专题九 变压器绕组的极性（课件）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题九 变压器绕组的极性 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 明确 “同名端” 的定义 —— 单相变压器原、副边绕组中，在同一瞬间产生相同极性感应电动势的端点。 掌握直流法的 “接线方式 + 现象判断”—— 原边绕组通过开关接直流电源。 理解同名端由 “绕组绕向” 和 “磁通穿过方向” 共同决定 —— 若原、副边绕组绕向相同（均从铁心柱左侧绕入、右侧绕出），则首端与首端为同名端。 考纲解读—考试要求 明确极性与三相联结组标号的基础关联，知道 “联结组标号判断需以正确的极性标注为前提”，了解极性错误会导致联结组标号误判。 掌握三相变压器绕组极性的共性（每相极性判断与单相一致）与特性（需保证三相同名端标注统一），理解极性标注对三相电压对称性的影响。 能准确阐述 “同名端” 的定义，明确单相变压器原、副边绕组中同名端与异名端的本质区别（同一瞬间感应电动势极性相同 / 相反）。 4 考纲解读—易考题型 极性与联结组标号、变压器并联的关联（明确极性正确是联结组标号判断的前提，极性错误会导致并联时产生环流）。 实际分析题 直流法需掌握接线方式与开关闭合瞬间电压表指针偏转方向的关联，交流法需理解串联接线原理、电压测量判断逻辑及加低电压的原因。 填空题 单相部分常考 “同名端定义辨析”（如判断同一瞬间感应电动势极性相同的端点、区分同名端与异名端）。 判断题 5 知识点梳理和重点概念复习—知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 变压器绕组的极性是指变压器一次、二次绕组中的感应电动势之间的相位关系。当一台单相变压器单独运行时,它的极性对于运行情况没有任何影响。一台三相变压器运行时,变压器绕组的极性问题对变压器的正常运行十分重要。 一、单相变压器绕组的极性 知识点梳理和重点概念复习 1.变压器绕组的极性 判断变压器绕组的极性,先从简单的单相变压器绕组开始,如图 2-5 所示。设 U1-U2 为一次绕组,u1-u2为二次绕组,它们的绕向相同。在同一交变磁通 Ф作用下,两绕组中同时产生感应电动势,在任何瞬间,两绕组中同时具有相同电动势极性的端子,称为同极性端(或同名端)。 一、单相变压器绕组的极性 知识点梳理和重点概念复习 也就是当一次绕组的某一端的瞬时电位为正时,二次绕组也同时有一个电位为正的对应端子,这两个对应端子就称为同极性端。同理,一次、二次绕组余下另两个端子也称为同极性端。 如图 2-5 中所示,当磁通 Φ增大时,根据楞次定律判断一次绕组中的感应电动勢是 U1端为正,即为高电位端。二次绕组中的感应电动势是 1 端为正。则 U1和 ul 端彼此是同极性端。同理,U2 和 u2 两端电位同时为负,即低电位端,彼此也是同极性端。反之,u1 和 U2、u2 和 U1 彼此称为异极性端(异名端)。 一、单相变压器绕组的极性 知识点梳理和重点概念复习 2.同极性端的标志 为便于变压器的连接,对变压器的同极性端要有标志。通常在对应的同极性端加一黑点“·"或星号“*"来标明。同极性端可能在一次、二次绕组的相对应端子,也可能不在相对应的端子,这取决于一次、二次绕组的绕向是否相同。一台变压器一次、二次绕组绕向相同的,对应端子是同极性端,绕向不同的,则对应端子是异极性端,如图 2-6 所示。 一、单相变压器绕组的极性 知识点梳理和重点概念复习 3.绕组端子的符号标志 国家规定了绕组端子符号标志,见表 2-1。 一、单相变压器绕组的极性 知识点梳理和重点概念复习 4.变压器组别表示法 当两个绕组均取上端为首端,下端为末端,且两个绕组的绕向相同时,如图 2-5 所示,则 U1和u1两个端子为同极性端。相应的两绕组电动势È1 和È2同相位。如果以È1为钟表的长针,È2为钟表的短针,则它们均指向钟面的“0”,相当于0点钟,称为组别0,标为I,I-0联结组(其中I,I表示单相变压器高、低压绕组)。 一、单相变压器绕组的极性 知识点梳理和重点概念复习 当两个绕组均取上端为首端,但两绕组绕向相反时,如图 2-6 所示。则 U1 和 u2 为同极性端。在这种情况下,È1 和È2反相。以È1 为钟表的长针,指向钟面0,È2为钟表的短针,则指向钟面6,相当于时针指向6点钟,称为组别 6,标为I，I-6 联结组。国家标准 GB/T 1094.1-2013 规定对单相变压器只采用I,I-0(I/1I-12)联结组。 一、单相变压器绕组的极性 知识点梳理和重点概念复习 1.电压表法 图 2-7所示为电压表法判断变压器绕组的极性,在它的一次绕组上加适当的交流电压,二次绕组开路。工厂中常用36 V照明变压器输出的 36 V交流电压进行测试,测试时既方便,又安全。 二、单相变压器绕组极性的判别 知识点梳理和重点概念复习 用万用表中的电压挡选用适当的量程分别测出一次、二次绕组的电压值 U1和U2并将各端子进行标记,标记上 U1、U2、u1、u2,然后连接一次、二次绕组任意两个端子,如图 2-7所示,连接了 U2 和 u2 两个端子。再用电压挡测量另外两个端子 U1 和 u1之间的电压U3 ,如图 2-7 所示 U1 和u1之间的虚线。 二、单相变压器绕组极性的判别 知识点梳理和重点概念复习 2.灵敏电流计法 灵敏电流计法要用一个直流电源(通常用电池即可)和一只灵敏电流计,如图2-8所示。 二、单相变压器绕组极性的判别 知识点梳理和重点概念复习 按图 2-8(a)所示独立接法接好电流计,开关和电源。当合上开关S的瞬间,一次绕组的自感电动势 U1 为正,观察灵敏电流计 PA 的指针偏转方向,确定流人电流计的电流方向,以判断二次绕组感应电动势高的是哪一端。 图 2-8(b)所示串联接法,是将两绕组串联起来进行测试。测试时一定要进行两次,将串联的连接点调换一次。在两次测量中,电流计读数较大的一次,则连接点两个端子为异极性端。读数较小(或为零)的一次,则连接点两个端子为同极性端。 二、单相变压器绕组极性的判别 知识点梳理和重点概念复习 三相变压器共有六个绕组,其中属于同一相的一次,二次绕组的相对极性可按前面单相变压器的规定确定,用黑点"·"或星号"*"标明。同时还要标明三相变压器三个一次绕组和三个二次绕组的首末端,如图2-9所示。 三、三相变压器绕组的极性及其判别 知识点梳理和重点概念复习 当把三相变压器一次、二次绕组连接成星形联结或三角形联结时,绕组内的感应电过势就互差120°,变压器正常运行。如果当一相绕组接反了,该相绕组产生的磁通会与另外两相绕组产生的磁通相互抵消,使得变压器空载阻抗变得很小,接人电源后会流过很大的电流而烧坏变压器。 三、三相变压器绕组的极性及其判别 知识点梳理和重点概念复习 为避免上述事故发生,要确定三相绕组的相对极性,即确定三相变压器绕组的首末端,通常也称绕向测定。 用同样的方法、步骤也可以确定二次绕组的相对极性。读者可以依据楞次定律参照图 2-10 自行分析判断。 三、三相变压器绕组的极性及其判别 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：同名端的核心定义是 “同一瞬间感应电动势极性相同”，与电压大小、电流大小、匝数无关，A、C、D 均偏离本质定义。 1.变压器绕组的 “同名端” 是指（ ） A. 电压大小相同的端点 B. 同一瞬间感应电动势极性相同的端点 C. 电流大小相同的端点 D. 绕组匝数相同的端点 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：同名端同一瞬间感应电动势极性相同，故电位极性一致，要么均为高电位，要么均为低电位，B、C 为异名端特性，D 表述片面（仅一种情况）。 2.单相变压器原边绕组首端为 A、末端为 X，副边绕组首端为 a、末端为 x，若 A 与 a 为同名端，则同一瞬间（ ） A. A 与 a 均为高电位 B. A 为高电位，a 为低电位 C. A 为低电位，a 为高电位 D. A 与 a 均为低电位 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：绕向相同且磁通穿过方向一致时，首端与首端为同名端，A 与 a 均为左侧绕入，绕向相同，故为同名端，B、C、D 为异名端组合。 3.单相变压器原、副边绕组绕向相同，原边首端 A 在铁心左侧绕入，副边首端 a 也在铁心左侧绕入，则同名端是（ ） A. A 与 a B. A 与 x C. X 与 a D. X 与 x 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：同名端由绕向和磁通穿过方向决定，仅改变绕向会改变感应电动势极性，进而改变同名端；A、C、D 均不影响感应电动势极性，故不改变同名端。 4.下列因素中，能改变变压器绕组同名端的是（ ） A. 增大原边电压 B. 改变绕组绕向 C. 增加绕组匝数 D. 减小负载电流 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：绕向是决定同名端的关键因素之一，绕向相反时，原边首端与副边首端感应电动势极性相反，为异名端，A、C、D 忽略绕向的影响。 5.若单相变压器原边绕组绕向不变，副边绕组绕向相反，原边首端 A 与副边首端 a 的关系是（ ） A. 同名端 B. 异名端 C. 无法判断 D. 与磁通无关 25 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：感应电动势极性由 “磁通变化方向 + 绕组绕向” 决定，同名端极性基于此产生，A、B、D 均不直接影响极性判断。 6.单相变压器原边通入变化的电流，副边产生感应电动势，同名端的极性由（ ）决定 A. 原边电流大小 B. 副边负载大小 C. 绕组绕向与磁通方向 D. 电源频率 26 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：根据楞次定律，电流增大时副边感应电流阻碍磁通变化，同名端 A 与 a 极性相同，故感应电流从 a 流出，B、C、D 不符合楞次定律。 7.若单相变压器 A 与 a 为同名端，当原边电流从 A 流入、且电流增大时，副边感应电流的流出端是（ ） A. a B. x C. A D. X 27 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：极性由绕向和磁通方向决定，与匝数无关，A、B、C 均符合极性特性，D 表述错误。 8.下列关于单相变压器极性的说法，错误的是（ ） A. 同名端与绕组绕向相关 B. 同名端不随电压大小变化 C. 异名端同一瞬间电位极性相反 D. 极性由绕组匝数决定 28 常考习题练习与讲解—填空题 答案：同一；相同 解析：同名端的核心定义围绕 “同一瞬间” 和 “极性相同”，两者缺一不可，需与 “异名端（极性相反）” 区分，避免混淆时间或极性属性。 1.变压器绕组的 “同名端” 是指在________瞬间，产生________极性感应电动势的端点。 29 常考习题练习与讲解—填空题 答案：同名端；异名端 解析：绕向是决定同名端的关键因素，绕向相反时，原同名端极性反转，异名端极性也反转，体现 “绕向与极性的直接关联”。 2.单相变压器原边绕组绕向不变，副边绕组绕向从 “左入右出” 改为 “右入左出”，则原、副边的________会变为异名端，________会变为同名端。 30 常考习题练习与讲解—填空题 答案：直流电源；直流电压表（或检流计）；偏转方向 解析：直流法依赖 “直流电流变化产生磁通”，需电源、开关、电压表配合，指针偏转方向直接反映感应电动势极性，是判断同名端的核心依据。 3.用直流法判别单相变压器极性时，原边绕组需连接________和开关，副边绕组连接________，通过观察开关通断瞬间指针的________判断同名端。 31 常考习题练习与讲解—填空题 答案：正向；反向 解析：正向偏转意味着副边感应电动势使 a 为正（与原边 A 极性一致），反向偏转则 a 为负，需明确 “偏转方向与极性的对应关系”。 4.直流法判别中，原边 A 接直流电源正极、X 接负极，副边 a 接电压表正极、x 接负极，开关闭合瞬间电压表指针________偏转，说明 A 与 a 为同名端；若指针________偏转，则 A 与 x 为同名端。 32 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：同名端的核心定义是 “同一瞬间感应电动势极性相同”，与电压大小无关；电压大小由绕组匝数、电源电压决定，题干混淆了 “极性” 与 “电压大小” 的本质区别。 1.变压器绕组的 “同名端” 是指电压大小相同的端点，与感应电动势极性无关。（ ） 33 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：绕向相同的前提下，首端与首端为同名端，末端与末端也必然为同名端（因两端感应电动势极性同步），符合 “绕向决定极性一致性” 的规律。 2.单相变压器原、副边绕组绕向相同，若原边首端 A 与副边首端 a 为同名端，则原边末端 X 与副边末端 x 也为同名端。（ ） 34 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：指针反向偏转说明副边感应电动势使 x 为正、a 为负，与原边 A 为正、X 为负极性一致，故 A 与 x 为同名端，而非异名端，题干颠倒了极性判断逻辑。 3.直流法判别中，原边 A 接电源正极、X 接负极，副边 a 接电压表正极、x 接负极，开关闭合瞬间指针反向偏转，说明 A 与 x 为异名端。（ ） 35 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：直流法依赖 “电流变化产生磁通→感应电动势”，指针无偏转意味着无感应电动势，可能是绕组开路（磁通无法形成回路）或电源、电压表故障，其中绕组开路是常见原因，题干描述合理。 4.用直流法判别单相变压器极性时，开关闭合瞬间电压表指针无偏转，说明绕组存在开路故障。（ ） 36 常考习题练习与讲解—简答题 答案：变压器绕组的 “同名端” 是指原、副边绕组中，在同一瞬间产生相同极性感应电动势的端点（如原边首端 A 与副边首端 a）。 核心特征：当磁通变化时（如增大），同名端会同时呈现高电位（或同时呈现低电位），感应电动势的极性始终保持一致，与绕组匝数、电压大小无关，仅由绕组绕向和磁通变化方向决定。例如原边 A 为高电位时，副边 a 也为高电位，两者极性同步变化。 1.什么是变压器绕组的 “同名端”？请结合感应电动势极性说明其核心特征。 37 常考习题练习与讲解—简答题 答案：绕组绕向是决定同名端的关键因素：当原、副边绕组绕向相同时（如均从铁心左侧绕入、右侧绕出），原边首端与副边首端为同名端；当绕向相反时（原边左入右出，副边右入左出），原边首端与副边末端为同名端。若原边绕向不变，副边绕向反向，原有的同名端会变为异名端，原有的异名端会变为同名端。例如原绕向相同时 A 与 a 为同名端，副边绕向反向后，A 与 a 变为异名端，A 与副边末端 x 变为同名端。 2.单相变压器原、副边绕组绕向对同名端有何影响？若原边绕向不变，副边绕向反向，同名端会如何变化？ 38 常考习题练习与讲解—简答题 答案：操作步骤：①接线：原边绕组首端 A 接直流电源正极，末端 X 接负极，串联一个开关；副边绕组首端 a 接直流电压表正极，末端 x 接电压表负极。②操作：快速闭合开关，观察电压表指针偏转方向；随后断开开关，可辅助验证指针偏转方向。 判断逻辑：开关闭合瞬间，若电压表指针正向偏转，说明副边感应电动势使 a 为正、x 为负，与原边 A 为正、X 为负极性一致，故 A 与 a 为同名端；若指针反向偏转，说明 a 为负、x 为正，故 A 与 x 为同名端。 3.简述用直流法判别单相变压器极性的操作步骤及判断逻辑。 39 常考习题练习与讲解—简答题 答案：顺向串联原因：顺向串联（原边首端 A 接副边末端 x）可使原、副边绕组的磁通方向一致，通过测量总电压与原、副边分电压的关系，直观判断两者电动势的叠加或抵消状态，进而确定极性。 判断逻辑：①原边加低电压（约为额定电压的 10%-20%），测量原边电压 U₁、副边电压 U₂及串联回路总电压 U。②若 U = |U₁ - U₂|，说明原、副边电动势反向抵消，串联的 A 与 x 为异名端，未串联的 X 与 a 为同名端；若 U = U₁ + U₂，说明电动势同向叠加，串联的 A 与 x 为同名端，未串联的 X 与 a 为异名端。 4.交流法判别单相变压器极性时，为何要将原、副边绕组顺向串联？如何根据电压测量结果判断同名端？ 40 重点复习知识点： 1.原变压器绕组的极性是指变压器一次、二次绕组中的感应电动势之间的相位关系。 2.能在同一交变磁通 Ф作用下,两绕组中同时产生感应电动势,在任何瞬间,两绕组中同时具有相同电动势极性的端子,称为同极性端(或同名端)。 3.能同极性端可能在一次、二次绕组的相对应端子,也可能不在相对应的端子,这取决于一次、二次绕组的绕向是否相同。一台变压器一次、二次绕组绕向相同的,对应端子是同极性端,绕向不同的,则对应端子是异极性端。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 41 $