变压器原理教学

变压器原理教学（精选6篇）

变压器原理教学 第1篇

保护原理 3.1差动保护 3.1.1 启动元件

保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。各保护CPU的启动元件相互独立，且基本相同。

启动元件包括差流突变量启动元件、差流越限启动元件。任一启动元件动作则保护启动。a)差电流突变量启动元件的判据为： | iφ(t)-2iφ(t-T)+iφ(t-2T)|>0.5Icd ； 其中：φ为a,b,c三种相别； Icd为差动保护动作定值；

当任一差电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。

b)差流越限启动元件是为了防止经大电阻故障时差电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在差动电流大于差流越限启动门坎并持续5ms后启动。差流越限启动门坎为差动动作定值的80%。

3.1.2 差动电流速断保护元件

本元件是为了在变压器区内严重性故障时快速跳开变压器各侧开关，其动作判据为：

Id >Isd

其中：Id为变压器差动电流 Isd为差动电流速断保护定值 3.1.3 二次谐波制动元件

本元件是为了在变压器空投时防止励磁涌流引起差动保护误动, 其动作判据为：

I ⑵>Id * XB 2；

其中：I⑵为差动电流中的二次谐波含量； Id为变压器差动电流；

XB2为差动保护二次谐波制动系数； 3.1.4 波形对称判别元件

本元件采用波形对称算法，将变压器空载合闸时产生的励磁涌流与故障电流分开。当变压器空载合闸至内部故障或外部故障切除转化为内部故障时，本保护能瞬时动作。本保护原理已申请国家专利，专利号为ZL-95-1-12781.0。

3.1.5 比率制动元件

本元件是为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用,同时在内部故障时有较高的灵敏度，其动作判据为：

Icdd =|I1+I2+I3|；

Izdd =max(|I1|,|I2|,|I3|)；

Icdd≥Icd 并且Izdd<=Izd 或3Izd>Izdd>Izd，Icdd-Icd≥K1*(Izdd-Izd)或Izdd>3Izd，Icdd-Icd-K1*2Izd≥K2*(Izdd-3Izd)其中： I1为I侧电流； I2为II侧电流；

I3为III侧电流； Icd为差动保护电流定值；

Icdd为变压器差动电流； Izdd为变压器差动保护制动电流，Izd为差动保护比率制动拐点电流定值, 软件设定为高压侧额定电流值；

K1,K2为比率制动的制动系数，软件设定为K1=0.5,K2=0.7； 3.1.6 TA回路异常判别元件

本元件是为了变压器在正常运行时判别TA回路状况，发现异常情况发告警信号，并可由控制字投退来决定是否闭锁差动保护。其动作判据为：

(1)|⊿iφ|≥0.1In且|IH|<|IQ|；(2)相电流≤IWI且ID≥IWI ；

(3)本侧|Ia+Ib+Ic|≥IWI（仅对TA为Y形接线方式）；(4)max(Ida,Idb,Idc)> IWI(5)max(Ida,Idb,Idc)>0.577Icd 其中：⊿iφ为相电流突变量 Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值； Icd 为差动保护电流定值 In 为额定电流 IQ 前一次测量电流 IH 当前测量电流

ID 无流相的差动电流 IWI无电流门槛值，取0.04倍的TA额定电流；

以上条件同时满足(1)、（2）、（3）、（4）判TA断线，仅条件（5）满足，判为差流越限。3.1.7 变压器各侧电流相位补偿元件

变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性以母线侧为极性端。

变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用Y->Δ变化调整差流平衡。对于Y0/Δ-11的接线，其校正方法如下：

Ia’=(IA-IB)/ ；Ib’=(IB-IC)/ ；Ic’=(IC-IA)/ ；

如有其它接线方式，请在定货合同或技术协议中特别说明。3.1.8 过负荷监测元件

本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器各侧的三相电流。动作判据为： max(Ia,Ib,Ic)>Igfh；

其中: Ia、Ib、Ic为变压器各侧三相电流； Igfh为变压器过负荷电流定值； 3.1.9 过负荷启动冷却器元件

本保护反应变压器的负荷情况，监测变压器高压侧三相电流。动作判据为： max(Iah，Ibh，Ich)>ITFH；

其中: Iah、Ibh、Ich为变压器高压侧三相电流；

ITFH为变压器过负荷启动冷却器元件电流定值； 3.1.10 过负荷闭锁调压元件 本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器高压侧三相电流。动作判据为： max(Ia，Ib，Ic)>ITY；

其中: Ia，Ib，Ic为变压器高压侧三相电流； ITY为变压器过负荷闭锁调压元件电流定值。3.2 非电量保护

本保护完全独立于电气保护，仅反应变压器本体开关量输入信号，驱动相应的出口继电器和信号继电器，为本体保护提供跳闸功能和信号指示。

本非电量保护可选择信息上传功能，如非电量信息需通过通讯上传，请在保护技术协议或合同中说明。3.3 断路器保护装置（PST-1206B）

本保护装置共有断路器失灵电流判别、断路器非全相保护和变压器冷却器全停延时回路。断路器失灵电流判别元件为断路器失灵保护提供电流判别。延时元件为非电量保护提供计时功能。3.3.1 断路器失灵电流启动回路

按照25条反措要求，采用相电流、自产零序电流和负序电流元件判别断路器的失灵，第一时限解锁母差保护的复合电压元件，第二时限启动母差保护的断路器失灵回路。

3.3.2 断路器非全相保护

本保护只用于220KV侧分相跳闸的断路器；检测断路器的位置接点、自产零序电流和负序电流元件确定断路器的运行状态，延时跳被保护的断路器，并不启动本断路器的失灵保护。

本保护包括以下元件： 1)过流元件，动作判据为：

3I0 >Ifqx ； I2 >I2dz ；

其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流，3I0=Ia+Ib+Ic； I2 为负序电流；

Ifqx为零序过流的电流定值； I2dz为负序过流的电流定值； 2)断路器位置节点检测元件 3.3.3 变压器冷却器全停延时回路

在变压器非电量保护中，冷却器全停保护在原有可直跳基础上增加保护逻辑，其动作逻辑为变压器冷却器全停接点和变压器油温高接点作为开入量(强电开入)，变压器冷却器全停接点动作启动时间继电器，时间继电器动作且变压器油温高接点动作(与门)启动出口跳闸。变压器冷却器全停保护逻辑中是否经油温高闭锁可由控制字选择，变压器冷却器全停保护是否投入可采用投退控制字选择。

3.4 后备保护

3.4.1 复合电压闭锁（方向）过流保护

本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用90°接线，本侧TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：

1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab,Ubc,Uca)Ufx； 以上两个条件为“或”的关系；

其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值；

2)功率方向元件，电压电流取自本侧的TV和TA，TA的正极性端指向母线，动作判据为： a)若方向由复压方向投退控制字选择为“0”时，方向指向变压器：

Uab～Ic Ubc～Ia Uca～Ib三个夹角（电流落后电压时角度为正），其中任一个满足式 45°>б>-135°最大灵敏角为-45°，动作特性为：

b)若方向由控制字选择为“1”时，方向指向系统（母线），则动作区与正向相反。c)若方向由控制字选择为“2”时，表示方向元件退出，本保护变为复合电压闭锁过流保护。

3)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为： Ia>Ifgl； Ib>Ifgl； Ic>Ifgl； 其中：Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；

说明： 220kV侧复合电压方向过流保护，方向朝向变压器，以较短时限动作断开变压器110kV断路器；以较长时限动作断开变压器各侧断路器。

110kV侧复合电压方向过流保护，方向朝110kV母线，以较短时限动作断开110kV母联或母分断路器；以较长时限动作断开变压器本侧断路器。

35（10）kV侧复合电压方向过流保护，方向朝35kV母线，第一时限动作断开35kV母分断路器；第二时限动作断开变压器本侧断路器；第三时限动作断开变压器各侧断路器；

各侧复合电压方向过流保护方向元件的指向、方向元件的投入退出可通过控制字选择； 当发生TV断线时，方向元件退出，闭锁复合电压方向过流保护；

3.4.2 复合电压闭锁过流保护

本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件：

1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ； 以上两个条件为“或”的关系；

其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值； 2)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为：

Ia>Ifgl ； Ib>Ifgl ； Ic>Ifgl ； 以上三个条件为“或”的关系，其中： Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；

说明：220KV侧复合电压过流保护：动作断开变压器各侧断路器。

110KV侧复合电压过流保护：第一时限动作断开变压器本侧母联或分段断路器；

第一时限动作断开变压器本侧断路器 3.4.3 零序（方向）过流保护 本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用0°接线，电压电流取自本侧的TV和TA。TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：

1）零序过流元件，动作判据为： 3I0 >I0gl ；

其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流 3I0=Ia+Ib+Ic

I0gl为零序过流的电流定值； 2)零序功率方向元件，动作判据为：

3U0～3I0夹角δ（电流落后电压时角度为正，3U0>1V）

-195°>δ>-15° 其中：

3U0为三相电压Ua，Ub，Uc在软件中和成的零序电压，3U0=Ua+Ub+Uc。

最大灵敏角为-105°，动作特性为：

当零序功率方向选择控制字=“0”时，零序功率方向指向变压器，保护动作区-15°>б>-195°，最大灵敏角为-105°；

当零序功率方向选择控制字=“1”时，零序功率方向指向系统（母线），保护动作区165°>б>-15°，最大灵敏角为75°； 当零序功率方向选择控制字=“2”时，零序功率方向元件退出。

说明：220KV侧装设两段式零序方向电流保护，方向指向变压器，每段的第一时限跳变压器110kV断路器；第二时限跳变压器各侧断路器。

110kV侧装设两段式方向零序电流保护，方向指向110kV母线，每段的第一时限跳110kV母联或母分断路器；第二时限跳变压器本侧断路器。

3.4.4 零序过流保护

本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件： 1)零序过流元件，动作判据为： 3I0 >I0gl ；

其中：3I0为零序电流，取自本侧TA。I0gl为零序过流的电流定值；

说明：零序电流保护，跳变压器各侧断路器。

3.4.5 间隙零序保护

本保护反应变压器间隙电压和间隙击穿的零序电流，可作为变压器的后备保护。保护包括以下元件： 1)间隙零序过压元件，动作判据为： 3U0 >U0L ；

其中：3U0为零序电压，取自本侧零序TV； U0L为间隙零序过压的电压定值； 2)间隙零序过流元件，动作判据为： 3I0g >Iggl ；

其中：3I0g为间隙零序电流，取自本侧中性点间隙TA； Iggl为间隙零序过流的电流定值；

说明：间隙零序保护的过压元件和过流元件各带时间元件，保护动作跳变压器各侧断路器。

3.4.6 公共绕组零序过流保护

本保护反应自藕变压器中性点电流，本保护包括以下元件： 公共绕组零序过流元件，动作判据为： Izxd >Iz ；

其中：Izxd为公共绕组自产零序电流，取自本侧公共绕组TA； Izxd=Ia+Ib+Ic，Ia、Ib、Ic为公共绕组三相电流； Iz为公共绕组零序过流的电流定值；

说明：公共绕组零序过流保护，保护动作跳变压器各侧断路器。

3.4.7 公共绕组复压过流保护

本保护作为变压器的总后备保护。本保护包括以下元件：

1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ； 以上两个条件为“或”的关系；

其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值； 2)过流元件，电流取自公共绕组的TA。动作判据为：

Ia>Ifgl ； Ib>Ifgl ； Ic>Ifgl ； 以上三个条件为“或”的关系，其中： Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；

说明：公共绕组复压过流保护：动作断开变压器各侧断路器。

3.4.8 公共绕组过负荷保护

本保护仅反应自藕变压器公共绕组情况，仅监测公共绕组A相电流。动作判据为： Ia >Igfh ；

其中: Ia为公共绕组A相电流；Igfh为变压器公共绕组过负荷电流定值； 3.4.9 TV回路异常判别元件

本元件仅在保护正常运行时投入；当保护启动后，退出本元件。动作判据为： 1)U2>8V；

2)min(Uab,Ubc,Uca)<70V； 3)U1<4V；

U1、U2分别为本侧的正序电压和负序电压。满足条件1）、2）判为TV断线，满足3）判为TV三相失压。

变压器原理教学 第2篇

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

一、变压器的制作原理：

在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。

二、分类

按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。

按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。

按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。

按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

三、电源变压器的特性参数

工作频率

变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。

额定功率

在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。额定电压

指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。

电压比

指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。空载电流

变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。

空载损耗

指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。

效率

指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。

绝缘电阻

表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

四、音频变压器和高频变压器特性参数

频率响应

指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。

通频带

如果变压器在中间频率的输出电压为U0，当输出电压（输入电压保持不变）下降到0.707U0时的频率范围，称为变压器的通频带B。

初、次级阻抗比

变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配，则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下，变压器工作在最佳状态，传输效率最高。

五、低频变压器的技术参数

对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能。对于一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。

电压比：

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2>N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2

式中n 称为电压比(圈数比)。当n<1 时，则N1>N2，V1>V2，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器。

变压器的效率：

在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即 式中η 为变压器的效率；P1 为输入功率，P2 为输出功率。

当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时，效率η 等于100%，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。

变压器的铁损包括两个方面。一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时。铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。

变压器结构及工作原理浅析 第3篇

变压器是一种常见的电气设备,可用于将某一电压值的交流电变换为同频率的另一电压值的交流电。除变换电压外,它还可以变换电流和变换阻抗。变压器在国民经济的很多领域有着非常广泛的应用。

1 变压器的结构

变压器的型式多种多样,但它们的基本结构是相同的,都由铁芯和绕在铁芯上的绕组所组成。根据铁芯和绕组的相对位置不同,变压器可以分为芯式和壳式2种。

芯式变压器的结构和外形如图1所示。其特点是铁芯1在绕组(低压绕组2和高压绕组3)里面,即绕组包围铁芯。芯式变压器结构简单,用铁量少,绕组的安装和绝缘比较容易实现。容量较大的单相变压器和三相电力变压器都采用这种结构。

1铁芯2低压绕组3高压绕组

壳式变压器的结构和外形如图2所示。其特点是绕组(低压绕组2和高压绕组3)在铁芯1里面,即铁芯包围绕组。壳式变压器用铜量少,散热比较容易,而且可以不要专门的变压器外壳。容量较小的单相变压器和某些特殊用途的变压器采用这种结构。

1铁芯2低压绕组3高压绕组

变压器的铁芯用于构成磁路。为了提高导磁能力,降低损耗,变压器的铁芯通常是用表面涂有绝缘漆膜,厚度为0.22 mm、0.27 mm、0.35 mm及0.5 mm的硅钢片叠装而成。变压器的绕组又称线圈,由绝缘导线绕制而成,是变压器导电的部分。变压器的绕组有一次绕组和二次绕组。与电源相连的称为一次绕组,与负载相连的称为二次绕组。变压器的绕组多制成圆筒形。为了加强绕组之间的磁耦合,通常将高、低压绕组装在同一个铁芯柱上,一般是低压绕组靠近铁芯放置,以便与铁芯绝缘,高压绕组则同心地套在低压绕组的外侧。

变压器除了铁芯和绕组2个主要部分之外,还有一些其他装置和附件。例如,在电力变压器中,有用于变压器身散热的油箱(变压器的铁芯和绕组都浸在装有变压器油的油箱中,这种冷却方式叫油浸式)、油管(散热用)、油枕(储油柜),有用于使带电引线与油箱之间可靠绝缘的绝缘套管,以及用于观测变压器油面高度的油位表和油面温度的温度表等。

2 变压器的工作原理

首先讨论变压器的基本工作原理,如图3所示。图中N1、N2为一次绕组和二次绕组的匝数,为了便于分析,在此将一次、二级绕组分别画在2个铁芯柱上。当一次绕组接入交流电压U1时,一次绕组中便有交流电流I1通过,并在磁动势N1I1作用下产生交变磁通。磁通的绝大部分通过铁芯而闭合,称为主磁通,用Φ表示。由于主磁通同时与一次、二次绕组相连,因此当主磁通交变在一次绕组中产生感应电动势e1时,也会在二次绕组中产生感应电动势e2。如果二次绕组接有负载,便有电流I2流过负载,并向负载输出电功率。在此,负载上的电流和功率是通过变压器铁芯中的交变磁通,利用电磁感应作用,从一次绕组传送到二次绕组的,这就是变压器的基本工作原理。

2.1 电压变换

根据电磁感应定律,设主磁通Φ=Φmsinωt,则:

它们的有效值:

由于漏磁通Φδ1和Φδ2是经过空气隙的,因此Φδ1、Φδ2分别与电流I1、I2成正比,其作用可用电感来表示,故漏磁感应电动势:

当变压器空载时,为二次绕组的空载电压)。由于此时一次绕组上的阻抗压降很小(约占U1的0.01%～0.25%),可以忽略不计,故U1≈-E1。因此空载时一次、二次绕组电压有效值之比:

式中,K为变压器的变比。

式(7)说明,空载时变压器一次、二次绕组电压之比近似等于它们的匝数之比。这就是变压器的电压变换关系。变比K是变压器的一个重要参数,它可由变压器的铭牌数据求得,数值上等于一次、二次绕组的额定电压之比。例如,6 000/230 V的单相变压器,K=26。这里分子的6 000 V为一次绕组的额定电压U1N,分母的230 V为二次绕组的额定电压U2N。在变压器中,通常二次绕组的额定电压是指在一次绕组加上额定电压时,二次绕组的空载电压。

2.2 电流变换

如上所述,由于变压器绕组的阻抗压降很小,可以忽略不计,因此:

式(8)说明,在电源电压U1和频率f不变时,感应电动势E1和主磁通的最大值Φm,也近似不变。Φm不变则意味着产生主磁通的磁动势不变。因为变压器空载时产生主磁通的磁动势为N1I0(I0为空载电流),负载时产生主磁通的磁动势为N1I1+N2I2,故:

N1I1+N2I2=N1 I0或N1I1+N2I2=N1I0 (9)因为变压器的空载电流I0很小(约为I1N的1%～3%),因

此一般可以认为:

式(10)说明,二次绕组磁动势与一次绕组磁动势相位近似相反,对主磁通是起去磁作用的。由式(10)可得变压器一次、二次电流有效值之比:

即变压器一次、二次电流有效值之比近似等于它们匝数比的倒数,这就是变压器的电流变换关系。

3 结语

企业在电力系统管理工作中都将变压器稳定运行和延长其使用寿命作为重要的日常工作和研究课题。本文对变压器的结构和工作原理进行了介绍,以期使相关人士掌握变压器变电压、变电流的原理,学会正确使用各种变压器。

摘要：介绍了变压器的结构和工作原理,以期对正确应用变压器有一定的指导意义。

关键词：变压器,结构,工作原理

参考文献

变压器原理真题解析 第4篇

摘要：高考中对变压器原理的考查，频率高，模型灵活。以高考真题为例，解析变压原理的本质。掌握变压器物理量之间的基本关系及决定关系，就可以不变应万变。

关键词：高考 变压器原理 基本关系式 决定关系

【分类号】G633.7

从近几年高考试题来看，高考对交变电流内容的考查主要集中在交变电流的有效值、瞬时值，变压器的原理及应用方面。对变压器原理的考查模型灵活，但只要掌握变压器变压的实质，所有问题迎刃而解。下面以高考题为例，进行分析。

例题1.（2014·全国卷Ⅱ）如图1所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表○A 接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则（ ）

A.Uab∶Ucd=n1∶n2

B.增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小

C.负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大

D.将二极管短路，电流表的读数加倍

[思路点拨]

（1）副线圈两端的电压U2与cd两端的电压Ucd是否相等？为什么？

提示：由于二极管的单向导电性，所以U2≠Ucd。

（2）当负载R变化时，原线圈中的电流和电压是否发生变化？为什么？

提示：由于输入电压U1决定输出电压U2，所以不论负载如何变化，U1、U2均不变；由于输出电流I2决定输入电流I1，所以负载变化，I1发生变化。

[解析] 根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题。变压器的变压比U1U2=n1n2，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压。U1=Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误。增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入=P出，且P入=I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确。c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Uab不变，选项C错误。根据变压器上的能量关系有E输入=E輸出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T=U2R·T2+0（U为副线圈两端的电压），二极管短路时有UabI2T=U2RT，由以上两式得I2=2I1，选项D正确。

例题2. （2012·全国卷）自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图10?2?15所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上。当变压

器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为（ ）

A.380 V和5.3 A B.380 V和9.1 A

C.240 V和5.3 A D.240 V和9.1 A

[解析] 对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1=PU1=2 000220A≈9.1 A，负载两端电压即为副线圈电压，由U1n1=U2n2，即2201 100=U21 900，可得U2=380 V，故B对。

通过解析可以看出，只要掌握理想变压器的原理即：

1.基本关系

（1）无漏磁，故原、副线圈中的Φ、ΔΦΔt相同。

（2）线圈无电阻，因此无电压降，U=E=nΔΦΔt。

（3）根据Un=ΔΦΔt得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都成立，则有U1n1=U2n2=U3n3=…。

（4）无电能损失，因此P入=P出，无论副线圈是一个还是多个，总有U1I1=U2I2+U3I3+…将电压关系代入可得n1I1=n2I2+n3I3+…。

2.基本关系式中物理量之间的决定关系

（1）电压决定关系：输入电压U1决定输出电压U2，这是因为输出电压U2=n2n1U1，当U1不变时，不论负载电阻R变化与否，U2不会改变。

（2）电流决定关系：输出电流I2决定输入电流I1。

（3）功率决定关系：输出功率P2决定输入功率P1。

（4）频率关系：原、副线圈中电流的频率相同。

就可以不变应万变。

参考文献：

【1】用原理解决变压问题，大观周刊，2012年47期，作者：程飞云。

【2】变压器模型试题构思，考试：高考理科版，2010年05期，作者：王胜利。

三相变压器工作原理 第5篇

用三只单相变压器或如图的三相变压器来完成.三相变压器的工作原理和单相变压器是的.

在三相变压器中每一芯柱均绕有原绕组和副绕组相当于一只单相变压器.三相变压器高压绕组的始端常用ABC末端用XYZ来表示.低压绕组则用 abc和xyz来表示.高低压绕组分别接成星形或三角行.在低压绕组输出为低电压大电流的三相变压器中(例如电镀变压器)减少低压绕组的导线面积低压绕组亦有采用六相星行或六相反星行接法

《变压器原理与结构》说课稿 第6篇

摘 要：本文对“变压器原理与结构”从教学大纲、教学重难点、教学方法以及教学过程进行了详细阐述，为一线机电机械教学开展专业课程教学提供对比参照，抛砖引玉，促进教学质量的提高。

关键词：变压器 机电机械专业 技工院校 说课稿

一、说教材

“变压器原理与结构”一课是陈小虎主编、高等教育出版社出版的《电机与变压器》第五章第一节的内容。该门教材是国家高职院校“十五”规划教材，实践性强，通俗易懂。

1.教学大纲

根据电机与电压器课程的教学计划要求，该课教学的主要内容是有关变压器原理与结构的，即要求学生理解变压器的工作原理、变压器的内部结构以及工作效率等。

2.教学重点、教学难点以及突破方法

本节课的教学重点为：在电压器工作过程中，采用一次绕组方式与二次绕组方式时电压的比值等于它们之间线圈匝数的比值。

本节课的教学难点为：怎样利用本节课学到的知识解决实际问题，即教会学生怎样进行解题。为了突破难点，本节课选择幻灯片演示四道题目，并且给出解题过程。通常采用多媒体教学法(说教学过程中会详细说明准备过程)。

3.教学目标

第一，知识目标方面。本节课要求学生了解变压器的工作原理，掌握变压器的基本结构，会利用所学知识解决实际问题。

第二，素质目标方面。本节课着重于培养学生的独立自主能力，促进学生分析问题和解决问题能力的提高。

第三，情感目标方面。本节课着重于提升学生学习的积极性、师生关系的和谐性以及促进学生课后自习习惯的养成等。

二、说教法和学法

1.学情分析

笔者传授该课程的对象是技工院校机电机械专业大二的学生。这些学生已经具备一定的电工和电子基础知识，为该课程的学习奠定了坚实的基础。但是由于技工院校学生基础比较差，学习主动性比较低，他们不喜欢抽象式教条，喜欢直观形象的教学模式。

2.教法

本节课应该始终贯彻以学生为主、教师为辅的原则，让学生主动学练，激发学生学习兴趣，从而提高教学效果。为此本课可以采用的`教法主要有：使用案例教学法，使学生更加明白变压器的工作原理;使用实物教学法，使学生能够掌握变压器的内部结构;使用多媒体教学法，向学生演示题目以及解题过程，提高学生利用所学知识解决实际问题的能力，并且能够节省时间，提高教学效果和教学质量。

3.学法

提问法：教师向学生提出几个与教学重点和难点紧密相关的问题，让学生思考，调动学生学习积极性，更好地突破教学重点和难点，顺利完成教学任务。

课堂解题法：让学生在黑板上进行板书解题，提高学生的动手能力和计算能力。

三、说教学过程

本节课可以分成五个部分，总课时为45分钟。

第一步：举例说明，实物拆装(5分钟)。

可以向学生举例现实生活中变压器的使用领域以及使用的重要性，激发学生学习热情。拆解变压器，让学生了解普通变压器的基本结构。用多媒体向学生展示变压器双绕组结构时主要有心形以及壳形两种形式。

第二步：讲故事和提问题，让学生明白变压器的基本功能(15分钟)。

为了使学生明白变压器的基本功能，向学生提出这些问题：现在已经广泛使用电力变压器，为什幺还要研究开发电子变压器?电力变压器与电子变压器之间有什幺区别与联系?没有标志的电源变压器通过怎样的办法使其能够得到利用?直流电能够在变压器中使用吗?通过讲故事和提问题，让学生明白采用一次绕组方式与二次绕组方式时电压的比值等于它们之间线圈匝数的比值，删去教材中繁琐的论证说明变压器变压作用。不过，教师在课堂中也要强调，如果学生感兴趣，可以在课外自主学习，了解变压器变压作用的推导过程。

第三步，多媒体教学，使学生了解变压器工作原理(10分钟)。

多媒体教学材料需要教师课外精心准备，结合大纲要求，图文并茂地向学生展示变压器工作原理。

第四步，多媒体教学，向学生讲解典型样题(10分钟)。

将事先准备好的典型样题通过播放幻灯片的形式演示给学生看。题目演示时，先要求学生独立完成，学生思考后，再播放解题过程，让学生比对校正。该部分教学安排是因为考虑到技工院校学生基础比较差，通过加强练习巩固消化知识。

第五步，小结(5分钟)。

对教学内容进行归纳总结，有助于学生进一步消化知识。总结过程中还要对主要内容进行板书，比如将重要概念、重要结论以及解题方法等在黑板上呈现给学生，进一步巩固学习内容。本节课的主要内容为：了解了双绕组变压器结构具有心形和壳形两种结构模式;变压器磁路主体铁心是电路主体绕组;一次绕组方式与二次绕组方式时电压的比值等于它们之间线圈匝数的比值。

四、教学反思