单相变压器的结构和绕组的极性
单相变压器的工作原理和绕组极性判定及连接
课堂练习
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作答
1 简述：什么叫同名端。 2 单相变压器绕组极性的判别方法有哪些？ 3 单相变压器绕组有哪几种连接形式？
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可见变压器的电流变换关系：初级绕组与次级绕组的电 流比是与变压器的变压比成反比。
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阻抗变换 作用
可见，次级绕组接上负载时，相当于电源接上K2Z2的负载。 变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常用实现阻抗匹配 和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。
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3、某单相变压器，初级电压为220V，初级绕组是250匝， 次级电压为5V，求变压器的变压比K和次级绕组的匝数N2。
4、某单相变压器的初级电压为U1＝110V，U2＝22V，如果 次级绕组匝数N2＝120匝，次级负载电流I2＝1A，求初级 绕组匝数N1和初级电流I1。
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阻抗 变换
变压器在电子线路中，接在信号源与负载之间， 实现负载电阻和信号源内阻相等，使负载上获 得最大功率，这种特性称为阻抗匹配。
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空载运行和 变压比
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负载运行和 变流比
忽略损耗，输 入变压器的功率全 部消耗在负载上， 则：
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绕组极性判定 及连接 2、单相变压器绕组的极性判定方法
（1）直观法极性判定
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绕组极性判定 及连接 2、单相变压器绕组的极性判定方法
（2）直流法测定变压器绕组的极性
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课程标准(电机与变压器)
《电机与变压器》课程标准（中职）2011年9月一、课程名称《电机与变压器》二、课程管理系、部及教研室电气工程与自动化系、电机与变压器教研室三、教材版本中国劳动社会保障出版社（第四版）四、适用专业、使用范围（中职、高技、预备技师）、修业年限适用专业：机电一体化使用范围：三年中职修业年限：1年执笔：审核：审批：内容一、说明1、课程的性质和内容本课程是一门必修课。
本课程的主要内容有：变压器的分类、结构和原理，变压器绕组的极性测定与连接，变压器的并联运行、维护和检修，特殊用途的变压器，电动机的基础知识，三相异步电动机的运行，单相异步电动机，直流电动机，三相同步电动机，特种电机等。
2、课程的任务和要求本课程是电工专业的专业理论课。
通过学习，要求：（1）掌握变压器、异步电动机、直流电动机的结构、原理、主要特性、使用和维护知识；（2）对同步电机和特种电动机要有一定的了解。
学习中要求理论联系实际，注重对电机故障的分析、判断和检修能力的培养，为生产实习课与解决实际技术问题奠定理论和技能基础。
本课程的总学时为64学时。
3、教学中应注意的问题（1）将专业课的学习与电路基础理论衔接，指导学生有针对性地预习。
（2）帮助学生形成强烈兴趣。
（3）指导学生了解课程教学目的，教师结合教学大纲和自己对课程的把握情况，阐明《电机与变压器》的课程特点。
（4）培养学生良好的学习习惯。
二、学时分配表课程内容总学时讲授机动绪论 1 1第一单元变压器的分类、结构和原理1.变压器的分类和用途7112.变压器的结构与冷却方式3.变压器的原理4.变压器的空载试验与短路试验2 3第二单元变压器绕组的极性测定与连接1.单相变压器绕组的极性2.三相变压器绕组的连接及连接组别3.用交流法测定三相变压器绕组极性4.电力变压器的铭牌参数722111第三单元变压器并联运行、维护和检修1.三相变压器的并联运行2.变压器的维护与检修211第四单元特殊用途的变压器1.自耦变压器2.仪用变压器3.电焊变压器4.小型单相变压器的设计（选学）5221第五单元电动机的基础知识1.电动机的种类和用途2.异步电动机的结构3.三相异步电动机的拆装4.异步电动机的工作原理5.电动机的铭牌和型号711311第六单元三相异步电动机的运行1.三相异步电动机的启动2.三相异步电动机的调速3.三相异步电动机的反转与制动4.三相异步电动机的启动、反转和制动试92232验5.三相绕线式异步电动机的调速第七单元单相异步电动机1.单相异步电动机的原理、结构及分类2.单相异步电动机的绕组和嵌线3.单相异步电动机的运行4.单相异步电动机的常见故障及处理5.小功率三相电动机改为单相电动机运行10222112第八单元直流电动机1.直流电动机的原理、构造、分类及铭牌2.直流电动机的基本性能分析3.直流电动机运行4.直流电动机的逆运行——直流发电机5.直流他励电机试验821311第九单元三相同步电机1.同步发电机的工作原理2.同步发电机的基本结构及应用3.同步发电机的励磁方式和并联运行4.同步电动机的工作原理和启动方法5.同步电动机功率因数的调整和同步补偿机821221第十单元特种电机1.测速发电机2.伺服电动机3.步进电动机4.永磁电机5.直线电动机6.超声波电动机小计64 55 9 三、教学要求、内容及建议第一篇绪论教学要求：1、了解电机在电能产生、传输、转换中的作用。
电机与变压器教 案2 (小型单相变压器的制作)
教案正页序号2教案附页2、小型变压器的设计四、课题所需的相（一）自耦变压器1、单相自耦变压器2、三相自耦变压器自压仅降压，只要入、输出对下，就变成压器。
入低压侧，这是很不安全的，所以低压侧应有防止过电压的保护措施。
2)如果在自耦变压器的输入端把相线和零线接反，虽然二次侧输出电压大小不变，仍可正常工作，但这时输出“零线”已经为“高电位”，是非常危险的。
（3）. 自耦变压器输出功率S2=U2I2=U2(I+I1)=U2 I +U2I1=S’2+S’’2S’2为绕组之间电磁感应传递的能量，而S’’2为电路直接从一次侧传递的能量。
从U2I1= S’’2可导出：S’’2=S2/K通常，自耦变压器变比K=1.2~2的状态下，优点明显。
（二）仪用互感器1、电流互感器工作原理电流互感器结构上与普通双绕组变压器相似，也有铁心和一次侧、二次侧绕组，但它的一次侧绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗。
电流互感器的二次侧绕组匝数较多，它与电流表或功率表的电流线圈串联成为闭合电路，由于这些线圈的阻抗都很小，所以二次侧近似于短路状态。
由于二次侧近似于短路，所以互感器的一次侧的电压也几乎为零，因为主磁通正比于一次侧输入电压，总磁势为零。
2、电压互感器工作原理路中，流电流，被电压互感器的原理和普通降压变压器是完全一样的，不同的是它的变压比更准确；电压互感器的一次侧接有高电压，而二次侧接有电压表或其他仪表(如功率表、电能表等)的电压线圈。
因为这些负载的阻抗都很大，电压互感器近似运行在二次侧开路的空载状态， U2为二次侧电压表上的读数，只要乘变比K就是一次侧的高压电压值。
仪用互感器的结构和使用注意事项比较比较内容电流互感器电压互感器结构一次绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被测的电路中; 二次绕组匝数较多，二次侧近似于短路状态。
运行中二次侧不得开路。
一次侧接有高电压，而二次侧近似开路状态，运行中，二次侧不能短路。
左右(即电弧上电压)。
变压器绕组的极性测定
理论课程教案（首页）（代号A-4）审阅签名：年月日教学过程一、极性的意义1.直流电源的极性直流电路中，“+”号为正极性，表示高电位端; “-”号为负极性，表示低电位端；直流电源两端电压的大小和方向都不随时间而变化。
直流电源两端的极性是恒定不变的。
2.交流电源的极性正弦交流电源的出线端不标出正负极性，因为正弦交流电源输出电压的大小和方向都随时间而变化，每经过半个周期（T/2）正负交替变化一次。
3.单相变压器的极性变压器绕组的极性是指变压器一次侧、二次侧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，通常用同名端来标记。
同名端通常用“*”或“.”表示.教学过程在上图2--3中，铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过，在任何某个瞬间，电动势都处于相同极性(如正极性)的线圈端就称同名端；而另一端就成为另一组同名端，它们也处于同极性(如负极性)。
不是同极性的两端就称为异名端。
例如在交变磁通曲的作用下，感应电动势UE1.与UE2.的正方向所指的lU2、2U2是一对同名端，在互感器绕组上常用“+”和“—”来表示(并不表示真正的正负意义)。
对一个绕组而言，哪个端点作为正极性都无所谓，但一旦定下来，其他有关的线圈的正极性也就根据同名端关系定下了。
有时也称为线圈的首与尾，只要一个线圈的首尾确定了，那些与它有磁路穿通的线圈的首尾也就定下了。
4.绕组连接和极性的重要性。
绕组的连接主要有以下几种形式：1．绕组串联：(1)正向串联，也称为首尾相连，即把两个线圈的异名端相连，总电动势为两个电动势相加，电动势会越串越大。
教学过程正因为正、反向串联的总电动势相差很大，所以常用此法来判别两个绕组的同名端。
2．绕组并联：(1)同极性并联，它又分两种情况。
1)1.E与2.E大小一样，则两个绕组回路内部的总电动势为零，不会产生内部环流，这是最理想状态，变压器的并联，就应符合这种条件：I环=E1-E2/(Z1+Z2)=0/(Z1=Z2)=02) 1.E与2.E大小不等，则两个绕组回路内部的总电动势不为零，外部不接负载时，也会产生一定的环流。
电机与变压器第六版习题册参考答案
第一章单相变压器§1-1 变压器的分类、用途和结构一、填空题1．电磁感应交流频率2．单相三相油浸式干式3．电路一次绕组二次绕组高压绕组低压绕组同芯绕组4．主磁通安放绕组硅钢片芯式壳式壳式5.对接叠接二、判断题1．× 2．× 3．× 4．× 5．√ 6．√三、选择题1．D 2．A四、简答题1．答：按铁芯结构形式分，变压器有壳式铁芯、芯式铁芯、C形铁芯三种。
壳式铁芯常用于小型变压器、大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。
芯式铁芯常用于大、中型变压器及高压的电力变压器。
C形铁芯常用于电子技术中的变压器。
2．答：单相变压器主要由变压器绕组和变压器铁芯两部分组成。
变压器的绕组是变压器的电路部分，变压器的铁芯是主磁通的通道，也是安放绕组的骨架。
3．答：铁芯材料的质量直接影响到变压器的性能。
高磁导率、低损耗和价格实惠是选择铁芯材料的关键。
为提高铁芯导磁能力，增大变压器容量，减小体积、提高效率，铁芯常用硅钢片叠装而成。
§1-2 变压器的原理一、填空题1．空载负载2．加额定电压开路3．E=4.44fNΦm4．一次绕组电动势与二次绕组电动势大小之比大小5．36 1006．3307．191.38．阻抗内阻阻抗匹配9．610．功率因数输出电压输出电流11．±5% —5%~+10%12．P Cu=（β）2 P k 负载电流13．负载电流相等14．铁耗空载损耗二、判断题1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．× 6．× 7．√ 8．× 9．× 10. √三、选择题1．B 2．D 3．B 4．B 5．B 6．C 7．B 8．C9. C四、简答题1．答：变压器不能改变直流电压。
如果接上直流电，变压器的一次绕组将被烧掉。
因为直流电的f=0,没有变化的电流就没有变化的磁通产生，而电感的感抗X L =ωL = 2πfL=0, I= U/X L= ∞，所以直流电加至一次绕组上就会产生很大的电流，长时间一次绕组就会烧毁。
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1、叠加原理可用来计算线性电路的功率，但不适用于计算非线性电路的功率。
[×] 正确答案：即使对线性电路，功率也不能用叠加原理来计算。
2、如将一个Y 网络转换为△网络，当Y 网络的三电阻值都相等时，则转换后的△网络中的三电阻值也相等，均为Y 网络中电阻的3倍。
[√]3、如将一个△网络转换为Y 网络，当△网络的三电阻值都相等，则转换后的Y 网络中的三电阻值也相等，均为△网络中电阻的3倍。
[×]正确答案：如将一个△网络转换为Y 网络，当△网络的三电阻值都相等，则转换后的Y 网络中的三电阻值也相等，均为△网络中电阻的1/3倍。
4、一段含源支路中，其两端的复电压等于复电动势与复阻抗上压降的代数和。
[√]5、正弦交流电路中，流经任一节点的复电流的代数和恒等于零，即I∑=0。
[√] 6、正弦交流电路中，对于任一回路，0=∑U成立。
[√] 7、交流电路中，基尔霍夫第一定律和第二定律写成瞬时值表达形式、有效值表达形式或复数表达形式均成立。
[×]正确答案：交流电路中，基尔霍夫第一定律和第二定律写成瞬时值表达形式或复数表达形式均成立，但写成有效值表达形式不成立。
8、当RLC 串联电路发生谐振时，电路中的电流有效值将达到其最大值。
[√]9、RLC 串联电路中阻抗角0>ϕ时，电压超前电流，电路呈感性。
[√]10、RLC 并联电路发生并联谐振，则其0=-=C L B B B ,电路表现为感性。
[×[正确答案：RLC 并联电路发生并联谐振，则其0=-=C L B B B , 电路表现为纯电阻性。
11、在用符号法计算线性复杂正弦交流电路时，除叠加原理外，支路电流法、节点电压法、戴维南定理均不可使用。
[[×]正确答案：在用符号法计算线性复杂正弦交流电路时，支路电流法、节点电压法、戴维南定理和叠加原理均可使用。
12、一个二端网络，其电压和电流的最大值的乘积称为视在功率。
[×[]正确答案：一个二端网络，其电压和电流的有效值的乘积称为视在功率。
变压器同名端相对极性的判别
变压器同名端相对极性的判别变压器绕组的极性指的是变压器原副边绕组的感应电势之间的相位关系。
如图1—1所示：1、2为原边绕组，3、4为副边，它们的绕向相同，在同一交变磁通的作用下，两绕组中同时产生感应电势，在任何时刻两绕组同时具有相同电势极性的两个断头互为同名端。
1、3互为同名端，2、4互为同名端；1、4互为异名端。
变压器同名端变压器同名端的判断方法较多，分别叙述如下：一、交流电压法。
一单相变压器原副边绕组连线如图1—2，在它的原边加适当的交流电压，分别用电压表测出原副边的电压U1、U2，以及1、3之间的电压U3。
如果U3＝U1+U2,则相连的线头2、4为异名端，1、4为同名端，2、3也是同名端。
如果U3＝U1－U2,则相连的线头2、4为同名端，1、4为异名端，1、3也是同名端。
二、直流法（又叫干电池法）。
干电池一节，万用表一块接成如图1－3所示。
将万用表档位打在直流电压低档位，如5V以下或者直流电流的低档位（如5mA），当接通S的瞬间，表针正向偏转，则万用表的正极、电池的正极所接的为同名端；如果表针反向偏转，则万用表的正极、电池的负极所接的为同名端。
注意断开S时，表针会摆向另一方向；S不可长时接通。
1-3直流法测变压器同名端三、测电笔法。
为了提高感应电势，使氖管发光，可将电池接在匝数较少的绕组上，测电笔接在匝数较多的绕组上，按下按钮突然松开，在匝数较多的绕组中会产生非常高的感应电势，使氖管发光。
注意观察那端发光，发光的那一端为感应电势的负极。
此时与电池正极相连的以及与氖管发光那端相连的为同名端。
图1-4测电笔法测同名端。
电机与变压器
N1dFm/dt u20 = e2 = - N2 dFm/dt
(一) 感应电动势与主磁通
1.变压器感应电势 1)主磁通 若 u1 随时间按正弦规律变化，则 Øm 也按正弦规律变
(三) 漏磁通与漏电抗 设漏磁通所经磁场磁阻 Rm1，则
由于漏磁通所通过的途径是非磁性物质，其磁导率是常 数，所以漏磁通的大小与产生此漏磁通的绕组中的电 流成正比
所以漏电动势 E1s 的有效值与电流 Im 关系为
式中x1为一次绕组的漏电抗
二.空载运行时电势平衡方程式、相量图及等效电路
1.空载运行时电势平衡方程 单相变压器空载运行时的各物理量如图所示
电路传递电能或传输信号的一种电器 是电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要装
置。 也是电力拖动系统和自动控制系统中 ，电能传递或
作为信号传输的重要元件
❖ 1.变压器 ---- 静止的 电磁装置
❖ 变压器可将一种电压的 交流电能变换为同频率 的另一种电压的交流电 能
❖ 电压器的主要部件是一 个铁心和套在铁心上的 两个绕组。
•变压器原理图（图3-1）
❖ 与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次 绕组 用U1 ，I1，E1，N1表示，
❖ 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次 绕组 用U2，I2，E2 ，N2表示。
❖ 同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 Fm ,该磁通量称为主磁通
❖ 请注意 图3-1 各物理量的参考方向确定。
若满足UbB =UAB-Uab UcC= UAC- Uac则说 明Ｙ／Ｙ０－１２联接组的接法正确，其相量图如 图８－４所示
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单相变压器的结构和绕组的极性
一、极性的意义
1.直流电源的极性
2.在直流电路中，电源有正负极之分。
“+”表示正极性高电位，“-”
表示负极性低电位。
直流电源的极性是恒定不变的。
3.交流电源的极性交流电每经过半个周期正负极变化一次。
因此
交流电源只存在瞬时极性，电位的高低是暂时的，可变的。
4.单相变压器的极性
变压器绕组的极性是指变压器一、二次绕组在同一磁通的作用下所产生的感应电动势之间的相位关系。
变压器在运行时，它的一、二次绕组都是被同一个磁通所联系。
在这个磁通的作用下，一、二次绕组中同时产生感应电动势，感应电动势的大小和方向虽然在不断变化着，但在同一瞬间是一定的。
即一次绕组某一端子出现正极性时，二次绕组某一端子也出现正极性，而与其对应的另一端子必然出现负极性。
我们把各个绕组瞬时极性相同的端子称为同极性端或同名端。
常用黑点“·”或星号“ ”来标明。
5.绕组的连接和极性的重要性
（1）绕组的串联
分为正向串联和反向串联，正向串联时（两线圈异名端相接）电动势越串越大，
反向串联时（两线圈同名端相接）电动势越串越小。
正向串联E=E1+E2 反向串联E=E1-E2
（2）绕组的并联
绕组并联时同名端接同名端，异名端接异名端，要求电压相等，不等则产生环流。
谓之为顺并。
反并无论电压是否相等都产生短路电流，因此不容许。
二、变压器绕组的极性测定
1、直流法：
如图L 1L2线圈接在低压电池上，开关K闭合瞬间，在绕组L1L2、K1K2分别产生电动势e1和e2。
若电压表正偏，说明e1和e2同方向，这时L1与K1、L2与K2为同极性端；
若电压表反偏，说明e1和e2反方向，这时L1与K2、L2与K1为同极性端。
因为当电流刚流进L1端时，L1端的感应电动势为正，而电压表正偏，说明K1端此时也为正。
2、交流法
一、将电流互感器一、二次线圈的L2和二次侧K2用导线连接起来，在二次侧通以1～5V的交流电压(用小量程)，用10V以下的电压表测量U2及U3的数值若U3=U1-U2，则L1与K1、L2 与K2同极性端。