第10章第2单元变压器电能的输送精选文档.ppt

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1、第10章第2单元变压器电能的输送本讲稿第一页，共五十三页一、变压器原理一、变压器原理1构造和原理构造和原理 如图所示：如图所示：(1)主要构造：由主要构造：由 、和和 组组成成(2)工作原理：工作原理：电电磁感磁感应应的的 现现象象原原线线圈圈副副线线圈圈闭闭合合铁铁芯芯互感互感本讲稿第二页，共五十三页3互感器互感器(1)电电压压互感器：用来把互感器：用来把 电压变电压变成成 电压电压(2)电电流互感器：用来把流互感器：用来把 电电流流变变成成 电电流流高高低低大大小小本讲稿第三页，共五十三页【特别提醒特别提醒】(1)如如果果变变压压器器没没有有漏漏磁磁和和能能量量损损失失，这这样样的的变变压

2、压器器就就是是理理想想变压器变压器(2)变变压压器器只只能能改改变变交交变变电电流流的的电电流流和和电电压压，不不能能改改变变恒恒定定电电流的电流和电压流的电流和电压本讲稿第四页，共五十三页 基础自测基础自测1理理想想变变压压器器在在正正常常工工作作时时，原原、副副线线圈圈中中相相同同的的物物理理量是量是 ()A每匝每匝线线圈中磁通量的圈中磁通量的变变化率化率B交交变电变电流的流的频频率率C原原线线圈的圈的输输入功率和副入功率和副线线圈的圈的输输出功率出功率D原原线线圈的感圈的感应电动势应电动势和副和副线线圈的感圈的感应电动势应电动势ABC本讲稿第五页，共五十三页2(2013天天津津理理综综，

3、4)普普通通的的交交流流电电流流表表不不能能直直接接接接在在高高压压输输电电线线路路上上测测量量电电流流，通通常常要要通通过过电电流流互互感感器器来来连连接接，如如图图中中电电流流互互感感器器ab一一侧侧线线圈圈的的匝匝数数较较少少，工工作作时时电电流流为为Iab，cd一一侧侧线线圈圈的的匝匝数数较较多多，工工作作时时电电流流为为Icd，为为了了使使电电流流表表能正常工作，能正常工作，则则()Aab接接MN、cd接接PQ，IabIcdBab接接MN、cd接接PQ，IabIcdCab接接PQ、cd接接MN，IabIcdDab接接PQ、cd接接MN，IabIcdB本讲稿第六页，共五十三页UI横截面

4、积横截面积电阻率电阻率本讲稿第七页，共五十三页A本讲稿第八页，共五十三页4远远距离距离输电线输电线路的示意路的示意图图如如图图所示，若所示，若发电发电机的机的输输出出电压电压不不变变，那么当用，那么当用户户用用电电的的总总功率增大功率增大时时()A升升压变压压变压器的原器的原线线圈中的圈中的电电流保持不流保持不变变B降降压变压压变压器的器的输输出出电压电压升高升高C降降压变压压变压器的器的输输出出电压电压降低降低D输电线输电线上上损损失的功率增大失的功率增大CD本讲稿第九页，共五十三页理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器原、副线圈基本量的关系 基基本本关关系系功率关系功率关系原原线线圈的

5、圈的输输入功率等于副入功率等于副线线圈的圈的输输出功率出功率电压电压关系关系原、副原、副线线圈的圈的电压电压比等于匝数比，与比等于匝数比，与负载负载情况、情况、副副线线圈个数的多少无关圈个数的多少无关电电流关系流关系只有一个副只有一个副线线圈，圈，电电流和匝数成反比多个副流和匝数成反比多个副线线圈，圈，由由输输入功率和入功率和输输出功率相等确定出功率相等确定电电流关系流关系频频率关系率关系原、副原、副线线圈中交流圈中交流电电的的频频率相等率相等制制约约关关系系电压电压副副线线圈圈电压电压U2由原由原线线圈圈电压电压U1和匝数比决定和匝数比决定功率功率原原线线圈的圈的输输入功率入功率P1由副由副

6、线线圈的圈的输输出功率出功率P2决决定定电电流流原原线线圈圈电电流流I1由副由副线线圈圈电电流流I2和匝数比决定和匝数比决定本讲稿第十页，共五十三页关键一点关键一点(1)基本关系中基本关系中U1、U2、I1、I2均指有效值均指有效值(2)当当原原线线圈圈中中串串联联电电阻阻(或或灯灯泡泡)时时，U1为为加加在在原原线线圈圈两两端端的的电压，并不是电源的电压电压，并不是电源的电压(3)只只有有一一个个副副线线圈圈的的变变压压器器电电流流与与匝匝数数成成反反比比，多多个个副副线线圈圈的变压器没有这种关系的变压器没有这种关系本讲稿第十一页，共五十三页如如图图所示的所示的电电路中，路中，变压变压器初器

7、初级线级线圈匝数圈匝数n11 000匝，次匝，次极极线线圈有两个，匝数分圈有两个，匝数分别为别为n1500匝，匝，n3200匝，分匝，分别别接一个接一个R55 的的电电阻，在初阻，在初级线级线圈上接入圈上接入U1220 V的交的交变电变电流求：流求：(1)两次两次级线级线圈圈输输出出电电功率之比；功率之比；(2)初初级线级线圈中的圈中的电电流流本讲稿第十二页，共五十三页本讲稿第十三页，共五十三页本讲稿第十四页，共五十三页【归纳拓展归纳拓展】对于有两组以上的副线圈的变压器，电压与对于有两组以上的副线圈的变压器，电压与匝数成正比关系仍成立，而电流与匝数成反比的规律不再成匝数成正比关系仍成立，而电流

8、与匝数成反比的规律不再成立但在任何情况下电流的关系都可以根据变压器的输入功立但在任何情况下电流的关系都可以根据变压器的输入功率等于输出功率进行求解，即率等于输出功率进行求解，即U1I1U2I2U3I3，或，或n1I1n2I2n3I3本讲稿第十五页，共五十三页D本讲稿第十六页，共五十三页1匝数比不变的情况匝数比不变的情况 如如图图：理想变压器动态分析问题理想变压器动态分析问题 本讲稿第十七页，共五十三页本讲稿第十八页，共五十三页3分析动态问题的思路程序可表示为：分析动态问题的思路程序可表示为：本讲稿第十九页，共五十三页如如图图所示，理想所示，理想变压变压器器输输入端入端PQ接接稳稳定的交流定的交

9、流电电源，源，通通过单过单刀双刀双掷掷开关开关S可改可改变变变变压压器原器原线线圈匝数圈匝数(图图中中电压电压表表及及电电流表皆流表皆为为理想理想电电表表)，则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A当滑片当滑片c向向b端移端移动时动时，变压变压器器输输入功率入功率变变大大B当滑片当滑片c向向a端移端移动时动时，电电流表流表A1的示数将减小，的示数将减小，电压电压表表V的的 示数不示数不变变C当滑片当滑片c向向b端移端移动时动时，电电流表流表A2的示数将的示数将变变大，大，电压电压表表V的示数也的示数也变变大大D滑片滑片c不不动动，将开关，将开关S由由1掷掷向向2时时，三个，三个电电表表A

10、1、A2、V的示数都的示数都变变大大D本讲稿第二十页，共五十三页【审题指导审题指导】滑片滑片c移动改变负载电阻的大小，从而改变副线圈中移动改变负载电阻的大小，从而改变副线圈中的电流、功率，改变原线圈中的电流开关的电流、功率，改变原线圈中的电流开关S由由1掷向掷向2减少了原线圈减少了原线圈的匝数，从而改变其他各物理量的匝数，从而改变其他各物理量本讲稿第二十一页，共五十三页处理此类问题的关键都是要分清变量和不变量，弄清处理此类问题的关键都是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定；I2由由

11、U2和负载电阻决定；和负载电阻决定；I1由由I2和匝数比决定和匝数比决定 本讲稿第二十二页，共五十三页 针对训练针对训练2(2012福福建建理理综综，14)如如图图所所示示，理理想想变变压压器器原原线线圈圈输输入入电电压压uUmsin t，副副线线圈圈电电路路中中R0为为定定值值电电阻阻，R是是滑滑动动变变阻阻器器和和是是理理想想交交流流电电压压表表，示示数数分分别别用用U1和和U2表表示示；和和是是理理想想交交流流电电流流表表，示示数数分分别别用用I1和和I2表表示示下下列列说说法法正正确确的的是是 ()AI1和和I2表示表示电电流的瞬流的瞬时值时值BU1和和U2表示表示电压电压的最大的最大

12、值值C滑片滑片P向下滑向下滑动过动过程中，程中，U2不不变变、I1变变大大D滑片滑片P向下滑向下滑动过动过程中，程中，U2变变小、小、I1变变小小C本讲稿第二十三页，共五十三页1对对高高压压输输电电问问题题，应应按按“发发电电机机升升压压变变压压器器远远距距离离输输电电线线降降压压变变压压器器用用电电器器”这这样样的的顺顺序序，或或从从“用用电电器器”倒推到倒推到“发电发电机机”一步一步一步一步进进行分析行分析2远远距离高距离高压输电压输电的几个基本关系的几个基本关系(以下以下图为图为例例)：高压输电问题的分析高压输电问题的分析 本讲稿第二十四页，共五十三页本讲稿第二十五页，共五十三页发电发电

13、站通站通过过升升压变压压变压器、器、输电导线输电导线和降和降压变压压变压器把器把电电能能输输送到用送到用户户，如果升，如果升压变压压变压器和降器和降压变压压变压器都可器都可视为视为理想理想变压变压器器发电发电机的机的输输出功率是出功率是100 kW，输输出出电压电压是是250 V，升，升压变压变压压器的原、副器的原、副线线圈的匝数比圈的匝数比为为1 25，输电导线输电导线中的中的电电功率功率损损失失为输为输入功率的入功率的4%(1)画出上述画出上述输电输电全全过过程的原理程的原理图图；(2)求升求升压变压压变压器的器的输输出出电压电压和和输电导线输电导线中的中的电电流；流；(3)求求输电导线输

14、电导线的的总电总电阻和降阻和降压变压压变压器原器原线线圈两端的圈两端的电压电压；(4)计计算降算降压变压压变压器的器的输输出功率出功率本讲稿第二十六页，共五十三页本讲稿第二十七页，共五十三页【解析解析】(1)输电过程线路图，如下图所示输电过程线路图，如下图所示本讲稿第二十八页，共五十三页本讲稿第二十九页，共五十三页本讲稿第三十页，共五十三页D本讲稿第三十一页，共五十三页在如在如图图所示的所示的远远距离距离输电电输电电路路图图中，升中，升压变压压变压器和降器和降压压变压变压器均器均为为理想理想变压变压器，器，发电发电厂的厂的输输出出电压电压和和输电线输电线的的电电阻均阻均不不变变随着随着发电发电

15、厂厂输输出功率的增大，下列出功率的增大，下列说说法中正确的有法中正确的有 ()易混易错点津易混易错点津对远距离输电过程中各量的制约关系不明确造成错误对远距离输电过程中各量的制约关系不明确造成错误A升升压变压压变压器的器的输输出出电压电压增大增大B降降压变压压变压器的器的输输出出电压电压增大增大C输电线输电线上上损损耗的功率增大耗的功率增大D输电线输电线上上损损耗的功率占耗的功率占总总功率的比例增大功率的比例增大CD本讲稿第三十二页，共五十三页本讲稿第三十三页，共五十三页本题属于程序性比较强的题目，稍有不慎，很容易出本题属于程序性比较强的题目，稍有不慎，很容易出现错误，要想正确地求解本题，应从输

16、出功率增大这一变化现错误，要想正确地求解本题，应从输出功率增大这一变化开始，得出输出电流增大这一关系，然后按照远距离输电的开始，得出输出电流增大这一关系，然后按照远距离输电的过程图，由左到右，逐步分析，减少失误的机会过程图，由左到右，逐步分析，减少失误的机会 本讲稿第三十四页，共五十三页 针对训练针对训练4(2014常常州州一一模模)有有一一台台交交流流发发电电机机E，通通过过理理想想升升压压变变压压器器T1和和理理想想降降压压变变压压器器T2向向远远处处用用户户供供电电，输输电电线线的的总总电电阻阻为为RT1的的输输入入电电压压和和输输入入功功率率分分别别为为U1和和P1，它它的的输输出出电

17、电压压和和输输出出功功率率分分别别为为U2和和P2；T2的的输输入入电电压压和和输输入入功功率率分分别别为为U3和和P3，它它的的输输出出电电压压和和输输出出功功率率分分别别为为U4和和P4设设T1的的输输入入电电压压U1一一定，当用定，当用户户消耗的消耗的电电功率功率变变大大时时，有，有()AU2不不变变，U3变变小小 BU2减小，减小，U4变变大大CP1变变小，小，P2变变小小 DP2变变大，大，P3变变大大AD本讲稿第三十五页，共五十三页1(2012新课标全国卷)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所示，其副线圈匝数可调已知变压器

18、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20 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 ()A380 V和53 A B380 V和91 A C240 V和53 A D240 V和91 AB本讲稿第三十六页，共五十三页C本讲稿第三十七页，共五十三页D本讲稿第三十八页，共五十三页4下图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所

19、示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是 ()甲乙D本讲稿第三十九页，共五十三页5(2014江西南昌二模)远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，认为升压变压器和降压变压器都是理想的，输电线具有一定电阻，下列判断错误的是 ()A升压变压器的输出电压总是大于降压变压器的输入电压B升压变压器的输出功率总是大于降压变压器的输入功率C随着用户用电功率增加，升压变压器原线圈中的电流变小D随着用户用电功率增加，降压变压器原线圈两端的电压变小C本讲稿第四十页，共五十三页课时作业课时作业(二十九二十九)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确

20、)D本讲稿第四十一页，共五十三页2一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2，当R增大时 ()AI1减小，P1增大BI1减小，P1减小CI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大B3(2014山东泰安质检)(多选)某交流发电机的输出电压随时间变化的关系如图所示，输出功率是20 kW，用5 000 V高压输电，输电线总电阻是10，用户端利用n1n2221的变压器降压，则下列说法正确的是 ()A交变电流的频率为100 HzB发电机输出电压的有效值为220 VC输电线中电流为500 AD用户得到

21、的电压约为225 VBD本讲稿第四十二页，共五十三页4在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器如图所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是 ()5下图所示为远距离高压输电的示意图关于远距离输电，下列表述正确的是 ()A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好AABD本讲稿第四十三页，共五十三页6(2014辽宁五校联考)如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕OO轴在水平方向

22、的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速运动，从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的 ()A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为：eNBS cos tB矩形线圈从图示位置经过/2/2时间时，通过电流表的电荷量为0C当P位置不动R增大时，电压表读数也增大D当P位置向上移动、R不变时，电流表读数减小A本讲稿第四十四页，共五十三页7如图所示，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C若用IR、IL、IC分别表示通过R、L和C的电流，则下列说法中正确的是 ()A若M、N接正弦式交

23、流电，则IR0、IL0、IC0B若M、N接正弦式交流电，则IR0、IL0、IC0C若M、N接恒定电流，则IR0、IL0、IC0D若M、N接恒定电流，则IR0、IL0，IC0B本讲稿第四十五页，共五十三页8如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表V2下列说法中正确的是 ()A若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小B若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小D若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大B本讲稿第四十六页，共五十三

24、页C本讲稿第四十七页，共五十三页10(2014北京海淀期末)如图甲所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻R在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，下列措施正确的是 ()A仅增加原线圈匝数n1B仅增加副线圈匝数n2C仅减小电阻R的阻值D仅增大电阻R的阻值BC本讲稿第四十八页，共五十三页二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(2014江苏徐州期末)(15分)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1n231，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电

25、流表，副线圈两端接有理想交流电压表、可变电阻R以及若干“6 V，6 W”的相同灯泡输入端交变电压u的图象如图乙所示(1)求图甲中电压表的读数；(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数；(3)为满足(2)中的要求，求可变电阻R应调到的电阻值本讲稿第四十九页，共五十三页本讲稿第五十页，共五十三页12(15分)有条河，流量Q2 m3/s，落差h5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R30，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V，100 W”的电灯正常发光？(g取10 m/s2)本讲稿第五十一页，共五十三页本讲稿第五十二页，共五十三页本讲稿第五十三页，共五十三页