器的安装基础必须严格控制尺寸和姿态,且具有足够的承重能力;3)冷却系统:变压器冷却系统应保持畅通无阻;4)通风系统:变压器的通风系统应具有良好的效果。

(2)变压器的运行1)运行前检查:变压器开机前,应进行仔细的检查,确保其各项性能正常;2)运行中检查:变压器在运行中,应及时对变压器的运行情况进行检查,如温度、声音、气味等。

变压器及电能的输送教案

变压器及电能的输送教案

变压器及电能的输送教案一、教学目标1. 让学生了解变压器的基本构造和原理,知道变压器的工作特点。

2. 使学生掌握变压器在电力系统中的应用,了解我国电力网的电压等级。

3. 让学生理解电能输送的基本原理,能够计算电能的输送效率。

二、教学重点与难点1. 教学重点:(1)变压器的基本构造和原理。

(2)变压器的工作特点和应用。

(3)电能输送的基本原理和计算方法。

2. 教学难点:(1)变压器的工作原理。

(2)电能输送效率的计算。

三、教学准备1. 教具:变压器模型、电力网示意图、多媒体课件。

2. 学具:笔记本、笔。

四、教学过程1. 导入新课(1)教师通过展示变压器模型,引导学生思考:什么是变压器?变压器有什么作用?2. 教学新课(1)教师讲解变压器的基本构造和原理,通过多媒体课件展示变压器的工作过程。

(2)学生跟随教师一起了解变压器的工作特点和应用,了解我国电力网的电压等级。

(3)教师讲解电能输送的基本原理,引导学生思考如何提高电能输送的效率。

3. 课堂互动(1)教师提问:变压器的工作原理是什么?请举例说明。

(2)学生回答后,教师点评并补充讲解。

(3)教师提问:如何计算电能的输送效率?请举例说明。

(4)学生回答后,教师点评并补充讲解。

4. 巩固知识(1)教师布置练习题,让学生独立完成。

(2)教师选取部分学生的作业进行讲解和点评。

五、课后作业1. 绘制变压器模型图。

六、教学拓展1. 教师介绍变压器在现代科技领域中的应用,如磁悬浮列车、核磁共振等。

2. 学生跟随教师了解变压器在不同领域的应用,激发学生的学习兴趣。

七、课堂小结2. 学生分享自己的学习收获,教师给予点评和鼓励。

八、教学反思1. 教师反思本节课的教学效果,针对学生的掌握情况调整教学策略。

2. 学生反思自己的学习过程,找出不足之处,制定改进措施。

九、课后自主学习1. 学生自主学习变压器的相关知识,如变压器的种类、性能等。

2. 学生通过网络、书籍等资源,了解电能输送技术的最新发展。

变压器 教案

变压器 教案

变压器教案教案标题:变压器教案目标:1. 理解变压器的基本原理和工作原理。

2. 掌握变压器的构造和主要组成部分。

3. 能够计算变压器的变比和功率转换。

4. 理解变压器在电力传输和电子设备中的应用。

教学重点:1. 变压器的基本原理和工作原理。

2. 变压器的构造和主要组成部分。

3. 变压器的变比和功率转换计算。

4. 变压器在电力传输和电子设备中的应用。

教学难点:1. 变压器的变比和功率转换计算。

2. 变压器在电力传输和电子设备中的应用。

教学准备:1. PowerPoint演示文稿。

2. 变压器实物模型或示意图。

3. 计算变压器变比和功率转换的练习题。

教学过程:一、导入(5分钟)1. 引入变压器的概念和作用,激发学生对该主题的兴趣。

2. 提问:你知道变压器是什么吗?它有什么作用?二、理论讲解(15分钟)1. 通过PPT演示,介绍变压器的基本原理和工作原理。

2. 解释变压器的构造和主要组成部分,包括铁芯、一次线圈、二次线圈等。

3. 讲解变压器的变比和功率转换的计算方法。

三、实例分析(15分钟)1. 展示变压器实物模型或示意图,让学生观察和分析其构造。

2. 通过实例,演示变压器的变比和功率转换的计算方法。

3. 引导学生思考变压器在电力传输和电子设备中的应用。

四、练习与讨论(15分钟)1. 分发练习题,让学生计算变压器的变比和功率转换。

2. 学生互相讨论和解答问题,教师进行指导和辅导。

五、拓展应用(10分钟)1. 引导学生思考变压器在电力传输和电子设备中的应用。

2. 分组讨论,设计一个以变压器为核心的电子设备应用方案。

六、总结与评价(5分钟)1. 回顾本节课所学内容,总结变压器的基本原理和工作原理。

2. 学生进行自我评价,教师进行总体评价。

教学延伸:1. 鼓励学生进行实际变压器的拆装操作,加深对其构造和原理的理解。

2. 鼓励学生进行变压器应用的研究,了解更多实际应用案例。

教学反思:本节教学通过理论讲解、实例分析和练习讨论的方式,使学生全面了解了变压器的基本原理和工作原理,掌握了变比和功率转换的计算方法,并引导学生思考了变压器在电力传输和电子设备中的应用。

高二物理《变压器》教案3篇

高二物理《变压器》教案3篇

高二物理《变压器》教案3篇高二物理《变压器》教案2中国民用供电使用三相电作为楼层或小区进线,多用星形接法,其相电压为220V,而线电压为381V(近似值),需要中性线,一般也都有地线,即为三相五线制。

而进户线为单相线,即三相中的一相,对地或对中性线电压均为220V。

一些大功率空调等家用电器也使用三相四线制接法,此时进户线必须是三相线。

工业用电多使用6kV以上高压三相电进入厂区,经总降压变电所、总配电所或车间变电所变压成为较低电压后以三相或单相的形式深入各个车间供电。

一、知识目标1、知道三相交变电流是如何产生的.了解三相交变电流是三个相同的交流电组成的.2、了解三相交变电流的图象,知道在图象中三个交变电流在时间上依次落后1/3周期.3、知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势的最大值和周期都相同,但它们不是同时达到最大值(或为零).4、了解三相四线制中相线(火线)、中性线、零线、相电压、线电压等概念.5、知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压.二、能力目标1、培养学生将知识进行类比、迁移的能力.2、使学生理解如何用数学工具将物理规律建立成新模型3、训练学生的空间想象能力的演绎思维能力.4、努力培养学生的实际动手操作能力.三、情感目标1、通过了解我国的电力事业的发展培养学生的爱国热情2、让学生在学习的过程中体会到三相交流电的对称美教学建议教材分析三相电流在生产和生活中有广泛的应用,学生应对它有一定的了解.但这里只对学生可能接触较多的知识做些介绍,而不涉及太多实际应用中的具体问题.三相交变电流在生产生活实际中应用广泛,所以其基本常识应让每个学生了解.教法建议1、在介绍三相交变电流的产生时,除课本中提供的插图外,教师可以再找一些图片或模型,使学生明白,三个相同的线圈同时在同一磁场中转动,产生三相交变电流,它们依次落后1/3周期.三相交变电流就是三个相同的交变电流,它们具有相同的最大值、周期、频率.每一个交变电流是一个单相电.2、要让学生知道,三个线圈相互独立,每一个都可以相当于一个独立的电源单独供电.由于三个线圈平面依次相差120o角.它们达到最大值(或零)的时间就依次相差1/3周期.用挂图配合三相电机的模型演示,效果很好.让三个线圈通过星形连接或三角形连接后对外供电,一方面比用三个交变电流单独供电大大节省了线路的材料,另一方面,可同时提供两种不同电压值的交变电流.教师应组织学生观察生活实际中的交变电流的连接方式,理解课本中所介绍的三相电的连接.教学设计方案三相交变电流教学目的1、知道三相交变电流的产生及特点.2、知道星形接法、三角形接法和相电压、线电压知识.教具:演示用交流发电机教学过程:一、引入新课本章前面学习了一个线圈在磁场中转动,电路中产生交变电流的变化规律.如果三组互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈产生三个交变电流.这就是我们今天要学习的三相交变电流.板书:第六节三相交变电流二、进行新课演示单相交流发电机模型:只有一个线圈在磁场中转动,电路中只产生一个交变电动势,这样的发电机叫单相交流发电机.它发出的电流叫单相交变电流.演示:三相交流发电机模型,提出研究三相交变电流的产生.板书:一、三相交变电流的产生1、三相交变电流的.产生:互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈各自产生交变电流2、三相交变电流的特点:最大值和周期是相同的.板书:三组线圈到达最大值(或零值)的时间依次落后1/3周期我们还可以用图像描述三相交变电流板书:三相交变电流的图像三组线圈产生三相交变电流可对三组负载供电,那么三组线圈和三个负载是怎样连接的呢?板书:二、星形连接和三角形连接1、星形连接说明:在实际应用中,三相发电机和负载并不用6条导线连接,而是把线圈末端和负载之间用一条导线连接,这就是我们要学习的星形连接①把线圈末端和负载之间用一条导线连接的方法叫星形连接(符号Y)②端线、火线和中性线、零线从每个线圈始端引出的导线叫端线,也叫相线,在照明电路里俗称火线.从公共点引出的导线叫中性线,照明电路中,中性线是接地的叫做零线.③相电压和线电压端线和中性线之间的电压叫做相电压两条端线之间的电压叫做线电压.我国日常电路中,相电压是220V、线电压是380V2、三角形连接①把发电机的三个线圈始端和末端依次相连的方式叫三角板连接(符号△)②相电压和线电压两条端线之间的电压就是其中一个线圈的相电压,所以三角形连接中相电压等于线电压.高二物理《变压器》教案3教学目标一、知识目标1、知道变压器的构造.知道变压器是用来改变交流电压的装置.2、理解互感现象,理解变压器的工作原理.3、掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题.4、理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系,能应用它分析解决基本问题.5、理解变压器的输入功率等于输出功率.能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题.6、理解在远距离输电时,利用变压器可以大大降低传输线路的电能消耗的原因.7、知道课本中介绍的几种常见的变压器.二、能力目标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、情感目标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.教学建议教材分析及相应的教法建议1、在学习本章之前,首先应明确的是,变压器是用来改变交变电流电压的.变压器不能改变恒定电流的电压.互感现象是变压器工作的基础.让学生在学习电磁感应的基础上理解互感现象.这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯,穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都是相同的.因而,其中的感应电动势之比只与匝数有关.这样原、副线圈的匝数不同,就可以改变电压了.2、在分析变压器的原理时,课本中提到了次级线圈对于负载来讲,相当于一个交流电源一般情况下,忽略变压器的磁漏,认为穿过原线圈每一匝的磁通量与穿过副线圈的磁通量总是相等的.这两个条件,都是理想变压器的工作原理的内容.利用课本中的这些内容,教师在课堂上,首先可以帮助学生分析变压器原理,原线圈上加上交变流电后,铁心中产生交变磁通量;在副线圈中产生交变电动势,则副线圈相当于交流电源对外供电.在这个过程中,如果从能量角度分析,可以看成是电能(原线圈中的交变电流)转换成磁场能(铁心中的变化磁场),磁场能又转换成电能(副线圈对外输出电流).所以,变压器是一个传递能量的装置.如果不计它的损失,则变压器在工作中只传递能量不消耗能量.要使学生明白,理想变压器是忽略了变压器中的能量损耗,它的输出功率与输入功率相等,这样才得出原、副线圈的'电压、电流与匝数的关系式.在解决有两个副线圈的变压器的问题时,这一点尤其重要.当然,在初学时,有两个副线圈的变压器的问题,不做统一要求,不必急于去分析这类问题.对于学有余力的学生,可引导他们进行分析讨论.3、学生对变压器原理和变压器中原、副线圈的电压、电流的关系常有一些似是而非的模糊认识,引导学生认真讨论章后习题,对学生澄清认识会有所帮助.4、变压器的电压公式是直接给出的.课本中利用原、副线圈的匝数关系,说明了什么是升压变压器和什么是降压变压器,这也是为了帮助学生能记住电压关系公式.利用变压器的输出功率和输人功率相等的关系,得到了 I1I2=U1U2.建议教师做好用输出负载调节输入功率的演示实验.引导学生注意观察,当负载端接入的灯泡逐渐增多时,原、副线圈上的电压基本上不发生变化,原线圈中的电流逐渐增大,副线圈中的电流也逐渐增大.5、介绍几种常见的变压器,是让学生能见到真实的变压器的外型和了解变压器的实际构造.教师应当尽可能多地找一些变压器的给学生看一看.变压器在生产和生活中有十分广泛的应用.课本中介绍了一些,教学中可根据实际情况向学生进行介绍,或看挂图、照片、实物,或参观,以开阔学生眼界,增加实际知识6、电能的输送,定性地说明了在远距离输送电能时,采用变压器进行高压输电可以大大减少输电线路上的电能损失.这里重点描述了输电线上的电流大小与造成的电热损失的关系,教师应帮助学生分析,理解采用高压输电的必要性.教学重点、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:(l)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:(l)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。

高中物理变压器教案(精选3篇)

高中物理变压器教案(精选3篇)

高中物理变压器教案(精选3篇)高中物理变压器教案1★新课标要求(一)知识与技能1•知道变压器的构造,了解变压器的工作原理。

2•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。

(二)过程与方法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。

(三)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。

★教学重点探究变压比和匝数比的关系。

★教学难点探究变压比和匝数比的关系。

★教学方法实验探究法、阅读法、讲解法。

★教学工具学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡★教学过程(一)引入新课师: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。

电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220V的电压,机床上的照明灯需要36V的安全电压。

一般半导体收音机的电源电压不超过10V,而电视机显像管却需要10000V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。

(二)进行新课1・变压器的原理思考与讨论:师:按上图所示连接好电路,接通电源,观察灯泡是否发光。

生:灯泡亮了。

师:两个线圈并没有直接接触,灯泡为什么亮了呢?这个实验说明了什么?生1:当一个线圈中同交变电流时,变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场,从而产生感生电动势,灯泡中有了感应电流,故灯泡发光。

生2:实验说明,通过互感现象,电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。

师:变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。

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。

师:画出变压器的结构示意图和符号,互感现象时变压器工作的基础。

电机与变压器教案精选全文完整版

电机与变压器教案精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版1-1变压器的分类和用途【教学过程】:小结:变频器的分类及用途1-2变压器的结构与冷却方式【教学过程】:二、变压器的冷却方式1、三相油浸自冷式2、三相油浸风冷式3、三相强迫油循环风冷式4、三相强迫油循环水冷式三、变压器的主要附件1、气体继电器2、分接开关3、绝缘套管4、压力释放阀5、测温装置小结:变压器的结构及冷却方式1-3变压器的原理【教学过程】:(2)变压器中存在漏磁通(3)变压器铁心中存在铁耗二、变压器的负载运行1、磁动势平衡方程3、阻抗变换4、变压器的外特性5、电压调整率6、变压器的损耗和效率(1)铁耗 P fe P fe≈p o(2) 铜耗2-1 单相变压器绕组的极性【教学过程】:一、极性的意义1、直流电源的极性恒定不变2、交流电源的极性只存在瞬时极性3、单相变压器的极性定义:变压器一次、二次绕组在同一磁通作用下所产生的感应电动势之间的相位关系,用同名端来标记。

4、变压器绕组的连接和极性的重要性(1)绕组串联正向串联与反向串联二、变压器绕组的极性判定1、直观法2、仪表测量法(1)直流法2-2 三相变压器绕组的连接及首尾判别【教学过程】:2-3三相芯式变压器绕组的连接组别【教学过程】:2-4电力变压器的铭牌参数【教学过程】:3-1三相变压器的并联运行【教学过程】:3-2变压器的维护及检修【教学过程】:4-1自耦变压器【教学过程】:4-2仪用变压器【教学过程】:4-3电焊变压器【教学过程】:5-1电动机的种类和用途【教学过程】:5-2三相异步电动机的结构【教学过程】:5-3三相异步电动机的拆装【教学过程】:。

《变压器》教案3

《变压器》教案3
《变压器》教案3
汇报人:任老师 2023-12-25
目录
CONTENTS
• 教学目标与要求 • 教学内容与重点难点 • 教具和多媒体资源准备 • 教学方法与手段 • 教学过程 • 评价与反馈 • 作业布置 • 教师自我反思
01
CHAPTER
教学目标与要求
知识目标
掌握变压器的基本工作原理
01
理解变压器如何通过电磁感应原理实现电压的变换。
变压器的并联与串联条件
理解变压器并联与串联的条件和限制可能较为抽象,需要通过实例 分析和讨论加深学生的理解。
03
CHAPTER
教具和多媒体资源准备
教具准备
变压器模型
用于展示变压器的结构和工作原理,帮助学生形成直观认识。
电源、电线、灯泡等
用于搭建简单电路,演示变压器的工作过程。
教学挂图
展示变压器的内部结构、工作原理等,辅助教学。
个性化反馈
针对不同学生的特点和 问题,提供个性化的反 馈和建议,帮助学生更 好地改进自己的学习方 法和态度。
鼓励与激励
在反馈中注重鼓励和激 励,肯定学生的努力和 进步,增强学生的自信 心和学习动力。
07
CHAPTER
作业布置
阅读教材相关内容
阅读《变压器》一节中关于变压器的 工作原理、结构、类型和应用等相关 内容。
课后作业分析
通过分析学生完成的课后作业,了解学生对知识点的掌握 情况,以及运用所学知识解决问题的能力。
测验或考试
通过定期的测验或考试,检验学生对课程内容的掌握程度 和应用能力,为教学提供反馈。
为学生提供反馈
及时反馈
在课后尽快对学生的作 业和测验进行批改,给 出成绩和评语,让学生 及时了解自己的学习情 况。
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课题:变压器的应用课型:讲授教学目的要求: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。

图1 变压器空载运行原理图设原线圈匝数为N 1,副线圈匝数为N 2,磁通为Φ ,感应电动势为t N E t NE ∆∆=∆∆=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(a) 构造 (b)接线图图3 电压互感器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。

(2) 副线圈不允许短路。

如果电压互感器的二次侧运行中短路,二次线圈的阻抗大大减小,就会出现很大的短路电流,使副线圈因严重发热而烧毁。

因此在运行中互感器不允许短路。

一般电压互感器二次侧要用熔断器。

只有35千伏及以下的互感器中,才在高压侧有熔断器其目的是当互感器发生短路时把它从高压电路中切断。

二、负载运行和电流变换负载运行:变压器的原绕组接电压U1,副绕组接负载Z L 这种运行状态称为负载运行。

根据能量守恒定律,变压器输出功率与从电网中获得功率相等,即P 1 = P 2,由交流电功率的公式可得U 1I 1 cos ϕ1= U 2I 2 cos ϕ2式中cos ϕ1——原线圈电路的功率因数;cos ϕ2——副线圈电路的功率因数。

ϕ1,ϕ2相差很小,可认为相等,因此得到U 1I 1 = U 2I 2KN N I I 11221== 可见,变压器工作时原、副线圈的电流跟线圈的匝数成反比。

高压线圈通过的电流小,用较细的导线绕制;低压线圈通过的电流大,用较粗的导线绕制。

这是在外观上区别变压器高、低压绕组的方法。

1、电流互感器:由于(Ki 称为变流比)所以 I 1=K i I 2为了安全起见应采取:(1)电流互感器副线圈的一端和铁壳必须接地。

(2)使用电流互感器时,副绕组电路是不允许断开的。

电流互感器二次侧不许开路运行。

接在电流互感器副线圈上的仪表线圈的阻抗很小,相当于在副线圈短路状态下运行。

互感器副线圈端子上电压只有几伏。

因而铁芯中的磁通量是很小的。

原线圈磁动势虽然可达到几百安或上千安或更大。

但是大部分被短路副线圈所建立的去磁磁动势所抵消,只剩下很小一部分作为铁芯的励磁磁动势以建立铁芯中的磁通。

如果在运行中副线圈断开,副边电流等于零,那么起去磁作用的磁动势消失,而原边的磁动势不变,原边被测电流全部成为励磁电流,这将使铁芯中磁通量急剧,铁芯严重发热以致烧坏线圈绝缘,或使高压侧对地短路。

另外副线圈开路会感应出很高的电压,这对仪表和操作人员是很危险的所以电流互感器二次侧不许断开。

2、钳形电流表利用钳形电流表可以随时随地测量线路中的电流,是电流互感器的一种变形。

它的铁心如同一钳形,用弹簧压紧。

测量时将钳口压开而引入被测导线。

这时该导线就是原绕组,副绕组绕在铁心上并与电流表接通。

利用钳表可以随时随地测量线路中的电流,不必像普通电流互感器那样必须固定在一处,或则像普通电流表在测量时要断开电路而将原绕组串接进去。

图5 钳表原理图I I 21三.阻抗变换设变压器初级输入阻抗为|Z 1|,次级负载阻抗为|Z 2|,则111I U Z =将21212211 I N N I U N N U ==,代入,得 222211IU N N Z ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 因为 222Z I U=所以 2222211Z K Z N N Z =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=可见,次级接上负载|Z 2|时,相当于电源接上阻抗为K 2|Z 2|的负载。

应用:阻抗匹配 在电子电路中,为了提高信号的传输功率和效率,常用变压器将负载阻抗变换为适当的数值,以取得最大的传输功率和效率,这种做法称为阻抗匹配(a) 变压器电路(b) 等效电路图6 变压器的阻抗变换作用四、例题:【例1】有一电压比为220/110 V 的降压变压器,如果次级接上55 Ω 的电阻,求变压器初级的输入阻抗。

解1:次级电流 Α255110222===Z U I 初级电流Α21102202121==≈=U U N N KΑ12221===K I I输入阻抗 Ω===2201220111I U Z解2:变压比 21102202121==≈=U U N N K输入阻抗Ω=⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈2205542222211Z K Z N N Z 【例2】有一信号源的电动势为1V ,内阻为600 Ω,负载电阻为150 Ω。

欲使负载获得最大功率,必须在信号源和负载之间接一匹配变压器,使变压器的输入电阻等于信号源的内阻,如图7所示。

问:变压器变压比,初、次级电流各为多少?图7解:负载电阻 R 2 = 150 Ω,变压器的输入电阻R 1 = R 0 = 600 Ω,则变比应为21506002121==≈=R R N N K 初、次级电流分别为mA66.183.02mA83.0A 1083.0600600112123101=⨯=≈=⨯≈+=+=-I N NI R R E I[例3] 已知一变压器N 1=800,N 2=200,U 1=220V ,I 2=8A ,负载为纯电阻,忽略变压器的漏磁和损耗,求变压器的副边电压U 2,原边电流I 1,输入、输出功率。

解: 变压比 K=N 1/N 2=800/200=4 副边电压 U 2=U 1/K=220/4=55V 原边电流 I 1=I 2/K=8/4=2A输入功率 S 1=U 1I 1=440V·A 输出功率 S 2=U 2I 2=440V·A可见当变压器的功率损耗忽略不计时,它的输入功率与输出功率相等,这是符合能量守恒定律的。

[例4] 图8所示电路中,某交流信号源的电动势E=120V ,内阻R 0=800Ω,负载电阻R L =8Ω。

试求:(1)如图8(a)所示,信号源输出多大功率?负载电阻R L 吸收多大功率?信号源的效率多大?(2)若要信号源输给负载的功率达到最大,负载电阻应等于信号源内阻。

今用变压器进行阻抗变换,则变压器的匝数比应选多少?阻抗变换后信号源的输出功率多大?负载吸收的功率多大?此时信号源的效率又为多少?(a) 负载与信号源直接相连 (b) 变压器进行阻抗变换图8 例4的电路解:(1)由图8可得信号源的输出功率为负载吸收的功率效率η= 9%(2)如图8所示,变压器把负载R L 变换为等效电阻变压器的匝数比应为WR R E E R R E IE P L L i 8.1788001202020=+=+=⨯+==LR I P 2=L L R R R E 2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=888001202⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=W 176.0===8.17176.0Pi P Ω=='8000R R L10880021=='=LL R R N N这时信号源输出功率为:22'12091600i O L E W R R P ==+负载吸收的功率为: 效率为:η= 50%经过(1)(2)两题的计算和比较后我们发现,利用变压器进行阻抗变换后,电源效率由9%增加到50%。

如果在电源输出同一信号功率下,负载将会得到最大的输出功率,这就是电子线路中的阻抗匹配。

课堂小结:变压器的应用有:电压变换方面的有自耦变压器和电压互感器等;电流变换方面的有电流互感器和钳形电流表;阻抗变换方面的是阻抗匹配,即用变压器将负载阻抗变换为适当的数值,以取得最大的传输功率和效率。

作业:P102,5-12(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)W R R R E R I P L L L 5.4800800800120222=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+='⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'+='===95.4Pi P。

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