《电机与变压器》(第四版)教学大纲-教学版

1、 平庄煤业（集团）高级技工学校电机与变压器（第四版）教学大纲一、课程的地位与任务：电机与变压器是中等职业技术学校电工类专业的一门专业课。在电能的生产、传输、变配以及使用过程中，大量使用了变压器与电机。它们已普遍应用在国民经济和人民生活的各个方面，发挥着十分重要的作用。二、课程简述：1、课程目标：通过本课程的学习，使学生掌握变压器、异步电动机、直流电动机的结构、原理、主要特性、使用和维护知识；对同步电机和特种电机有一定的了解；培养对电动机的故障处理、判断和分析。2、教学方法：（1）贯彻国家关于职业资格证书与学业证书并重的政策精神，确保毕业生到中级工以上标准，满足用人单位需求，不负高级技校的称号。

2、（2）坚持以能力为主，重视实践能力之培养，突出技工教育特色，弱化难度过大的定量计算，较多采用定性分析，直观教学。（3）随时补充有关杂志、资料中的新内容（如数字化仪表、分时和远程电度表）。三、教学要求及课时数分配：第一单元 14学时第二单元 12学时第三单元 8学时第四单元 10学时第五单元 12学时第六单元 10学时总复习 6学时总学时 72学时第一单元 变压器的分类、结构和原理1、教学内容变压器的分类和用途变压器的结构与冷却方式变压器的原理变压器的空载试验与短路试验2、教学要求了解变压器的常用分类及用途。了解变压器的结构和主要附件的作用。掌握单相变压器的工作原理。熟练掌握变压器空载运行时电压

3、变换关系、变比及负载运行时的电流变换关系和阻抗变换计算。掌握变压器的外特性、了解其运行时损耗、效率及其简单计算。掌握变压器空载和短路试验的目的和实际意义。3、重点和难点重点：变压器的工作原理难点：变压器的外特性4、教材分析本章介绍了变压器的分类和用途、变压器的结构与冷却方式、变压器的原理以及变压器的空载试验与短路试验四个方面的内容，这些内容是学习变压器的最基础的知识。变压器的分类和用途：本节明确了变压器主要是一种用来改变交流电压大小的供电设备。它是根据电磁感应原理，把某一等级的交流电压变换成频率相同的另一等级的交流电压，以满足不同负载的需要。在分析变压器常用分类和主要用途时，通过表格的形式将变

4、压器按相数、用途、贴心结构形式和冷却方式进行分类，具体再通过变压器的外形图来增强学生对变压器的感性认识，帮助学生理解各种变压器的主要用途。变压器的结构与冷却方式：在这一节中，教材以国产油浸式电力变压器为例说明了它的组成部分及各部分的作用。变压器由铁心和绕组组成器身。其他如油箱、绝缘套管、储油柜、冷却装置、压力释放阀、安全气道、温度计和气体继电器（也称瓦斯继电器）等附件，是为了解决变压器散热、绝缘、密封、安全等问题的需要而设置的。应重点突出绕组和铁心的结构材料与作用。变压器的冷却方式部分是通过变压器老化后会产生严重后果而引入变压器冷却这一概念，具体介绍了4种油浸式冷却方式的冷却原理及适用范围。变

5、压器的工作原理：这一节中，教材先分析空载运行，后分析负载运行。在空载运行分析中，首要的任务是明确空载运行的定义；明白理想变压器空载运行原理图中标出的各交流量方向为参考方向，各交流量参考方向相互之间有一定的联系，不能像电工基础等课程中可以任意假设其参考方向；再通过理想变压器的空载运行来了解变压器的工作原理。在此基础上，建立起一次侧、二次侧绕组的电压平衡方程式为。根据电磁感应定律可推导出变压器等交流磁路中很重要的公式：。现在变压器中的绕组采用集中绕组形式，分布系数；在交流电动机中，绕组不采用集中绕组形式，则分布系数。由理想变压器的概念，得到，结合变压比的定义和感应电动势的计算公式可得出公式，即电压

6、与匝数近似成正比的关系。在实际变压器的空载运行的情况分析中，提出实际变压器由于一次绕组的电阻、空载励磁电流和漏磁通很小，所对应的和漏抗电动势也很小，可以忽略不计。得出实际变压器电压方程式U1-E1、U02E2，空载电流的有效值I0=IOP2+IOQ2。变压器的负载运行时，由于二次侧出现了负载电流I2，I2产生的磁通对主磁通m存在阻碍作用，使铁心中磁通m发生改变趋势，根据U1=E1=4.44fN1m，在电源电压一定时，磁通m要保持不变，因此，一次绕组电流将从I0增加到I1，其增加的电流所产生的磁通补偿2对m有阻碍作用。所以，变压器负载运行时，铁心中磁场是由一、二次绕组中电流共同产生的。磁势平衡方

7、程式中，如果忽略I0不计，I1N1N2I2，可得出变压器变比K=N1N2=I2I1。负载状态下的磁势平衡方程式是本节的重点内容。实际变压器的电压方程式中由于一次绕组的r1、xs1均很小，即使在满负载的情况下，与E1比较仍然可以忽略，因此可以近似认为U1=-E1、U2=I2。变压器阻抗变换在电子线路中应用较广泛，教材通过实际例子说明：通过变压器的阻抗变换可以把负载较小的阻抗变换成较大的等效阻抗，与放大电路的输出阻抗匹配，从而使负载获得最大的输出功率。变压器的外特性是反映二次侧电压U2与负载电流I2的关系特性，主要论述变压器接不同负载时，二次侧发生变化的原因及电压调整率的物理意义。变压器的损耗基本

8、上就是铜耗和铁耗，其中铜耗是可变损耗，随着负载的变化而变化；铁耗是不变损耗。在了解损耗的基础上，给出效率的计算公式，通过例题帮助学生理解变压器效率的实际意义和计算方法。在变压器空载试验和短路试验这一节中，教材主要论述了试验的目的和方法，同时制作了表格要求学生记录实验数据，帮助学生理解试验的意义。其中空载试验，主要是为了测定变压比K、空载电流I0、空载损耗功率P0和励磁阻抗Zm等。而励磁阻抗是决定I0大小的重要参数。短路试验，主要是为了测取额定铜耗、短路电压和短路阻抗。短路阻抗是一个较重要的参数。5、教学建议重点要求学生掌握变压器的工作原理，能量转换关系和运行特性。6、学时分配课题一 变压器的分

9、类和用途 2学时课题二 变压器的结构与冷却方式 4学时课题三 变压器的原理 2学时课题四 变压器的空载试验与短路试验 2学时单元总结 2学时单元测试 2学时第二单元 变压器绕组的极性测定与连接1、教学内容单相变压器绕组的极性三相变压器绕组的连接及连接组别用交流法测定三相变压器绕组极性电力变压器的铭牌参数2、教学要求熟悉单相变压器绕组极性的概念和判别方法。了解三相变压器的组成和三相绕组的首尾判别。掌握三相变压器的连接组别概念，了解常用三相变压器连接组别的判别方法，会用交流法测定三相变压器绕组极性。了解电力变压器铭牌参数的含义，能进行变压器简单的参数计算。3、重点和难点重点：三相变压器连接组的判别

10、。难点：用相量图分析三相变压器绕组极性的方法。4、教材分析这一章首先介绍了单相变压器绕组极性的意义及重要性，之后具体介绍了变压器绕组极性的测定方法，以使学生能正确判断单相变压器的同名端。三相变压器绕组的连接主要是以三相芯式变压器绕组的连接为例介绍三相绕组的首尾判别，具体介绍了交流法和直流法两种方法。会正确判别三相绕组的首尾端之后，介绍变压器连接组别的概念，它反映了变压器一、二次绕组接法和一、二次绕组对应线电动势（线电压）之间的相位关系。一次绕组采用三角形接法用D表示，采用星形接法用Y表示，采用星形接法有中线时用YN表示；二次绕组则分别用小写d、y和yn表示。一次、二次绕组不同的接法，形成了不同

11、的连接组别，也反映出不同的一次侧、二次侧的线电压之间的相位关系。为表示这种相位关系，国际上采用了时钟表示法的连接组标号予以区分：即把一次侧线电压相量作为长针，永远指向12点位置；相对应二次侧线电压相量作为短针，它指几点，连接组别的标号就是几。变压器的铭牌上记载了变压器的型号及各种额定的参数，这些参数是保证变压器安全、可靠、经济运行的主要依据，变压器在实际运行时，一般不允许超过额定值。5、教学建议重点要求学生掌握变压器的连接。6、学时分配课题一 单相变压器绕组的极性 2学时课题二 三相变压器绕组的连接及连接组别 2学时课题三 用交流法测定三相变压器绕组的极性 2学时课题四 电力变压器的铭牌参数

12、2学时单元总结 2学时单元测试 2学时第三单元 变压器并联运行、维护和检修1、教学内容三相变压器的并联运行变压器的维护与检修2、教学要求掌握变压器的并联运行的原因、条件和并联运行的接线。了解变压器运行中的日常维护方法，知道变压器的常见故障原因、处理方法和原则。3、重点和难点重点：三相变压器并联运行条件难点：变压器常见的故障4、教材分析通过三相变压器并联运行的原因引入变压器并联运行的条件，归纳为变比K相等、连接组别相同和短路阻抗相等。否则将造成变压器产生环流，不能合理分配负载等不良结果。变压器的维护和检修介绍了变压器运行中日常维护时需检查的项目以及一些特殊巡视检查项目。变压器的常见故障处理分析故

13、障产生的原因，再根据不同故障现象，进行正确的处理方法。5、教学建议重点要求学生掌握变压器的并联运行。6、学时分配课题一 三相变压器的并联运行 2学时课题二 变压器的维护及检修 2学时单元总结 2学时单元测试 2学时第四单元 特殊用途的变压器1、教学内容自耦变压器仪用变压器电焊变压器2、教学要求了解自耦变压器的工作原理和自耦变压器的运行特点。掌握仪用变压器的结构及使用注意事项。了解电焊变压器的结构特点、外特性及输出电流的调节方法。3、重点和难点重点：专用变压器的结构与运行特点及使用时应注意的事项。难点:电焊变压器的工作原理。4、教材分析本章介绍了其它三种用途的变压器即仪用变压器、电焊变压器和自耦

14、变压器的结构特点和工作原理。自耦变压器。着重分析了它的结构特点和其电流、功率的关系。自耦变压器的一次、二次绕组之间既有磁的联系，又有电的联系。根据这一特点，一方面从磁势平衡方程式得出了I=I2-I1=K-1I1的关系，当K接近于1时，I比I1要小得多，所以，在同容量的前提下，自耦变压器与普通变压器相比较，显示出省材、体积小、质量轻、效率高的优点。另一方面从视在功率传递的过程分析，自耦变压器能量从一次侧传递到二次侧有两种途径，一部分靠电磁感应传递；另一部分从电路直接输送，也暴露了它因有电的直接连接，二次侧可能产生高电压的缺点。仪用变压器主要介绍了电压互感器和电流互感器两个部分。教材首先说明了互感

15、器的作用。电流互感器一次侧的匝数很少，而且是串联在电路中，二次侧的匝数很多，所接的负载阻抗均很小，相当于短路运行状态，同时，一次侧的电流不受二次侧负载的影响。电压互感器实质上是一台降压变压器，它有更准确的变比，所接的负载阻抗均很大，相当于空载运行状态。其次分析了电流互感器和电压互感器的原理及选用，对电流互感器和电压互感器的使用注意事项列表进行了比较。电焊变压器是一种特殊的降压变压器，教材介绍了电焊变压器应满足弧焊过程中的工艺要求。同时还介绍了几种不同形式的电焊变压器，如可调电抗器的电焊变压器、磁分路动铁式电焊变压器、动圈式电焊变压器的特点。5、教学建议重点要求学生掌握自耦变压器和仪用变压器的原

16、理。6、学时分配课题一 自耦变压器 2学时课题二 仪用变压器 2学时课题三 电焊变压器 2学时单元总结 2学时单元测试 2学时第五单元 电动机的基础知识1、教学内容电动机的种类和用途异步电动机的结构异步电动机的工作原理电动机的铭牌和型号2、教学要求了解交流电动机的分类和用途，理解铭牌数据的意义。掌握旋转磁场的产生及三相异步电动机的工作原理。了解三相异步电动机的基本机构及其主要性能。掌握异步电动机的机械特性，理解转差率的意义。3、重点和难点重点：三相异步电动机的结构难点：三相异步电动机的工作原理、转速公式及应用4、教材分析电动机是工农业生产及家用电器中应用最为广泛的动力机械，它的作用是将电能转换

17、成机械能，本章内容分为二大部分，第一部分为入门知识，介绍电动机的种类和用途、三相异步电动机的结构、铭牌和型号，教学中应从应用、优越性等方面让学生体会“生活中的电动机”在现代生产、生活中的价值。第二部分为异步电动机的工作原理，是本章的重点和难点内容，而磁场对通电导线和通电线圈的作用是学习电动机的基础，旋转磁场的概念一定要重点讲透。5、教学建议重点要求学生掌握异步电机的工作原理，工作特性。6、学时分配课题一 电动机的种类和用途 2学时课题二 异步电动机的结构 2学时课题四 异步电动机的工作原理 2学时课题五 电动机的铭牌和型号 2学时单元总结 2学时单元测试 2学时第六单元 三相异步电动机的运行1

18、、教学内容三相异步电动机的启动三相异步电动机的调速三相异步电动机的反转与制动2、教学要求了解笼型转子异步电动机的启动方法和特点；熟悉绕线转子异步电动机的启动方法。了解三相异步电动机的各种调速方法及特点；清楚绕线转子异步电动机转子绕组串电阻调速时的特点。了解三相异步电动机反转和制动的实现方法、原理及其应用。3、重点和难点重点：掌握三相异步电机的启动、调速、反转、制动方法难点：掌握三相异步电机的启动、调速、反转、制动特点4、教材分析异步电动机有三种运行状态：发电机、电动机、电磁制动。异步电动机主要作电动机运行。为了保证电动机运行安全可靠，本章内容课题一至课题三为理论知识，分别介绍了三相异步电动机的

19、启动、调速、反转与制动的原理，方法及其应用，教学中应结合生活中的实例，如机床用冷却泵电动机的直接启动，搅拌机正向搅拌与反向出料所用电动机的正反转控制，电梯、吊车、卷扬机等升降机械用电动机的断电电磁抱闸制动方式，以此激发学生的学习兴趣，掌握电动机的工作原理和方法。5、教学建议重点要求学生掌握三相异步电机的启动、调速、反转、制动方法。6、学时分配课题一 三相异步电动机的启动 2学时课题二 三相异步电动机的调速 2学时课题三 三相异步电动机的反转与制动 2学时单元总结 2学时单元测试 2学时总复习1、教学内容第一单元和第二单元第三单元和第四单元第五单元和第六单元2、教学重点重点要求学生掌握变压器和三相异步