5.2 变压器 ( 教案)《电工电子技术基础与技能》上好课 (苏教版·凤凰职教)

《电工电子技术基础与技能》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 5.2变压器 授课教师 学时数 授课班级 人数 授课时间 教学地点 二、设计意图 学情分析 学生已掌握电磁感应基础原理，具备简单电路分析能力，但对电磁设备实际应用理解薄弱。对变压器结构、工作原理等抽象知识易产生困惑，尤其电压、电流、阻抗变换公式易混淆。抽象思维与公式推导能力不足，对额定值计算、效率计算等实操应用掌握较慢。学习兴趣多集中在实物与案例，需结合生活用电、电力输送场景激发动力，通过直观演示与分步计算降低理解难度，引导学生从理论走向应用，提升实操与分析能力。 背景分析 变压器是电工电子核心设备，广泛用于输配电、电子设备与工业控制。生活与生产中不同电压需求均需变压器实现转换，是电能传输与用电安全关键装置。本课基于电磁感应规律，讲解变压器分类、结构、原理、额定值及性能指标，为后续电机控制、供配电技术学习奠定基础，贴合电工专业技能培养与岗位实际需求。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1.树立安全用电与规范使用电气设备的意识 2.培养严谨分析、学以致用的工程技术素养 1.掌握变压器基本结构与三大变换工作原理 2.理解额定值、电压变化率及效率核心概念 1.能根据匝数比计算变压器电压、电流与阻抗 2.会读取变压器铭牌并进行额定值简单计算 学习任务 描述 1.梳理变压器结构、分类与用途，构建知识框架 2.推导变换公式，完成额定值与效率计算练习 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 1.理解变压器电压、电流、阻抗变换基本原理 2.掌握变压器额定值读取与相关参数计算 教学难点 1.理解阻抗变换原理与阻抗匹配应用方法 2.区分铁损、铜损并进行效率相关计算 教学难点突破方法 1.用实物演示 + 动画模拟直观呈现电磁变换过程 2.分步拆解公式，结合例题强化计算逻辑与应用 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 《电工电子技术基础与技能》，主编：夏球、周丽梅、朱静；江苏凤凰教育出版社出版。 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 新课导入（2分钟） [引入主题]（2分钟） 展示高压输电塔、手机充电器、机床安全电源、电焊机图片，提问：家庭用电 220V、机床照明 36V、高压输电 110kV 以上，为何电压各不相同？这些电压是如何实现安全转换的？引出变压器是利用电磁感应改变交流电压的核心电气设备，揭示本课学习主题。 展示生活与工业场景图片，层层设问，引导学生思考电压变换的必要性，自然导入变压器课题。 观察图片，联系生活经验思考问题，进入学习状态，明确本节课学习任务与目标。 贴近生活实际，激发学习兴趣，建立 “用电 — 变压 — 变压器” 的认知链接。 探索 新知（20分钟） 一、变压器的分类及用途1. 核心作用：变换交流电压、变换交流电流、变换交流阻抗、改变相位，广泛应用于输配电、电子线路、电工测量、工业控制等领域。2. 应用场景：高压输电采用升压变压器；家庭、工厂配电采用降压变压器；电子设备采用电源变压器与阻抗匹配变压器；潮湿环境、人体频繁接触设备采用隔离变压器。3. 详细分类：①按用途：电力变压器、专用电源变压器、自耦变压器、测量变压器（电压互感器、钳形电流表）、隔离变压器、电炉变压器、电焊变压器。②按绕组结构：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。③按铁心结构：心式铁心变压器、壳式铁心变压器。④按相数：单相变压器、三相变压器、多相变压器。二、变压器的基本结构1. 铁心：变压器的磁路通道，由 0.35mm–0.5mm 厚、表面相互绝缘的硅钢片叠装而成，目的是减小涡流损耗与磁滞损耗，提升磁导率。2. 绕组：变压器的电路部分，采用绝缘漆包线、纱包线或丝包线绕制；与电源连接的为一次绕组，与负载连接的为二次绕组；按电压等级分为高压绕组与低压绕组。3. 辅助结构：为实现电磁屏蔽，变压器常配置铁壳或铝壳，一、二次绕组间增设金属静电屏蔽层；大功率变压器配备风冷、油浸式冷却系统，保证长期稳定运行。 1. 展示多种变压器实物图、结构图、拆解图，逐一讲解分类标准、典型名称与应用场景。2. 利用变压器模型，现场指认铁心、绕组、屏蔽层、冷却装置，说明各部分功能。3. 提出问题：为什么铁心要用硅钢片叠成而不用整块铁？为什么低压绕组导线更粗？4. 巡视课堂，与学生互动答疑，帮助学生建立结构与功能的对应关系。5. 引导学生用自己的语言复述结构组成与作用。 1. 认真观察变压器外观、模型、结构图，记录分类方式、典型用途。2. 积极思考教师提出的问题，尝试结合所学知识给出解释。3. 同桌之间相互提问：变压器由几部分组成？各部分作用是什么？4. 标记重点内容与不理解的地方，准备提问。5. 跟随教师梳理结构逻辑，形成初步知识框架。 用直观教具降低抽象度，让学生先建立 “外形 — 结构 — 用途” 的整体认知，为原理学习打基础。 学 习 新 知（20分钟） 三、变压器的工作原理（电磁感应）1. 工作过程：一次绕组通交流电→铁心产生交变磁通→同时穿过一、二次绕组→产生自感与互感电动势→二次绕组输出电压。2. 电压变换：U₁/U₂=N₁/N₂=K，匝数比决定电压比，升压 N₂>N₁，降压 N₁>N₂。3. 电流变换：I₁/I₂=N₂/N₁，电流与匝数成反比，高压绕组细导线、低压绕组粗导线。4. 阻抗变换：Z₁=(N₁/N₂)²Z₂=K²Z₂，实现电子线路阻抗匹配，获得最大功率。四、变压器额定值1. 额定容量 Sₙ：视在功率，单相 Sₙ=UₙIₙ，三相 Sₙ=√3UₙIₙ。2. 额定电压 Uₙ、额定电流 Iₙ、额定频率 fₙ=50Hz。3. 使用规范：不超额定值、防短路、控温度、分清一二次绕组。五、外特性、功率与效率1. 外特性：U₂随 I₂增大而下降，功率因数越低压降越大。2. 电压变化率：ΔU=(U₂N−U₂)/U₂N×100%，衡量电压稳定性。3. 损耗：铁损 PFe（铁心）、铜损 PCu（绕组）。4. 效率：η=P₂/P₁×100%，大容量可达 98%–99%。 1. 用动画动态演示磁通变化与电动势产生过程，分步推导三大变换公式。2. 结合例题讲解电压、电流、阻抗计算，板书关键公式。3. 展示变压器铭牌，逐项解读额定值含义，指导参数计算。4. 讲解外特性曲线，分析负载对电压的影响，说明损耗与效率关系。5. 组织课堂小练习，巡视批改，即时纠错。 1. 观看动画，理解电磁感应工作过程，记录核心公式。2. 跟随教师完成例题，掌握变换关系与计算方法。3. 识别铭牌参数，理解额定值意义，会简单计算。4. 完成课堂小练习，自查掌握情况，及时订正错误。5. 小组讨论：为什么负载增大二次电压会下降？ 化抽象为直观，突破原理理解难点；公式 + 例题 + 练习结合，强化计算与应用能力，落实知识目标。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本节课我们系统学习了变压器的核心知识，从分类、结构到工作原理、额定值、外特性及功率效率，完整构建了变压器的理论框架。我们知道变压器依靠**电磁感应**实现电压、电流、阻抗的变换，是输配电、电子设备与工业控制中不可缺少的电气装置。重点掌握了电压比、电流比及阻抗变换三大公式，理解了匝数比决定电压大小、电流与匝数成反比、阻抗与匝数平方成正比的规律。同时认识了铁心、绕组两大核心结构，明确了硅钢片叠装、高低压绕组设计的原因。通过额定值学习，大家能看懂铭牌参数，会进行额定电流、负载数量及效率的简单计算。我们还分析了外特性与电压变化率，知道负载与功率因数会影响输出电压稳定性，了解了铁损、铜损两种损耗与效率的关系。整体来看，同学们对原理和公式的理解逐步深入，但在公式应用与综合计算上仍需加强。希望课后巩固公式、多做练习，把理论知识用到实际电路与设备中，为后续学习与岗位操作打下扎实基础。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1.默写变压器三大变换公式 2.简述结构与工作原理 3.计算额定电流与效率 板书 设计 变压器 1、 分类及用途 1. 作用：变电压、变电流、变阻抗、变相位 2. 分类： - 按用途：电力、电源、自耦、测量、隔离、电焊 - 按结构：双/三/多绕组、心式/壳式铁心 - 按相数：单相、三相、多相 3. 应用：输配电、电子设备、安全用电、工业设备 二、基本结构 1. 铁心：磁路通道，硅钢片叠装，减小涡流、磁滞损耗 2. 绕组：电路部分，漆包线绕制 - 一次绕组：接电源 - 二次绕组：接负载 - 高压绕组：匝数多、导线细 - 低压绕组：匝数少、导线粗 3. 辅助：屏蔽层、冷却装置、外壳 三、工作原理（电磁感应） 1. 工作过程： 交流电源→一次绕组→交变磁通→一、二次绕组感应电动势→二次输出电压 2. 三大变换： - 电压变换：**U₁/U₂ = N₁/N₂ = K** - 电流变换：**I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/K** - 阻抗变换：**Z₁ = K²·Z₂** 3. 类型：升压变压器（N₂>N₁）、降压变压器（N₁>N₂） 四、额定值 1. 额定容量 S_N：单相 S_N=U_NI_N；三相 S_N=√3U_NI_N 2. 额定电压 U_N：一次工作电压、二次空载电压 3. 额定电流 I_N：由容量与电压计算 4. 额定频率 f_N=50Hz 5. 使用规范：不超额定值、防短路、控温升、分清绕组 五、外特性与电压变化率 1. 外特性：U₂随I₂增大而下降，功率因数越低压降越大 2. 电压变化率：**ΔU=(U₂N−U₂)/U₂N×100%** 3. 意义：衡量电压稳定性，电力变压器约5% 六、功率与效率 1. 损耗： - 铁损 P_Fe：铁心损耗，与电压、频率有关 - 铜损 P_Cu：绕组损耗，与电流平方有关 2. 效率：**η=P₂/P₁×100%** 3. 数值：大容量98%~99%，小型70%~80% 七、拓展：自耦变压器 1. 特点：一、二次绕组共用一部分 2. 优点：体积小、损耗小、效率高 3. 应用：调压变压器 4. 注意：无电气隔离，安全要求高场合禁用 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本课以生活用电情境导入，贴合学生认知，实物与动画辅助降低抽象难度。电压、电流变换公式掌握较好，但阻抗变换与效率计算仍有混淆。额定值应用与实际工况结合不足，部分学生不会灵活解题。后续应增加铭牌实操、典型例题训练，强化公式推导与应用衔接。多引入工程案例，提升学生应用能力。注重分层指导，关注基础薄弱学生，加强公式理解与计算纠错，让理论更好对接实操，提升教学效果。 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 学科网（北京）股份有限公司 $