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1、第4章,遠距離輸電,第2講變壓器,目標定位,1.了解變壓器的構(gòu)造,理解變壓器的工作原理. 2.理解變壓器的變壓規(guī)律和變流規(guī)律,并運用此規(guī)律解決實際問題. 3.了解自耦變壓器的工作原理.,一、變壓器的結(jié)構(gòu) 1.構(gòu)造:主要由閉合的和繞在鐵芯上的兩個或兩個以上的(繞組)組成.,鐵芯,線圈,2.物理量:(1)與電源相連的線圈叫,與負載相連的線圈叫. (2)原線圈兩端的電壓叫,用符號U1表示;副線圈兩端的電壓叫,用符號U2表示. 3.分類:按輸出電壓的升降,變壓器分為 和.,原線圈或初級線圈,副線圈或次級線圈,輸入電壓,輸出電壓,升壓變壓器,降壓,變壓器,二、變壓器的工作原理 1.工作原理:是變壓器工作
2、的基礎. 2.理想變壓器:在理想變壓器中,通過原、副線圈的變化磁通量相同,在原、副線圈上每匝產(chǎn)生的相同.,互感現(xiàn)象,感應電動勢,三、變壓器電壓與匝數(shù)的關系,四、自耦變壓器,1.特點:是只有 繞組的變壓器.,1個,2.作用:(1)這個繞組可以當做原線圈接電源,而繞組的一部分當做副線圈接負載,成為變壓器. (2)可以將繞組的一部分當做原線圈接電源,而將整個繞組當做副線圈接負載,成為 變壓器.,降壓,升壓,想一想1.把兩個沒有導線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上,一個線圈連接到交流電源的兩端,另一個線圈連接到小燈泡上(如圖1所示),小燈泡能發(fā)光嗎?為什么?,圖1,答案能.當左邊線圈加上交流電壓時,左邊
3、線圈中就有交變電流,它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁通量,根據(jù)法拉第電磁感應定律知,在左、右線圈中都要產(chǎn)生感應電動勢,右線圈作為電源給小燈泡供電,小燈泡就會發(fā)光.,想一想2.若把交流電源改為蓄電池,小燈泡發(fā)光嗎? 答案不發(fā)光.,一、變壓器“變壓”的原理電壓與匝數(shù)的關系,2.變壓器的變壓關系,3.原、副線圈的地位 (1)原線圈在其所處回路中充當負載. (2)副線圈在其所處回路中充當電源. 4.變壓器不改變交流電的頻率,例1關于理想變壓器的工作原理,以下說法正確的是() A通過正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變 B穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等 C穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應電動
4、勢 D原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈,BC,二、理想變壓器的功率關系和電流關系 1.理想變壓器的特點 (1)變壓器鐵芯內(nèi)無漏磁,無發(fā)熱損失. (2)原、副線圈不計內(nèi)阻,即無能量損失. 2.理想變壓器的功率關系 從能量守恒看,理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,P入P出.,3.電流關系,(2)當有多個副線圈時,由U1I1U2I2U3I3,得n1I1n2I2n3I3 4.電壓、電流、功率的制約關系 (1)電壓制約:輸入電壓U1決定輸出電壓U2. (2)功率制約:P出決定P入,這體現(xiàn)了能量守恒的特點. (3)電流制約:輸出電流I2決定輸入電流I1.,例3如圖3所示,理想變壓器三個線圈的匝數(shù)之比為n
5、1n2n31051,其中n1接到220 V的交流電源上,n2和n3分別與電阻R2、R3組成閉合回路.已知通過電阻R3的電流I32 A,電阻R2110 ,求通過電阻R2的電流I2和通過原線圈的電流I1.,圖3,解析由變壓器原、副線圈電壓比等于其匝數(shù)比可得,加在R2上的電壓,根據(jù)輸出功率等于輸入功率得:U1I1U2I2U3I3 代入數(shù)據(jù)解得通過原線圈的電流為:I10.7 A.,答案1 A0.7 A,三、幾種常見的變壓器 1.自耦變壓器 如圖4所示,鐵芯上只繞一個線圈,低壓線圈是高壓線圈的一部分,既可以作為升壓變壓器使用,也可以作為降壓變壓器使用.,圖4,2.電壓互感器 (1)構(gòu)造:小型降壓變壓器,
6、如圖5甲所示. (2)接法:原線圈并聯(lián)在高壓電路中,副線圈接電壓表,為了安全,外殼和副線圈應接地. (3)作用:將高電壓變?yōu)榈碗妷?,通過測量低電壓,計算出高壓電路的電壓.,圖5,3.電流互感器 (1)構(gòu)造:小型升壓變壓器,如圖乙所示. (2)接法:原線圈串聯(lián)在被測電路中,副線圈接電流表.為了安全,外殼和副線圈應接地. (3)作用:將大電流變成小電流,通過測量小電流,計算出被測電路中的大電流.,例4普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流,通常要通過電流互感器來連接,如圖6所示,圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少,工作時電流為Iab,cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多,工作時電流為Icd,為了使
7、電流表能正常工作,則() A.ab接MN、cd接PQ,IabIcd B.ab接MN、cd接PQ,IabIcd C.ab接PQ、cd接MN,IabIcd D.ab接PQ、cd接MN,IabIcd,圖6,解析根據(jù)單一副線圈的理想變壓器原理,電流比值等于匝數(shù)比的倒數(shù),可得ab接MN、cd接PQ,IabIcd,故B正確. 答案B,變壓器原理分析 1理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為101,以下說法中正確的是() A穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是101 B穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等 C原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為101 D正常工作時原、副線圈的輸入、輸出功率之比為11,解析對于理想變
8、壓器,認為無磁通量損失,因而穿過兩個線圈每一匝的磁通量相同,磁通量的變化率相等,每匝線圈產(chǎn)生的感應電動勢相等,電壓與匝數(shù)成正比,故A、C錯誤,B正確;理想變壓器沒有能量損失,故輸入功率等于輸出功率,故D正確 答案BD,理想變壓器基本規(guī)律的應用 2.理想變壓器正常工作時,原、副線圈中的電流為I1、I2,電壓為U1、U2,功率為P1、P2,關于它們之間的關系,下列說法中正確的是() A.I1由I2決定B.U2與負載有關 C.P1由P2決定 D.以上說法都不正確,AC,3. 如圖7所示為一理想變壓器,原、副線圈匝數(shù)比為201,兩個標有“12 V,6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端.當兩燈泡都正常工作
9、時,原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想電表)的示數(shù)分別是() A.120 V,0.10 A B.240 V,0.025 A C.120 V,0.05 A D.240 V,0.05 A,圖7,答案D,互感器的應用 4.如圖8所示,L1和L2是高壓輸電線,甲、乙是兩只互感器,若已知n1n21 0001,n3n41100,圖中電壓表示數(shù)為220 V,電流表示數(shù)為10 A,則高壓輸電線的送電功率為() A.2.2103 W B.2.2102 W C.2.2108 W D.2.2104 W,圖8,解析由電流互感器知電壓輸電線中電流I1 000 A,由電壓互感器知電壓U220103 V,則高壓輸電線功率PUI2.2108 W. 答案C,