变压器的工作原理

高邮市菱塘民族职业中学备课纸（首页）课题变压器的工作原理课型新授授课日期授课时数总课时数教具使用教学目标掌握变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换的关系，能做相应的计算。教学重点和难点利用变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换的关系做相应的计算。变压器的工作原理。学情分析变压器的工作原理是个难点，须要复习电磁感应这部分知识，然后逐步导人新知识。板书设计变压器的工作原理一、变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势。1．变换交流电压KNNUU21212．变换交流电流KNNII112213．变换交流阻抗2222211ZKZNNZ二、变压器的外特性和电压变化率1．变压器的外特性2．电压的变化率教学后记高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）第1页教学过程：一、导入新课复习回忆变压器的知识点二、讲授新课变压器的工作原理一、变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图所示。1．变换交流电压原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。设原线圈匝数为N1，副线圈匝数为N2，磁通为，感应电动势为tNEtNE2211，由此得2121NNEE忽略线圈内阻得KNNUU2121上式中K称为变压比。由此可见：变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。图变压器空载运行原理图高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）第2页如果N1N2，K1，电压上升，称为升压变压器。如果N1N2，K1，电压下降，称为降压变压器。2．变换交流电流根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即P1=P2，由交流电功率的公式可得U1I1cos1=U2I2cos2式中cos1——原线圈电路的功率因数；cos2——副线圈电路的功率因数。1，2相差很小，可认为相等，因此得到U1I1=U2I2KNNII11221可见，变压器工作时原、副线圈的电流跟线圈的匝数成反比。高压线圈通过的电流小，用较细的导线绕制；低压线圈通过的电流大，用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、低压饶组的方法。3．变换交流阻抗设变压器初级输入阻抗为|Z1|，次级负载阻抗为|Z2|，则111IUZ高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）第3页将21212211INNIUNNU，代入，得222211IUNNZ因为222ZIU所以2222211ZKZNNZ可见，次级接上负载|Z2|时，相当于电源接上阻抗为K2|Z2|的负载。变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。解1：次级电流Α255110222ZUI初级电流Α21102202121UUNNKΑ12221KII输入阻抗2201220111IUZ【例】有一电压比为220/110V的降压变压器，如果次级接上55的电阻，求变压器初级的输入阻抗。高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）第4页解2：变压比21102202121UUNNK输入阻抗2205542222211ZKZNNZ解:负载电阻R2=150，变压器的输入电阻R1=R0=600，则变比应为21506002121RRNNK初、次级电流分别为mA66.183.02mA83.0A1083.0600600112123101INNIRREI二、变压器的外特性和电压变化率【例】有一信号源的电动势为1V，内阻为600，负载电阻为150。欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负载之间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，如图11-4所示。问：变压器变压比，初、次级电流各为多少?图例图图变压器外特性曲线高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）第5页1．变压器的外特性变压器外特性就是当变压器的初级电压U1和负载的功率因数都一定时，次级电压U2随次级电流I2变化的关系，如图11-5所示。由变压器外特性曲线图可见：(1)I2=0时，U2=U2N。(2)当负载为电阻性和电感性时，随着I2的增大，U2逐渐下降。在相同的负载电流情况下，U2的下降程度与功率因数cos有关。(3)当负载为电容性负载时，随着功率因数cos的降低，曲线上升。所以，在供电系统中，常常在电感性负载两端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数cos。2．电压的变化率电压变化率是指变压器空载时次级端电压U2N和有载时次级端电压U2之差与U2N的百分比。即：%100N22N2UUUU电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。三、小结本节的知识点：变压器的工作原理的分析，计算四、作业P2471/2/3