1.4 变压器的外特性和电压调整率与变压器的空载试验和短路试验（教案）-《电机与变压器》同步精品课堂（高等教育出版社）

《电机与变压器》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 任务1.4 变压器的外特性和电压调整率与变压器的空载试验和短路试验 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 学生需要通过实践和案例研究来加深对变压器外特性和电压调整率的理解。教师在教学过程中应注重将理论知识与实际应用相结合，以提高学生的兴趣和理解能力。 背景分析 变压器的分类主要基于其用途、冷却方式、相数、频率和结构等。例如，按用途可以分为电力变压器和仪用变压器；按冷却方式可以分为油浸式和干式；按相数可以分为单相和三相变压器；按结构可以分为芯式和壳式等。在课程中，了解变压器的结构和分类对于学习其工作原理、设计、应用和维护至关重要。这有助于学生在实际工作中选择合适的变压器类型，以满足特定的技术要求和操作条件。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养学生利用电机拖动技术解决实际工程问题的能力。 掌握变压器的外特性 了解变压器的电压调整率 掌握并学会变压器的空载试验并进行应用 学习任务 描述 掌握变压器的外特性 了解变压器的电压调整率 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握变压器的外特性 了解变压器的电压调整率 教学难点 掌握并学会变压器的空载试验并进行应用 教学难点突破方法 重新梳理电机在国民经济中的作用，强化对知识难点的深度把握，调整本节课的相关内容，利用简明易懂的语言，深入浅出的方式，阐述基础理论知识，做到粗细结合、详略得当， 有助于学生的学习和理解。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、 自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《电机与变压器》，主编：王生，2015年3月第5版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 预习变压器的外特性 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入] （3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） [探索新知] （2分钟） 一 、变压器的外特性 根据对变压器负载运行情况的分析，当一次绕组电压 U,不变时，如果负载电流I₂ 增加，在二次 绕组内阻抗压降也会增加，二次绕组输出的电压U₂ 随之下 降。这种变化关系可以用变压器的外特性来描述。 (1)当负载为纯电阻时，cos φ₂=1,随着负载电流I₂ 的增大，变压器二次绕组的输出电压逐 渐降低，即变压器输出电压具有下降的外特性，但下降得并不多。 (2)当负载为电感性时，cos φ₂<1,随着负载电流I₂ 的增大，变压器二次绕组的输出电压下降较 快。这是因为无功电流滞后，对变压器磁路中主磁通的去磁作用较强，使二次绕组的E₂ 下降所致。 (3)当负载为电容性时，cos φ₂<1,φ2为负值。超前的无功电流有助磁作用，主磁通会有所 增加，E₂ 也随之增加，使U₂ 会 随I₂ 的增加而增加。 以上说明，功率因数对变压器外特性的影响是很大的，负载的功率因数确定之后，变压器的 外特性曲线也就随之确定了。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） [学习新知] （14分钟） 二 、变压器的电压调整率 一般情况下，当负载波动时，变压器的输出电压也是波动的。从负载用电的角度来看，总希 望电源电压尽量稳定。当负载变动时，二次绕组输出电压的变化程度可以用电压调整率来描述。 变压器从空载到额定负载(I₂=I₂n) 运行时，二次绕组输出电压的变化量△U与空载额定电压U₂的百分比，称为变压器的电压调整率，用△U%表示。 电压调整率表征电网电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一，在一定程度上反映供电 的质量，它与变压器参数及负载性质有关。对于电力变压器，由于其一次、二次绕组的电阻和漏 抗都很小，额定负载时，电压调整率为4%～6%。但当负载功率因数 cos φ2下降时，电压调整率 会明显增大。因此，提高企业供电的功率因数，也有减小电压波动的作用。 主要讲解变压器的电压调整率。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT 的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 一 、变压器的空载试验 如图1-23所示，变压器的空载试验是变压器的基本试验之一，其目的是测定变压器的变比 K、空载电流I 、空载损耗po 和励磁阻抗 Z。等。 教师根据变压器的空载试验讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握工序等主要流程的内容 突破了课程内容难点。 二 、变压器的短路试验 变压器的短路试验也称负载试验，也是变压器的基本试验之一，其目的是测出变压器的额定 铜损耗Pcaw、短路电压U、和短路阻抗Zk 等数据，以检查绕组的质量。图1-24所示为变压器短 路试验电路图。 教师讲解变压器的短路试验，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结变压器的外特性。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） （引入思政教育：认认真真、严谨细致的工作态度、团队合作精神） 在变压器的外特性和电压调整率课程中，我们学习了变压器的外特性曲线，它描述了变压器负载变化时输出电压与负载电流之间的关系。当负载增加，由于铜损和铁损的影响，输出电压会有所下降，这就是所谓的电压降。电压调整率是指在额定频率下，变压器二次侧电压的最大与最小值与额定值的偏差，通常用百分比表示。这个指标反映了变压器在不同负载下维持输出电压稳定的能力。课程强调了理解这些特性对于设计和选择合适变压器的重要性，以及如何通过调整变压器的抽头来优化电压调整率，确保电力系统的稳定运行。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作 业（13分钟） [完成作业] （13分钟） 1、变压器的冷却方式有哪些？ 2、变压器的绕组通常由什么材料制成？ 3、变压器的变压比是指什么？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 意识到部分学生对于理论概念的理解还不够深入，对于如何计算电压调整率还存在困惑。在未来的教学中，我计划增加更多互动环节，如小组讨论和实际计算练习，以提高学生的理解能力和应用技能。此外，我还将引入更多实际案例，帮助学生将理论知识与实际应用相结合，从而更好地掌握变压器的外特性和电压调整率。通过这些反思和改进，我希望能够帮助学生更加全面地理解变压器的运行原理，并为将来的学习和工作打下坚实的基础。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$