变压器的工作原理

课 题 授课日期 教 学 目 标 教学重点 和 难 点 学 情 分 析 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。 变压器的工作原理 授课时数 总课时数 课型 教具使用 新授 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。 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。 变压器的工作原理 一、变压器的工作原理 板 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。 书 1．变换交流电压2．变换交流电流U1N1K U2N2I1N21 I2N1K2设 计 N123．变换交流阻抗Z1NZ2KZ2 2 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）

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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 E1N1N ， E22tt由此得 E1N1 E2N2 图变压器空载运行原理图 忽略线圈内阻得 U1N1K U2N2高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）

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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。 如果N1 < N2，K < 1，电压上升，称为升压变压器。 如果N1 > N2，K >1，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 U1I1 cos1= U2I2 cos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 = U2I2 I1N21 I2N1K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 高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）

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Z1N1NU2 ， I12I2代入，得 N2N1U1 I1将U1N1U2Z1NI 22因为 U2Z2 I222N12所以 Z1NZ2KZ222 可见，次级接上负载|Z2|时，相当于电源接上阻抗为K|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 I2U21102Α Z255 【例】有一电压比为220/110 V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。 初级电流 KN1U12202Α N2U2110I1I221Α K2高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）

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输入阻抗 Z1U1220220 I11N1U12202 N2U2110解2：变压比 K 输入阻抗 N12Z1NZ2KZ2455220 22 【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 解:负载电阻 R2 = 150 ，变压器的输入电阻R1 = R0 = 600 ，则变比应为 KN1N2R16002 R2150初、次级电流分别为 I1E10.83103A0.83mAR0R1600600NI21I120.831.66mAN2 高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）

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二、 变压器的外特性和电压变化率 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： UU2NU2100% U2N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 P247 1/2/3