变压器的应用教案

课题：变压器的应用课型：讲授教学目的要求：1、掌握变压器在电压变换方面的应用：自耦变压器、电压互感器。2电流。3了解变压器阻抗变换方面的应用。教学重点、难点：教学重点：变压器的电压变换和电流变化及其应用。教学难点：变压器空载运行和电压变换，负载运行与电流变换。教学分析：本次课通过对变压器空载运行时，原副线圈中感应电动势的分析得出变压器的变压比概复习、提问：1、变压器工作原理是什么？2、变压器的额定值有哪些，其关系是怎样的？教学过程：上节课讲述了变压器的工作原理和有关磁路方面的概念。今天我们来看看变压器有哪些应用。一、空载运行和电压变换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N NE 1 ， E 21 t 2 t由此得

E NE1N12 2

图1变压器空载运行原理图忽略线圈内阻得

U NU1N1K2 2上式中KN1<N2，K<1变压器。如果N1>N2，K>1，电压下降，称为降压变压器。应用实例：1、自耦变压器实验室中常用的调压器就是一种可改变副绕组匝数的自耦变压器符号 (b)外形 (c)实际电图2自耦变压器原副边电压之比是：2、电压互感器构造 (b)接线图图3 电压互感器电压互感器属于仪用互感器的一种，它的优点是：⑴使测量仪表与高压电路分开，以保证工作安全。⑵扩大测量仪表的量程。注意点：人身安全。35千伏及以下路中切断。二、负载运行和电流变换L负载运行：变压器的原绕组接电压U1，副绕组接负载Z这种运行状态称为负载运行。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LUIcos =UI11 1 22

cos2式中cos1——原线圈电路的功率因数；cos2——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UI=UI11 22I N 1I1N2K2 11、电流互感器：I由于 I1

NN K12NN K12 K1i（a）构造 (b)接线图图4 电流互感器2流比）2所以 I=KI1 i2为了安全起见应采取：电流互感器副线圈的一端和铁壳必须接地。使用电流互感器时，副绕组电路是不允许断开的。电流互感器二次侧不许开路运行。接在电流互感器副线圈上的仪表线圈的阻抗很2、钳形电流表图5 钳表原理图三．阻抗变换设变压器初级输入阻抗为|Z

1|，次级负载阻抗为|Z

|，则Z212

UI1将U 1

N1U，IN 2 12

NN 2IN21

代入，得

1N 2U Z1N1 I 2 2因为U因为2ZI 22N 1 所以 Z 11 2

Z K2Z2 2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。应用：阻抗匹配在电子电路中，为了提高信号的传输功率和效率，常用变压器将负载阻抗变换为适当的数值，以取得最大的传输功率和效率，这种做法称为阻抗匹配变压器电路等效电路图6 变压器的阻抗变换作用四、例题：1220/110V55的电阻，求变压器初级的输入阻抗。解1：次级电流 I U2 Z2

11055

2Α初级电流 K

N U N1U1110

2Α2 2I 2I 2 1Α1 K 2U 220输入阻抗 Z 1

I1 11

220解2：变压比 K

N U 220N1U111022 2N 2输入阻抗

Z 11 21

Z K2Z 4552202 22】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7?图7解:负载电阻R2=150，变压器的输入电阻R1=R0=600，则变比应为初、次级电流分别为

NKN12

R 600R1 1502R2I E1 RR0

1600N

0.83103A0.83mA2I N1I120.831.66mA223]已知一变压器N=800，N=200，U=220V，I=8A，负载为纯电阻，忽略变压器的漏磁1 2 1 2和损耗，求变压器的副边电压U，原边电流I，输入、输出功率。2 1解： 变压比 K=N/N=800/200=41 2副边电压 U=U/K=220/4=55V2 1原边电流 I=I/K=8/4=2A1 2输入功率 S=UI=440V·A1 11输出功率 S=UI=440V·A2 22可见当变压器的功率损耗忽略不计时，它的输入功率与输出功率相等，这是符合能量守恒定律的。4]8E=120V，内阻R=800，负载电阻R8。0 L试求：如图8(a)所示，信号源输出多大功率？负载电阻R吸收多大功率？信号源的效率多L大？若要信号源输给负载的功率达到最大，负载电阻应等于信号源内阻。今用变压器进行率多大？此时信号源的效率又为多少？(a)负载与信号源直接相连 (b)变压器进行阻抗变换图8 例4的电路解（1）由图8可得信号源的输出功率PIEi

ERR0

E

E2RR0

1202800

17.8W负载吸收的功率

120

0.176WPI2R

E 2

8LRR RL 8008P0效率=Pi

0.L617.8

9（2）如图8所示，变压器把负载RL变换为等效电阻RR 800L 0变压器的匝数比应为RLRLRL8008N1 2

10这时信号源输出功率为：E2 1202P i R RO L

1600