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第七章 变压器
7.1 变压器的构造 & 7.2 变压器的工作原理
一、教学目标
1、了解变压器的构造、分类、额定值及使用注意事项。
2、理解变压器的工作原理，了解变压器的用途。
二、教学重点、难点分析
重点：
1、理解变压器的工作原理。
2、知识点：电压变换、电流变换、阻抗变换、电压平衡方程。
难点：
1、理解变压器的工作原理。
三、教具
可拆变压器、学生电源、演示电流表等。
电化教学设备。
四、教学方法
讲授法(以启示讲解为主)，多媒体课件。
五、教学过程
Ⅰ.知识回顾
产生电磁感应现象的条件。
2、法拉第电磁感应定律。
II.新课
一、变压器的构造
1、变压器的分类
1）按用途分：电力变压器、专用电源变压器、调压变压器、测量变压器、隔离变压器。
2）按结构分：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器已经自耦变压器。
3）按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。
2、变压器的构造
基本构造：由铁心和绕组构成。
铁心是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成，以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式和壳式两种，如图1(a)、(b)所示。
线圈是变压器的电路部分，是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组)，和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。
3、额定值及使用注意事项
1）额定值
①额定容量——变压器二次绕组输出的最大视在功率。其大小为副边额定电流的乘积，一般以千伏安表示。
②原边额定电压——接到变压器一次绕组上的最大正常工作电压。
③二次绕组额定电压——当变压器的一次绕组接上额定电压时，二次绕组接上额定负载时的输出电压。
2）使用注意事项
①分清一次绕组、二次绕组，按额定电压正确安装，防止损坏绝缘或过载。
②防止变压器绕组短路，烧毁变压器。
③工作温度不能过高，电力变压器要有良好的绝缘。
二、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2所示。
1、变压器的空载运行和变压比
如图2所示，设原线圈匝数为N1，端电压为U1；副线圈匝数为N2，端电压为U2。则，原、副线圈（一次、二次绕组）电压之比等于匝数比，即
（式7－1）
n叫做变压器的变压比或变化。
注意：上式在推导过程中，忽略了变压器原、副线圈的内阻，所以上式为理想变压器的电压变换关系。
2、变压器的负载运行和变流比
在图2的副线圈端加上负载|Z2|，流过负载的电流为I2,分析理想变压器原线圈、副线圈的电流关系。
将变压器视为理想变压器，其内部不消耗功率，输入变压器的功率全部消耗在负载上，即
将上式变形带入（式7－1），可得理想变压器电流变换关系
（式7－2）
3、变压器得阻抗变换作用
设变压器初级输入阻抗为|Z1|，次级负载阻抗为|Z2|，则
将代入，得
因为
所以
即 （式7－3）
可见，次级接上负载|Z2|时，相当于电源接上阻抗为n2|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。
III.例题讲解，巩固练习
【例题1】,【例题2】略(见教材§7-2例题1,例题2)。
【例题3】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。
解1：次级电流
初级电流
输入阻抗
解2：变压比
输入阻抗
IV.小结
1、变压器的基本构造：由铁心和绕组构成。
2、理想变压器的电压、电流、阻抗变换关系。
电压变换关系 电压变换关系 阻抗变换关系
V. 作业
略。

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