《電機(jī)與變壓器》教案

1、《電機(jī)與變壓器電機(jī)與變壓器》第四版教材教案第四版教材教案XX市XX學(xué)校XX教研室使用班級(jí)XX級(jí)X班XXX教室緒論緒論一電機(jī)在電能產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換中的作用電能在產(chǎn)生、傳輸、使用上擁有諸多的優(yōu)勢(shì)，這個(gè)過(guò)程中，電機(jī)起了關(guān)鍵性的作用。電動(dòng)機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能?，F(xiàn)代各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛應(yīng)用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。二、電能的產(chǎn)生發(fā)電機(jī)：其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能⑴火力發(fā)電：燃料的化學(xué)能→水和水蒸氣的內(nèi)能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能⑵水力發(fā)電：水的機(jī)械能→水輪

2、機(jī)的機(jī)械能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能⑶核能發(fā)電：核能→水和蒸汽的內(nèi)能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能三、變壓器在電能的傳輸中的作用1.減小輸電線電阻的方法來(lái)提高電能的傳輸效率，有色金屬消耗大，安全系數(shù)低。2.提高輸電電壓，有色金屬消耗小，輸電成本較低，安全系數(shù)高，故廣泛使用。四、電動(dòng)機(jī)在電能的使用上的優(yōu)點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、性能好、振動(dòng)小、噪音低、壽命長(zhǎng)、可靠性高、維護(hù)方便、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)。五、電機(jī)發(fā)展概況蒸汽機(jī)啟動(dòng)了18世紀(jì)第一

3、次產(chǎn)業(yè)革命以后19世紀(jì)末到20世紀(jì)上半葉電機(jī)又引發(fā)了第二次產(chǎn)業(yè)革命使人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代。20世紀(jì)下半葉的信息技術(shù)引發(fā)了第三次產(chǎn)業(yè)革命。發(fā)展趨勢(shì)：高密度、高效率、輕量化、低成本、寬調(diào)速。第一單元第一單元變壓器的分類、結(jié)構(gòu)和原理變壓器的分類、結(jié)構(gòu)和原理教學(xué)目的與要求：熟悉變壓器的分類、結(jié)構(gòu)、用途。掌握變壓器工作原理，理解變壓器空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)的目的、方法。教學(xué)重點(diǎn)：變壓器結(jié)構(gòu)、原理、阻抗變換、外特性、損耗與效率。教學(xué)難點(diǎn)：變壓器原理分

4、析、電壓方程式、效率分析。教學(xué)內(nèi)容與步驟：課題一變壓器的分類和用途變壓器是一種能夠改變交流電壓的設(shè)備。除了用于改變電壓之外，變壓器還用于變換交流電流、變換阻抗以及相位等。變壓器的種類很多，分類方法也很多。電壓在35kv及以下，容量在5～500kVA稱為小型變壓器，630～6300kVA稱為中型變壓器。2.大型變壓器。電壓在110kV及以下，容量為8000～63000kVA的變壓器。3.特大型變壓器。電壓在220kV及以上，容量為3

5、150kVA及以上的變壓器。按用途可以把變壓器分為1.電力變壓器：(1)升壓變壓器（2）降壓變壓器（3）配電變壓器（4）聯(lián)絡(luò)變壓器。（5）廠用或所用變壓器。2.儀用變壓器。諸如電流互感器、電壓互感器，作為測(cè)量和保護(hù)裝置。3.電爐變壓器。特點(diǎn)是輸出電壓低，限制短路狀態(tài)下的工作電流。4.試驗(yàn)變壓器。特點(diǎn)是輸出電壓很高，可以高達(dá)100萬(wàn)伏，而電流很小，用于電氣設(shè)備和絕緣材料的工頻耐壓試驗(yàn)。環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。這種方式若把油的循環(huán)速度比

6、自然對(duì)流時(shí)提高3倍，則變壓器可增加容量30%。三、變壓器的主要附件1.氣體繼電器（瓦斯繼電器）：裝在變壓器的油箱和儲(chǔ)油柜間的管道中，主要保護(hù)裝置。內(nèi)部有一個(gè)帶有水銀開(kāi)關(guān)的浮筒和一塊能帶動(dòng)水銀開(kāi)關(guān)的擋板。當(dāng)變壓器發(fā)生故障，產(chǎn)生的氣體聚集在氣體繼電器上部，油面下降，浮筒下沉，接通水銀開(kāi)關(guān)而發(fā)出信號(hào)；當(dāng)變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障，油流沖破擋板，擋板偏轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)一套機(jī)構(gòu)使另一水銀開(kāi)關(guān)接通，發(fā)出信號(hào)并跳閘。2.分接開(kāi)關(guān)：在電力系統(tǒng)，為了使變壓器的輸出電壓控

7、制在允許變化的范圍內(nèi)，變壓器的原邊繞組匝數(shù)要求在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因而原繞組一般備有抽頭，稱為分接頭。利用開(kāi)關(guān)與不同接頭連接，可改變?cè)@組的匝數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。分接開(kāi)關(guān)分為有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)和無(wú)載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)。3.絕緣套管：裝在變壓器的油箱蓋上作用是把線圈引線端頭從油箱中引出，并使引線與油箱絕緣。電壓低于1KV采用瓷質(zhì)絕緣套管，電壓在1035KV采用充氣或充油套管，電壓高于110KV采用電容式套管。4.安全氣道（防爆管）：裝在油箱頂蓋

8、上，保護(hù)設(shè)備，防止出現(xiàn)故障時(shí)損壞油箱。當(dāng)變壓器發(fā)生故障而產(chǎn)生大量氣體時(shí)，油箱內(nèi)的壓強(qiáng)增大，氣體和油將沖破防爆膜向外噴出，避免油箱爆裂。5.測(cè)溫裝置：監(jiān)測(cè)變壓器的油面溫度。小型的油浸式變壓器用水銀溫度計(jì)，較大的變壓器用壓力式溫度計(jì)。課題三變壓器的原理變壓器空載運(yùn)行指變壓器一次繞組接額定頻率、額定電壓的交流電源，二次繞組開(kāi)路的運(yùn)行狀態(tài)。一、變壓器的空載運(yùn)行1.理想變壓器的空載運(yùn)行空載電流還建立空載磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生交變的磁通鐵心磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空

9、氣磁導(dǎo)率，絕大部分磁通沿鐵心閉合，同時(shí)交鏈一、二次繞組，稱為主磁通Φ。另外有很少一部分磁通只交鏈一次繞組，主要沿非鐵磁材料閉合，稱為一次繞組的漏磁通空載運(yùn)行時(shí)，一次繞組所接電源為額定頻率、額定電壓的正弦交流電，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說(shuō)明其基本工作原理:當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓1時(shí)，流過(guò)電流1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)

10、電勢(shì)1，2，感應(yīng)電勢(shì)式E=4.44fNm式中：E感應(yīng)電勢(shì)有效值f頻率N匝數(shù)m主磁通最大值.不計(jì)一次、二次繞組的電阻和鐵耗，其間耦合系數(shù)K=1的變壓器稱之為理想變壓器描述理想變壓器的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為e1(t)=N1dφdtdte2(t)=N2dφdt若一次、二次繞組的電壓、電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值均按正弦規(guī)律變化，則有不計(jì)鐵心損失，根據(jù)能量守恒原理可得由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關(guān)系K=N1N2，稱為匝比（亦稱電壓比）。2.實(shí)際變壓器