1.2 单相变压器的基本结构和工作原理（课件）-高一《电机与电气控制技术》同步精品课堂（人邮版·第2版）

《电机与电气控制技术》（第2版）中国工业出版社及人民邮电出版社 同步精品课程——中职专业课 第1章 磁路与变压器 1.2 单相变压器的基本结构和工作原理 知识目标 1.理解单相变压器的基本结构，包括铁心、绕组、端子和外壳等组成部分。 2.掌握单相变压器的工作原理，包括初级绕组、次级绕组之间的电磁感应关系和能量转换过程。 3.理解变压器的外特性，如负载电流、输出电压和效率之间的关系。 能力目标 1. 能够描述和标识单相变压器的基本结构，包括铁心、绕组和端子的布局和组织方式。 2.能够分析和解释单相变压器的工作原理，理解电磁感应和能量转换的过程。 3.能够绘制和解读变压器的外特性曲线，分析负载电流、输出电压和效率的关系。 情感目标 1.培养学生的动手能力和团队合作意识，通过实验和讨论深入理解变压器的外特性和性能指标。 2.培养学生的实际应用能力，以将所学的知识应用于设计和选择适合不同需求的变压器。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是一个变压器的实际应用案例 新知学习 02 一、单相变压器的基本结构 单相变压器主要由铁心、一组或多组绕组、端子和外壳等部分组成。其基本结构如下： 1. 铁心：由硅钢片或钢带叠压成，用于增强磁通的连续性并减小感应电流和铁损耗。铁心的形状一般为矩形或环形。 2. 绕组：由铜线或铝线制成的线圈，通过绕制在铁心上，与另一个绕组互相耦合，在电流通过时产生电磁感应作用。一般又分为初级绕组和次级绕组，初级绕组接到交流电源，次级绕组连接着负载。 新知学习 02 单相变压器主要由铁心、一组或多组绕组、端子和外壳等部分组成。其基本结构如下： 3.端子：用于绕组的电气连接，其中一组端子连着初级绕组，另一组连接着次级绕组。在不同的应用场合，变压器的端子数目和位置可能有所不同。 4.外壳：用于保护铁心和绕组，同时起到散热和固定的作用。通常采用灰铸铁或铝合金制成。 5.绝缘层：用于绝缘和保护变压器的绕组，一般采用纸板、纱布、压缩塑料等材料。 一、单相变压器的基本结构 新知学习 02 1.变压器铁心 铁心构成变压器的磁路部分，其作用是利用磁耦合关系实现能量的传递，并作为变压器的机械骨架。变压器的铁心由铁心柱和铁轭两部分组成，铁心柱上套装变压器绕组，铁轭起连接铁心柱使磁路闭合的作用。对铁心的要求是导磁性能要好，磁滞损耗及涡流损耗要尽量小，因此各类变压器用的铁心材料都是软磁性材料:电力系统中为减小铁心中的磁滞损耗和涡流损耗，常用0.35~0.5mm厚的硅钢片叠压制成变压器铁心:电子工程中音频电路的变压器铁心一般采用坡莫合金制作，高频电路中的变压器则广泛使用铁氧体。 一、单相变压器的基本结构 切削运动分析： 新知学习 02 2.单相变压器铁心结构分类： 单相变压器根据铁心结构形式可分为芯式变压器和壳式变压器两大类。芯式变压器是在两侧的铁心柱上放置绕组，形成绕组包围铁心的形式。壳式变压器则是在中间的铁心柱上放置绕组，形成铁心包围绕组的形式。 一、单相变压器的基本结构 切削运动分析： 新知学习 02 3.变压器绕组 变压器的绕组构成其电路部分。电力变压器的绕组通常用绝缘的扁铜线或扁铝线绕制而成，小型变压器的绕组一般用漆包线绕制而成。按高压绕组和低压绕组的相互位置和形状不同，单相变压器绕组可分为同心式和交叠式两种，如图所示。 一、单相变压器的基本结构 切削运动分析： 新知学习 02 1.单相变压器的空载运行 单相变压器在空载运行时，也就是没有接负载时，主要工作原理是磁通的产生和传递。其过程如下： (1) 当电源接通时，变压器的初级绕组上有交流电流流过，在初级绕组中产生磁通，该磁通经过铁心传递到次级绕组。 (2) 根据电磁感应定律，次级绕组中会产生电动势，但由于没有接负载，所以次级绕组中的电流非常小。 (3)因为次级绕组中的电流很小，所以在初级绕组中流过的电流和在次级绕组中的电流相差不大，从而导致变压器的电压变比接近额定变比，但电流变比接近1。 二、单相变压器的工作原理 切削运动分析： 新知学习 02 1.单相变压器的空载运行 (4)在空载运行时，由于变压器的负载电流为零，变压器的输入功率和输出功率相差不大，变压器的效率较低。 综上所述，单相变压器在空载运行时，主要通过初级绕组产生磁通，将该磁通传递到次级绕组，并在次级绕组中产生小电流，从而实现电能的转换和传输。由于没有负载，变压器的效率较低，一般用于测试变压器的开路电压和能损等指标。 二、单相变压器的工作原理 新知学习 02 2.单相变压器的负载运行 如图所示为单相变压器的负载运行原理图。单相变压器在负载运行状态下，二次侧感应电压u2将在负载回路中激发电流i2。由于i2的大小和相位主要取决于负载的大小和性质，因此