電工基礎(chǔ)教案11章

11-1變壓器的構(gòu)造.

新課

課*題變壓器的工作原理課型

H—2

授課班級授課時數(shù)3

的1.掌握變壓器的構(gòu)造和工作原理。

2.熟練掌握變壓器變換電壓、電流和阻抗的規(guī)律。

教學目標

01.變壓器的工作原理。

教學重點2.變換電壓、電流和阻抗的規(guī)律。

*

阻抗變換規(guī)律及其應(yīng)用。

教學難點

了學生在實驗中已接觸過變壓器。

學情分析

0

教學效果

如

教后記

課前復(fù)習

1.電流產(chǎn)生的磁場。

新課

2.右手螺旋定則。

3.楞次定律。

第一節(jié)變壓器的構(gòu)造

一、構(gòu)造

1.鐵心

（1）磁路的通道。

（2）用彼此絕緣的硅鋼片登成，目的是增加電阻，減小渦流和磁滯損耗。

（3）結(jié)構(gòu)形式：心式和殼式。

2.繞組

一次繞組（原繞組）:和電源相連的線圈。

二次繞組（副繞組）：與負載相連的線圈。

3.其他附件

絕緣層——冷卻設(shè)備——鐵殼或鋁殼（電磁屏岐作用）

二、用途和種類

1.符號

2.用途

改變交流電壓，改變交流電流，改變阻抗，改變相位。

3.種類

電力變壓瑞（輸配電）：整流變壓器；

調(diào)壓變壓器：輸入、輸出變壓器。

第二節(jié)變壓器的工作原理

演示變壓器有載（燈座）的工作情況。

?、工作原理

電磁感應(yīng)原理。

通過演示啟發(fā)學生詳細敘述變壓器能量傳遞的過程。

二、變換交流電壓

1.推導

因

Ei=N["

At

Ei=M----

At

所以

Ei_N\

瓦一冠

2.因

UgE\>Ui?Ei

結(jié)論

U\M〃

—~----=K

U1M

即一次、二次繞組兩端電壓與繞組匝數(shù)成正比，K稱為變壓比，

3.討論

K>1,即M>M，U\>U2

K<1,即Ni<M，UicSMi

三、變換交流電流

1.推導

由

Pi=/|t/icos(pi，Pi=I2U2COS6,P\=P2

cos(p\?cos6

得

2.結(jié)論

/iNi1

---%----=--

hMK

即一次、二次繞組中電流與繞組匝數(shù)成反比。

3.提問

為什么高壓邊線圈匝數(shù)多而導線細，低壓邊則相反？

四、變換交流阻抗

1.推導

由

「呼㈤喈

得

團=(金用卜平|

2.結(jié)論

在二次側(cè)接上負載阻抗口21時，就相當于使電源直接接上一個阻值為K2|zJ的阻

抗。

例1:[例1]

3.變換阻抗的應(yīng)用

使負我阻抗與信號源內(nèi)阻抗匹配，從而使負我獲得最大的輸出功率，這在電子技

術(shù)上應(yīng)用很廣泛。

例2：[例2]

五、變壓器的外特性和電壓變化率

1.外特性

(1)當變壓器的一次電壓和負載功率因數(shù)都一定時，二次電壓隨二次電流變化的

美系稱為變壓器的外特性。

(2)外特性曲線

2.電壓變化率

它指空載時二次電壓SN和有載時二次電壓S之差與SN的百分比，即

AU=———=-x100%

電壓變化率是變壓器的主要性能指標之一，數(shù)值越小表示變壓器性能越好，一般在5%

左右。

習題(《電工基礎(chǔ)》第2版周紹敏主編)

1.是非題(1)?(6)o

練習

2.選擇題(1)?(4)0

1.變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理。

2.要求學生熟泥變壓器應(yīng)用的三個公式，并強調(diào)公式的適用條件，應(yīng)用時要特別

小結(jié)注意。

習題(《電工基礎(chǔ)》第版周紹敏主編)

/爆2

4.問答與計算題(1)?(3)0

布置作業(yè)

.

11一3變壓器的功率和效率新課

課題課型

授課班級授課時數(shù)I

Q掌握變壓器功率和效率的計算。

教學目標

@功率和效率的計算。

教學重點

/一次電流的計算。

教學難點

了

學情分析

/

教學效果

A

教后記

斗$課前復(fù)習

加.里變壓器的作用

1.變換交流電壓。

2.變換交流電流。

3.變換阻抗。

強調(diào)三公式的適用條件。

則如果考慮損耗情況將會怎樣呢？

第三節(jié)變壓器的功率和效率

一、功率

1.一次輸入功率

P\=t/|/lCOS（p\

2.二次輸出功率

Pi=U2/2COS（p\

3.損耗功率

P=Pl-P2=2飛+Pcu

電流越大，銅損Pcu越大；頻率越高,鐵損PFC越大。

二、掌握幾個規(guī)律

1.二次輸出電壓的大小隨一次輸入電壓的變化而變化（即S的大

小由U1決定）；

2.一次電流隨二次電流的變叱而變化（即人由〃決定）；

3.一次輸入功率隨二次輸出功率的變化而變化（即Pi的大小由Pi

決定）。

三、效率

效率是指輸出功率與輸入功率的百分比，即

P2

n——x100%

Pi

例1:本節(jié)例題

通過例題總結(jié)出解題規(guī)律：U2fp

練習

1.變壓器一次輸入功率、二次輸出功率的計算。

2.變壓器效率的概念以及它的計算公式。

小結(jié)

■

習題(《電工基礎(chǔ)》第2版周紹敏主編)

/J3.填充題(1)?(4)；4.問答與計算題(4)o

布置作業(yè)

11一4常用變壓器.

3新課

課題11—5變壓器的額定值和檢測課型

授課班級授課時數(shù)2

的

1.了解常用變壓器的結(jié)構(gòu)、特點和用途。

2.了解變壓器的額定值及檢測方法。

教學目標

e常用變壓器的結(jié)構(gòu)、特點和用途。

教學重點

安

教學難點

守

學情分析

a

教學效果

教后記

課前復(fù)習

變壓器應(yīng)用的三個公式，公式的適用條件。

新課

第四節(jié)常用變壓器

一、耦合變壓器（調(diào)壓變壓器）

I.結(jié)構(gòu)特點

變壓器一次、二次繞組有一部分是共用的。

2.作用

連續(xù)改變輸出電壓。

3.分析

U\MNi

K,U2=—5

M

即：改變M即可改變

4.優(yōu)缺點

與同容量變壓器相比重量輕、體積小，用銅量少、效率高。

/iN211

?-----—:/]?-h

77M

所以

/cb=h-h=h--h=h（I--）

，cb＜，2

用銅量減少，但高低壓繞組存在著電氣上的聯(lián)系，所以它不能作為安全變壓器。

二、多繞組變壓器

1.結(jié)構(gòu)特點

一次或二次都可能有多個繞組。

2.作用

可同時輸出幾個不同的電壓。

3.分析

SN\U\N\

UlN2U3N3

八P2+P-3+…

P\=-------

7

/.=^

U、cos夕1

三、互感器

I.電壓互感器

（1）結(jié)構(gòu)特點M>>M

（2）作用

測量高電壓。

（3）分析

（4）注意點

二次繞組不能短路（配套?只電壓表），二次繞組和鐵心要可靠接地。

2.電流互感器

（1）結(jié)構(gòu)特點Ni?M

(2)作用：測量大電流。

(3)分析

/lN21

—念---=一,K?\

hMK

所以

1

/i?一h

K

(4)注意點

二次繞組不能開路（配套一只電流表）：二次繞組和鐵心要可靠接地。

（5）介紹鉗形電流表結(jié)構(gòu)、使用。

四、三相變壓器

三相變壓器實際上就是三個相同的單相變壓器的組合。

1.結(jié)構(gòu)特點

每個鐵心柱上繞著同一相的一次和二次繞組。

2.作用

改變?nèi)嘟涣麟姷碾妷骸?/p>

3.根據(jù)三相電源和負載情況，一次、二次繞組既可接成星形，又可接成三角形。

第五節(jié)變壓器的額定值和檢驗

一、額定值

變壓器額定運行的條件叫變壓器的額定值。

1.額定容量：指二次側(cè)的最大視在功率。

2.額定一次、二次電壓：額定一次電壓是指接到一次繞組電壓的規(guī)定值；額定二

次電壓是指變壓器空載時，一次加上額定電壓，二次側(cè)兩端的電壓值。

3.額定電流：指規(guī)定的滿載電流值。

1.區(qū)分各繞組

根據(jù)直流電阻值區(qū)分。方法：線細、匝數(shù)多，電阻大的是高壓繞組：線粗、匝數(shù)少，

電阻小的是低壓繞組。

2.絕緣檢杳

使用兆歐表測量各繞組之間、各繞組到地（鐵心）之間的絕緣且阻值。

3.各繞組的電壓和變壓比

電壓低是繞組匝數(shù)少r,電壓高是繞組匝數(shù)多/。

4.磁化電流

一次側(cè)加上額定電壓，二次側(cè)開路時的一次電流稱為磁化電流,"一般為一次額定

電流的3%?4%。磁化電流太大，變壓蒲不能使用，表明一次繞組匝數(shù)繞少了（即電感

量不夠）或鐵心結(jié)合處距離太大或鐵心的磁導率太小。

練習

填表

自耦多繞組電壓電流三相

避變壓器變壓器互?感器互感器變壓器

結(jié)構(gòu)特點

小結(jié)作用

注意點

計算公式

■

/g習題（《電工基冊》第2版周紹敏主編）

4.問答與計算題（5）、（6）0

布置作業(yè)

11—6三相異步電動機4新課

課題課型

授課班級授課時數(shù)4

1.掌握三相異步電動機的構(gòu)造、工作原理，并熟悉它

r的銘牌數(shù)據(jù)的意義。

教學目標2.掌握三相異步電動機極數(shù)與轉(zhuǎn)速的計算。

:1.三相異步電動機的工作原理。

三相異步電動機極數(shù)與轉(zhuǎn)速的計算。

教學重點2.

/旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。

教學難點

了

學生已掌握磁場的知識。

學情分析

教學效果

M

教后記

%課前復(fù)習

新課1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

2.右手定則、左手定則。

第六節(jié)三相異步電動機

電動機是利用電磁感應(yīng)原理，把電能轉(zhuǎn)換為機械能，輸出機械轉(zhuǎn)矩的原動機。

電動機可分為：交流電動機和直流電動機。交流電動機分為：單相電動機和三相

電動機，二和電動機分為：同步和異步。

一、結(jié)構(gòu)

1.定子

機座：保護和散熱作用。

鐵心：是電動機的磁路部分。由彼此絕緣的硅.鋼片疊成。目的是減小鐵損（渦流

和磁滯損耗）。

繞組：是電動機的電路部分。三組，空間位置彼此相差120%

2.轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)軸：輸出機械轉(zhuǎn)矩。

鐵心：由彼此絕緣的硅鋼片疊成。

繞組：繞線式、籠型

二、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

1.講解

2.結(jié)論：當空間彼此相差120。的三個相同的線圈通入對稱三相交流電時，就能夠

產(chǎn)生與電流有相同用速度的旋轉(zhuǎn)磁場(即在一個周期內(nèi)電流的相位角變化了36()。，具

合成磁場的方向在空間也旋轉(zhuǎn)了360。)。

3.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與三相電源的相序一致。要使旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，只要改變電

源的相序，即只要把接到三相繞組始端上的任意兩根電源線對調(diào)，就可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁

場的反轉(zhuǎn)。

4.直流電一恒定磁場

單相交流電——脈動磁場

三相交流電——旋轉(zhuǎn)磁場

三、工作原理

I.原理

定子繞組通入對稱的三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；轉(zhuǎn)子導體與旋轉(zhuǎn)磁場之間有相

對運動，就切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁感線，所以在閉合的轉(zhuǎn)子導體中就產(chǎn)生感應(yīng)電流：轉(zhuǎn)子

導體中感應(yīng)電流一產(chǎn)生就受到旋轉(zhuǎn)磁場的力矩作用，使電動機轉(zhuǎn)動。

2.電動機的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動方向是相同的。

3.電動機的轉(zhuǎn)速〃總是小于■旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速HO.

這是三相異步電動機工作的必要條件若〃=〃0無相對運動，無感應(yīng)電流，不轉(zhuǎn)動。

四、電動機的轉(zhuǎn)速

I.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速

(1)磁極對數(shù)p,它的大小由每個繞組中串聯(lián)的線圈個數(shù)決定。若每相繞組只有

一個線圈，繞組的始端之間相差120。，則〃=1：若每相繞組有兩個線圈串聯(lián)，繞組的

始端之間相差60。，則〃=2；依次類推。

/八60/

(2)/?o=--

P

若/=50Hz

P=1?no=3000r/min

P=2,如=1500"min

2.電動機的轉(zhuǎn)速

<1)轉(zhuǎn)差率

(2)電動機的轉(zhuǎn)速〃=加(1-s)。

五、銘牌

1.型號

2.電壓：指額定運行時定子繞組應(yīng)加的線電壓數(shù)值。

3.電流：指額定運行時定子境組的線電流值。

4.轉(zhuǎn)速：S在1%~9%之間，能正常工作。

5.功率和效率

（1）功率指額定運行時輸出功率心。

輸入功率

PI=A/3UVICOS夕

（2）效率

〃=-Lx100%

P?

6.功率因數(shù)指滿載時的值。

7.接法指定子繞組的接法。

8.絕緣等級指額定運行時機內(nèi)溫度最高點處所容許的極限溫度值。

9.工作方式：連續(xù)、短時、斷續(xù)。

習題（《電工基礎(chǔ)》第2版周紹敏主編）

1.是非題（7）~（10）。

練習

1.三相異步電動機的組成，各部分起的作用。

戶

2.三相異步電動機的工作原理

3.三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速、電動機轉(zhuǎn)速的計算。

小結(jié)

4.動機的額定功率、額定電壓、額定電流。

■

習題（《電工基瑞》第版周紹敏主編）

/名2

4.問答與計算題（7）?（9）。

布置作業(yè)

g11—7三相異步電動機的控制4新課

課題課型

授課班級授課時數(shù)2

了解三相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動的基本

原理與基本方法。

教學目標

0三相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)的基本原理與基本方法。

教學重點

升

制動的基本原理與基本方法。

教學難點

空

學情分析

0

教學效果

教后記

課前復(fù)習

新課在相同的線電壓下，Y形聯(lián)結(jié)時的線電流和△形聯(lián)結(jié)時的線電流的

美系。

第七節(jié)三相異步電動機的控制

一、起動

電動機的起動有全壓起動和降壓起動兩種。

1.直接起動（全壓起動）

加在電動機定子繞組的起幼電壓是電動機的額定電壓，這樣的起動叫全壓起動。

（1）特點：轉(zhuǎn)子電流很大，定子電流也很大。

（2）適用于小型電動機。

（3）缺點：起動電流大，是額定工作電流的5?7倍，使電動機本身的使用壽命降

低，同時，還影響同一電網(wǎng)上鄰近電氣設(shè)備的正常工作。

2.降壓起動

減小起動電流，避免直接起動時的缺點。

（1）$電阻降壓起動一一在電動機起動時將電阻串聯(lián)在定子繞組與電源之間的起

動方法。

（2）星形一三角形換接起動一一電動機在起動時把定子繞組連成星形，等到

轉(zhuǎn)速接近額定值時再換成三角形的起動方法。起動電流僅為直接起動時的《，只適用于

3

正常運行時定子繞組為三角形連接的電動機。

例1：已知：/N=15A?/SAN=6（/s為直接起動的起動電流），求：采用丫-4起

動時，起動電流為多大？

（3）自耦降壓起動

二、調(diào)速

n=啾1-5)=(1-s)—L

P

1.變頻調(diào)速

2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速:只適用于繞線式轉(zhuǎn)子電動機

方法：在轉(zhuǎn)子電路中接入一個調(diào)速電阻，通過改變電阻的大小來改變轉(zhuǎn)速。

3.變極調(diào)速

三、反轉(zhuǎn)

只要將三根相線中任意兩根對調(diào)即可。

1.機械制動

2.電氣制動

(I)反接制動：在電動機停車時，將接到電源的三根導線中的任意兩根對調(diào)位置,

使旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子由于慣性仍在原方向轉(zhuǎn)動。這時的轉(zhuǎn)姮方向與電動機的轉(zhuǎn)

動方向相反，因而起制動的作用。當轉(zhuǎn)速接近零時，利用某種控制電器將電源自動切斷,

否則，電動機將會反轉(zhuǎn)。

缺點：反接后旋轉(zhuǎn)磁場與電動機的相對運動轉(zhuǎn)速(〃+小)很大，因而電流較大。

(2)能耗制動：在切斷三相電源的同時通入宜流電，該直流電的恒定磁場與轉(zhuǎn)動

的轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電動機轉(zhuǎn)子慣性運動的方向相反，從而使電動機停下來。

練習

1.全壓起動、降壓起動的概念。

2.降壓起動的方法。

3.Y-A降壓起動的原理。

小結(jié)4.改變?nèi)喈惒诫妱訖C的旋轉(zhuǎn)速度的方法：使三相異步電動機反