第一节 照明灯具、变压器《电工电子技术与技能》河南省（对口招生）装备制造类 知识点讲解

河南省（对口招生）装备制造类类《电工电子技术与技能》知识点讲解 照明灯具及变压器 【课程要求】 1. 掌握各种灯具的结构及应用。 2. 掌握变压器的类型、结构、工作原理及用途。 3. 了解一些特殊变压器的结构、原理和用途。 【知识网络】 【知识和技能要点】 考点1 常用照明灯具 1. 白炽灯 【结构】：灯丝由钨丝制成，灯丝绕成单螺旋或双螺旋状； 【接线】：注意将相线通过开关接到灯头的中心接点上； 【特点及适用场合】：结构简单、价格低廉、使用方便，但发光效率低，只能将的电能转化为光能，使用寿命较短，耐振性差；如需要长期照明，应更换为效率更高的节能灯； 2. 荧光灯 【组成】：一般由灯管、电感式镇流器、辉光启动器、灯架等组成；目前多采用电子式镇流器、灯管、灯架组成； 【结构】：灯管两端分别有一组灯丝与灯脚相连；灯管内部抽成真空，并充入少量的惰性气体氩和微量的汞，管内壁涂一层荧光粉； 【特点及适用场合】：与白炽灯比，发光效率高、使用寿命长、光色好，但功率因数比较低，还存在频闪效应(灯光随交流电的电流周期性变化儿频繁闪烁)，适用于需要照度高的室内，但不适合有转动机械的场所； 3. 碘钨灯 【结构】：由石英玻璃管制成，两端装有与外电源连接的电极，并用灯丝贯穿整个石英管，灯丝中间用等距离的灯丝支架支撑； 【特点及适用场合】：与白炽灯比，光效提高，寿命增长，同时体积小、功率大、能够瞬时点燃、可调光等特点；但其耐振性差，安装时灯管必须保持水平(倾角不超过)，否则灯管容易烧毁，多用于较大空间、要求照度高的场所； 4. 高压钠灯 【结构】：由主电极、陶瓷放电管、外玻璃壳、消气剂、灯头； 【特点及适用场合】：发光光谱集中在人眼比较敏感的区间，且寿命长，光效高、紫外线辐射小、透雾性能好、可任意位置点燃、耐振等特点，但其显色性差、启动时间较长；广泛用于道路照明，与其他光源混合后，可用于照度要求较高的空旷高大场所； 5. 节能灯 具有光效高、节能效果明显、寿命长、体积小、使用方便的优点；但不能频繁开关、否则会缩短寿命；也不能用在需要调光的场景； 6. 金属卤化物灯 灯内充入钠、铊、铟、镝、钪等金属卤化物；具有光效高、光色好的特点；常用于体育活动室及电视转播现场照明； 7. 疝灯 是一种充有高压气氙气的大功率的气体放电灯；放电时能产生很强的白光，接近连续光谱，和太阳光相似，被称为“人造小太阳”；但工作温度高，自然冷却不足，需强迫冷却；适用于广场、公园、体育场、建筑工地、露天煤矿、机场等大面积照明； 8. LED灯 即发光二极管，是用高亮度白色发光二极管做光源，被称为“绿色照明光源”，属于冷光源，发热量低，可以安全触摸，对环境没有污染，与白炽灯、荧光灯比，节能效率达到以上；发光效率是节能灯的倍且可调性好，价格便宜； 【特点及适用场合】：寿命长、光色正、防潮、抗振动、外形尺寸灵活、节能环保、小型化、响应时间短、热量低；广泛应用于居民照明、景观照明灯；可以制成各种电子设备显示屏，搭配在线编程、无限升级、灵活多变； 考点2 变压器 1. 变压器概述 变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它可以将一种交流电压和电流等级转变为同频率的另一种电压和电流等级； 2. 变压器的分类 (1) 按铁心结构分：壳式变压器和心式变压器； (2) 按相数分：单相变压器、多相变压器和多相变压器； (3) 按用途分：电力变压器、特种变压器； 3. 单相变压器的基本结构 变压器由闭合铁心和套在铁心上的线圈(绕组)构成，铁心和线圈是变压器的基本组成部分。 铁心：变压器的磁路部分。主要起减小铁心内部的涡流损耗和磁滞损耗，一般采用磁导率高而又互相绝缘的硅钢片叠制而成；心式变压器在铁心两侧铁心柱上安置绕组，壳式变压器在中间铁心柱上安置绕组。 绕组：它是变压器的电路部分，一般用漆包圆铜线绕制而成，绕组与绕组及绕组与铁芯之间都相互绝缘；与电源相连的绕组称为一次绕组，与用电设备连接的绕组称为二次绕组。 4. 变压器的基本工作原理 一次绕组通入交流电，产生感应磁通(通电导线产生磁场)，磁通经过铁心穿过二次绕组，二次绕组产生感应电动势(电磁感应)，作为输出电源； 【电压变换关系】：设、分别为一次、二次电压，、分别为一次绕组、二次绕组的匝数，称为变压比； 当时，，为降压变压器；当时，，为升压变压器； 【电流变换关系】：由能量守恒定律知输入端和输出端的功率相等，即； 由得： 一次绕组和二次绕组的功率因数和相差很小，可认为相等，可得： 结合电压的变换关系可得： 5. 变压器变阻抗原理 线路中，总想获得最大功率，而负载获得最大功率的条件是负载阻抗等于信号源的阻抗，此时称为阻抗匹配，但实际使用中，两者一般不相等，就需要利用变压器进行阻抗匹配。 假设变压器一次绕组输入的阻抗为，二次绕组的负载阻抗为，则 其中为变压比；通过调整线圈匝数比调整值，获得阻抗匹配。 6. 变压器同名端标记及测定 (1) 同名端：在任何瞬间，两个或两个以上的绕组中感应电动势极性相同的两个端点；同名端取决于绕组的绕向。 (2) 同名端测量：交流法和直流法。 交流法：将一次绕组的1-2中任选一个和二次绕组的3-4种任选一个相连，并在其中一个绕组两端加上低压交流电，并测出、、，若，则1和3为同名端；若，则1和4是同名端； 直流法：任一绕组通过开关接一个电压，另一绕组连上万用表电流档位，合上开关瞬间，若毫安表正偏，则1和3为同名端；若毫安表反偏，则1和4为同名端。 7. 变压器的运行特性指标 主要指标：效率和输出电压的稳定性。 8. 变压器的外特性 外特性是指一次电压和负载的功率因数均一定时，二次电压随负载的电流的变化关系，一般用电压的变化率表示，定义为变压器空载时的二次端电压和有负载时的二次端电压之差与的百分比，即 外特性与负载的大小和性质有关；随着负载的增大，对于纯电阻负载，端电压下降较少；对于电感性负载，端电压下降较多；对于电容性负载，端电压却上升。 当负载的功率因数过低、输出电流过大的时候，对于电感性负载，会引起输出电压过低；对于电容性负载，会引起输出电压过高；无论哪种情况，均会给负载的正常运行带来不利影响。 9. 变压器的损耗 变压器损耗包括铁损(变压器铁心中的磁滞损耗和涡流损耗)和铜损(线圈导线的电阻通电后产生的损耗)； 其中，铁损在电源电压和频率不变时固定不变，称为不变损耗；而铜损与电流的平方成正比，会随负载的变化而变化，称为可变损耗。 10. 变压器的效率 变压器的效率为变压器的输出功率与输入功率的百分比，即： 11. 变压器的额定值 厂商所拟定的变压器满负荷运行情况叫做额定运行，额定运行时的电压、电流、功率等的规定数值叫变压器的额定值。 (1) 额定容量：在额定条件下变压器的输出能力，用视在功率表示； 对于单相变压器 对于三相变压器 (2) 额定电压和 一次绕组的额定电压：加在一次绕组上的正常工作电压。 二次绕组的额定电压：变压器空载时，在一次绕组加上额定电压后，二次绕组两端的电压。 (3) 额定电流和 和是指变压器一次、二次绕组连续运行所允许通过的电流。 考点3 特殊变压器 1. 自耦变压器 自耦变压器的二次绕组是一次绕组的一部分，一、二次绕组之间既有磁，也有电的联系。特点是可以通过转动手柄获得一次侧、二次侧所需电压；在不需要一次侧、二次侧隔离的场所应用。 【特点】：具体体积小、耗材少、效率高的优点。 【应用实例】：常见的交流调压器、家用小型稳压器内的变压器、三相电动机自耦减压启动箱内的变压器等。 2. 电压互感器 电压互感器的一次绕组匝数很多，并联于被测电路两端；二次绕组匝数较少，与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈并联。 【工作原理】：变压器的变压原理。 【用途】：用于将高电压变换为低电压。 【注意】：使用时二次绕组不允许短路。 3. 电流互感器 电流互感器一次绕组线径较粗，匝数很少，与被测电路串联；二次绕组较细，匝数很多，与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈串联。 【工作原理】：变压器的变流原理。 【用途】：把大电流变为小电流。 【注意】：使用时二次绕组不允许开路。 4. 电焊变压器 电焊变压器必须满足的条件： (1) 具有较高的起弧电压。起弧电压应达到。 (2) 起弧以后，电压能够迅速下降，在短路时二次电流也不能过大；也就是要求电焊变压器要具有电位陡降的外特性。 (3) 为了适应不同的焊接要求，要求电焊变压器的焊接电流能够在较大范围内调节，且工作电流要稳定。 【练习题】 1、 判断题 1. 单相变压器的一次绕组匝数一定比二次绕组匝数多( ) 2. 单相变压器运行时，二次侧电流的大小取决于二次侧负载的大小( ) 3. 单相变压器的变比等于一次绕组与二次绕组的电压之比，也等于它们的电流之比( ) 4. 只要单相变压器的一、二次绕组同名端确定，无论绕组绕向如何，其感应电动势的相位关系就确定了( ) 5. 单相变压器的损耗仅包括铜损，不包括铁损( ) 2、 填空题 1. 变压器是根据______原理工作的，它能将某一数值的交变电压变换成同频率的另一数值的交变电压 2. 对于给定的变压器，其变比是由______决定的，一旦制成，变比就______（填 “固定不变” 或 “可以随意改变”） 3. 当变压器带感性负载运行时，其二次侧端电压随负载电流增大而______（填 “升高”“降低” 或 “不变”） 4. 变压器的外特性是指在一次侧电压和负载______保持不变的情况下，二次侧端电压与______之间的关系曲线。 5. 单相变压器一、二次绕组的匝数分别为、，电压分别为、，则变压器的变压比______。 3、 综合题 1. 一台理想变压器一次绕组匝数匝，二次绕组匝数匝，若一次绕组的电压，二次绕组的电流，求一次绕组的电流和二次绕组的电压。 【答案】 1、 判断题 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.× 2、 填空题 1.电磁感应 2.一、二次绕组匝数比；固定不变 3.降低 4.功率因数；负载电流 5. 3、 综合题 1. 变压比，变压比， ， 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 学科网（北京）股份有限公司 $