变压器和远距离输电.ppt

一、变压器的构造一、变压器的构造1.示意图示意图 U1U2 n1n2原线圈原线圈副线圈副线圈铁芯铁芯3.电路图中符号电路图中符号n1n22.构造：构造：（1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）（绝缘硅钢片叠合而成）（2）原线圈：其匝数用）原线圈：其匝数用n1表示表示（3）副线圈：其匝数用）副线圈：其匝数用n2表示表示（4）输入电压：）输入电压：U1; 输出电压：输出电压：U2.变压器变压器二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理-互感现象互感现象 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电）到磁场能（变化的磁场）再到电能（能（ U2、I2）转化。）转化。 U1U2n1n2原线圈原线圈副线圈副线圈铁芯铁芯 互感现象互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。生的互相感应现象。理想变压器理想变压器:1、穿过原副线圈的磁通量和磁通量的变化、穿过原副线圈的磁通量和磁通量的变化量时刻都相同量时刻都相同2、每匝产生的感应电动势相等、每匝产生的感应电动势相等注意：注意： 变压器的原线圈如加的是干电池、蓄电变压器的原线圈如加的是干电池、蓄电池或匀速切割的导体棒时，副线圈两端的电压池或匀速切割的导体棒时，副线圈两端的电压为零。为零。三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律原、副线圈中产生的感应电动势分别是原、副线圈中产生的感应电动势分别是tE1=n1tE2=n2由此可得：由此可得：E1E2=n1n2原线圈回路有：原线圈回路有： U1 E1=I1r1 0 则则 U1=E1副线圈回路有：副线圈回路有： E2=U2 +I2r2 U2 则则所以：所以：U1U2=n1n2U1U2=n1n2理想变压器原副线圈的端电理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝压之比等于这两个线圈的匝数之比数之比I1I2n1n2U1U2升压变压器：升压变压器：n2 n1 U2U1降压变压器：降压变压器：n2 n1 U2 U1U2=E2三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律理想变压器有多组副线圈的情况：理想变压器有多组副线圈的情况： 端电压之比等于各个线圈的匝数之比端电压之比等于各个线圈的匝数之比U1n1=U2n2U3n3=Unnn=U1U2=n1n2理想变压器原副线圈的端电压之比等于理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比这两个线圈的匝数之比3、理想变压器有多组副线圈的情况：、理想变压器有多组副线圈的情况： I1n1=I2n2+I3n3+Innn2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比I1I2=n2n1即即: I1U1=I2U21、理想变压器输出功率应等于输入功率、理想变压器输出功率应等于输入功率四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律I1I2n1n2U1U2R、输入输出电压、电流、功率大小之间的因果、输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系关系 电源电源 U1 U2n2n1I2 P出出 P入入 I1I2U2RU2*输入电压输入电压U1和变压比和变压比n1：n2决定输出电压的大小决定输出电压的大小*输出电压和用电器电阻决定输出电流输出电压和用电器电阻决定输出电流I2的大小的大小*输出电流和变压比决定输入电流输出电流和变压比决定输入电流I1的大小的大小*输出功率决定输入功率的大小输出功率决定输入功率的大小 （相同）（相同）五、几种常用变压器五、几种常用变压器1、自耦变压器、自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器2 2、互感器、互感器 互感器也是一种变互感器也是一种变压器，它可以把不能直压器，它可以把不能直接测量的高电压，大电接测量的高电压，大电流变换成低电压、小电流变换成低电压、小电流后再测量流后再测量（1 1）电压互感器：电压互感器：把高把高电压变成低电压，变压电压变成低电压，变压比比U U1 1U U2 2，在电路中的，在电路中的连接如右图所示连接如右图所示 （2 2）电流互感器：电流互感器：把大电流变成小电流，变流把大电流变成小电流，变流比比 I I1 1 I I2 2，在电路中的连接如下图所示，在电路中的连接如下图所示 注意：注意：为了工作安全，电压互感器、电流为了工作安全，电压互感器、电流互感器的铁壳和副线圈应该接地互感器的铁壳和副线圈应该接地 【例【例1 1】理想变压器原、副线圈的匝数比】理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n :n2 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流表则电流表A A2 2的示数为的示数为（ ） A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关1803 A 一理想变压器，原线圈匝数一理想变压器，原线圈匝数n n1 1=1100=1100，接在电压，接在电压220V220V的交流电的交流电源上，当它对源上，当它对11 11只并联的只并联的“36V36V，60w60w”的灯泡供电时，灯泡正常发的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_，通过原线圈的电流，通过原线圈的电流 I I1 1 =_=_。如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 1，原线，原线圈中的电阻圈中的电阻A与副线圈中的负载电阻与副线圈中的负载电阻B阻值相等。阻值相等。a b端加一交流电压端加一交流电压U后，（后，（1）两电阻消耗的功率之比）两电阻消耗的功率之比为多少？为多少？ （2）两电阻两端电压之比为多少？）两电阻两端电压之比为多少？（3）B电阻两端电压为多少？电阻两端电压为多少？n1n2BAUab如图是一个理想变压器的电路图，若如图是一个理想变压器的电路图，若A A、B B两点两点接交流电压接交流电压U U时，五个相同的灯泡均正常发光，时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为则原、副线圈的匝数比为（ ） A. 5 A. 5 1 1 B. 1 B. 1 5 5 C. 4 C. 4 1 1 D. 1 D. 1 4 4n n1 1n n2 2U UA AB BI I4I4IC C理想变压器的副线圈上接有两个相同的灯泡理想变压器的副线圈上接有两个相同的灯泡L L1 1、L L2 2，输电线的等效电阻为，输电线的等效电阻为R R，开始时开，开始时开关关S S断开，当断开，当S S接通时，以下说法正确的是接通时，以下说法正确的是（ ）A A 副线圈两端副线圈两端M M、N N和输出电压减小和输出电压减小B B 等效电阻等效电阻R R两端的电压增大两端的电压增大C C 通过灯泡通过灯泡L L1 1的电流减小的电流减小D D 原线圈中的电流增大原线圈中的电流增大BCDBCD电能的输送电能的输送25A25A250V250V 150V150V6250W6250W3750W3750W 主要问题主要问题 电流流过输电导线时，由于电流的电流流过输电导线时，由于电流的热效应，必然有一部分电能转化成热效应，必然有一部分电能转化成热而损失掉热而损失掉 解决办法解决办法 在输送功率不变的情况下在输送功率不变的情况下线损 RP2ISLUPRP输输线损2I发发电电站站升压变压器升压变压器高压输高压输电线路电线路降压变压器降压变压器 用用电电单单位位 我国目前采用的远距离输电方式我国目前采用的远距离输电方式 如图是发电厂发出的电经过一台升压器变压进行如图是发电厂发出的电经过一台升压器变压进行高压输电后，再经过一台降压变压器降压送入一高压输电后，再经过一台降压变压器降压送入一居民小区的示意图，已知发电机的功率为居民小区的示意图，已知发电机的功率为P P4 410103 3KWKW，电压，电压U U400V400V，高压输电线上电阻，高压输电线上电阻r r1010欧，欲使高压输电线路上损失的电能控制在欧，欲使高压输电线路上损失的电能控制在1010，则升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝，则升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各是多少数比各是多少? ?能使多少盏能使多少盏“200V200V，100W”100W”的电的电灯正常发光？灯正常发光？