10.2变压器、电能的输送.ppt

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1、一、变压器原理一、变压器原理1构造和原理构造和原理(如图如图1021所示所示)(1)主要构造：由主要构造：由 、和和 组成组成(2)工作原理：电磁感应的工作原理：电磁感应的 现象现象原线圈原线圈副线圈副线圈闭合铁芯闭合铁芯互感互感图图10212.理想变压器理想变压器 不考虑铜损（线圈电阻产生的焦耳热）、铁损（涡流产生不考虑铜损（线圈电阻产生的焦耳热）、铁损（涡流产生 的焦耳热）和漏磁的变压器，其输入功率与输出功率相等的焦耳热）和漏磁的变压器，其输入功率与输出功率相等.理想变压器是一个理想化模型理想变压器是一个理想化模型.3理想变压器的基本关系式理想变压器的基本关系式基本关基本关系系“一一对对一

2、一”变压变压器器“一一对对二二”变压变压器器电压电压功率功率P1P2P1P2P3电电流流 (n1I1n2I2)n1I1n2I2n3I3 1“一对一一对一”变压器指回字形铁芯中有一个原线圈和一变压器指回字形铁芯中有一个原线圈和一 个副线圈；个副线圈；“一对二一对二”变压器指回字形铁芯中有一个原变压器指回字形铁芯中有一个原 线圈和两个副线圈线圈和两个副线圈2副线圈的电压比原线圈的电压低，这样的变压器叫做降副线圈的电压比原线圈的电压低，这样的变压器叫做降 压变压器，反之则叫升压变压器压变压器，反之则叫升压变压器4互感器互感器(1)电压互感器：用来把高电压变成低电压，如图电压互感器：用来把高电压变成低

3、电压，如图102 2 (a)所示所示(2)电流互感器：用来把大电流变成小电流，如图电流互感器：用来把大电流变成小电流，如图1022 (b)所示所示图图102 2二、电能的输送二、电能的输送1输电线路的构成输电线路的构成 主要有发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电主要有发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电 器，如图器，如图1023所示所示图图1023由于电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压由于电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压线

4、输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压2输送电能的基本要求输送电能的基本要求(1)可靠：保证供电线路正常工作可靠：保证供电线路正常工作(2)保质：保证供电质量保质：保证供电质量电压和频率要稳定电压和频率要稳定(3)经济：线路建设和运行的费用低经济：线路建设和运行的费用低能耗少、电价低能耗少、电价低3损失电能的分析损失电能的分析 任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方，任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方，电流流过输电线时，因输电线有电阻而发热，从而损失电流流过输电线时，因输电线有电阻而发热，从而损失 电能电能 设输电电流为设输电电流为I，输电线电阻为，输电线电阻为R，

5、则输电线上的功率损，则输电线上的功率损 失失P损损I2R.基基本本关关系系功率关系功率关系P入入P出出电压电压关系关系U1/U2n1/n2，与，与负载负载、副、副线线圈的多少圈的多少无关无关电电流关系流关系只有一个副只有一个副线线圈圈时时：I1/I2n2/n1有多个副线圈时：由有多个副线圈时：由P入入P出出得得I1U1I2U2I3U3InUn或或I1n1I2n2I3n3Innn因果关系因果关系(n1和和n2不不变变时时)由由U2 U1可知可知U1决定决定U2，即原，即原线线圈两圈两端端电压电压决定副决定副线线圈两端的圈两端的电压电压由由I1 I2可知可知I2决定决定I1，即副，即副线线圈中的圈

6、中的电电流决定原流决定原线线圈中的圈中的电电流流由由P入入P出出可知可知输输出功率决定出功率决定输输入功率，功入功率，功率按需分配率按需分配1变压器应用的是交变电流，不用恒定直流变压器应用的是交变电流，不用恒定直流2变压器不改变交变电流的频率，不改变功率，只改变交变压器不改变交变电流的频率，不改变功率，只改变交 变电流的电压和电流变电流的电压和电流1对于理想变压器，下列说法中正确的是对于理想变压器，下列说法中正确的是 ()A原线圈的输入功率随副线圈输出功率增大而增大原线圈的输入功率随副线圈输出功率增大而增大 B原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而

7、增大 C原线圈的电流不随副线圈的输出电流变化而变化原线圈的电流不随副线圈的输出电流变化而变化 D当副线圈电流为零时，原线圈电流为零当副线圈电流为零时，原线圈电流为零解析：解析：对于理想变压器，输出功率决定输入功率，故对于理想变压器，输出功率决定输入功率，故A正确；正确；输出电流决定输入电流，故输出电流决定输入电流，故B、C错；原线圈电压并不会因错；原线圈电压并不会因为为I2为为0，它就为，它就为0，I2为为0表示副线圈断路，表示副线圈断路，U1仍存在，故仍存在，故D错误错误答案：答案：A 由输电线上的功率损失由输电线上的功率损失PI2R线可知，有两种途径来减线可知，有两种途径来减小输电损失：小

8、输电损失：1减小输电线的电阻减小输电线的电阻R，据，据R ，可得以下几种，可得以下几种 方法：方法：(1)减小输电线长度减小输电线长度l.但由于输电距离一定，所以在实际中不但由于输电距离一定，所以在实际中不 可能用减小可能用减小l来减小来减小R.(2)减小电阻率减小电阻率.目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线 材料材料(3)增大导线的横截面积增大导线的横截面积S.但导线横截面积的增加是有一定限但导线横截面积的增加是有一定限 度的，过粗会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线度的，过粗会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线 的架设带来很大的困难的架设带来很大的困

9、难2减小输电电流减小输电电流I，据，据I (1)减小输送功率减小输送功率P.但在实际中不能以用户少用或不用电来达但在实际中不能以用户少用或不用电来达 到减少损耗的目的到减少损耗的目的(2)提高输电电压提高输电电压U.在输送功率在输送功率P一定，输电线电阻一定，输电线电阻R一定的条一定的条 件下，输电电压提高到原来的件下，输电电压提高到原来的n倍，据倍，据P损损()2R知，知，输电线上的功率损耗将降为原来的输电线上的功率损耗将降为原来的 根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗 最有效、最经济的措施最有效、最经济的措施 输输电电电电压压

10、也也不不是是越越高高越越好好因因为为电电压压越越高高对对输输电电线线路路、变变压压器器的的要要求求也也就就越越高高，所所以以实实际际输输送送电电能能时时要要综综合合考考虑虑各种因素各种因素2关于高压输电下列说法正确的是关于高压输电下列说法正确的是 ()A从发电站到输电线路需要升压变压器从发电站到输电线路需要升压变压器 B从发电站到输电线路需要降压变压器从发电站到输电线路需要降压变压器 C高压输电是为了增大输电电流高压输电是为了增大输电电流 D高压输电是为了减小输电电流高压输电是为了减小输电电流解析：解析：高压输电输送总功率一定，为了减小输电线路上功率高压输电输送总功率一定，为了减小输电线路上功

11、率损失，需要减小输电线上的电流，从发电站到输电线路是用损失，需要减小输电线上的电流，从发电站到输电线路是用升压变压器升高电压，故升压变压器升高电压，故A、D正确正确答案：答案：AD 如如图图1024所所示示，一一理理想想变变压压器器原原线线圈圈接接入入一一交交流流电电源源，副副线线圈圈电电路路中中R1、R2、R3和和R4均均为为固固定定电电阻阻，开开关关S是是闭闭合合的的，V1和和V2为为理理想想电电压压表表，读读数数分分别别为为U1和和U2；A1、A2和和A3为为理理想想电电流流表表，读读数数分分别别为为I1、I2和和I3.现现断断开开S，U1数数值值不变，下列推断中正确的是不变，下列推断中

12、正确的是 ()AU2变小，变小，I3变小变小BU2不变，不变，I3变大变大CI1变小，变小，I2变小变小 DI1变大，变大，I2变大变大思路点拨思路点拨负线圈两端电压由原线圈两端电压和变压比负线圈两端电压由原线圈两端电压和变压比确定，原线圈中电流由变压器输出功率决定，其他表示数确定，原线圈中电流由变压器输出功率决定，其他表示数可结合电路动态分析确定可结合电路动态分析确定课堂笔记课堂笔记因为因为U1不变，由不变，由 可得可得U2不变，断开不变，断开S后副线圈所在电路电阻后副线圈所在电路电阻R变大，由变大，由I2 可知电流可知电流I2减小减小由由U1I1U2I2得得I1 故故I1减小电阻减小电阻R

13、3两端电压两端电压U3U2I2R1，故，故U3变大变大I3 变大，综合以上可知变大，综合以上可知B、C正确，正确，A、D错误错误答案答案BC 理理想想变变压压器器动动态态分分析析类类似似于于电电路路中中动动态态分分析析，不不同同处处是是由原线圈电压和变压比确定副线圈的电压由原线圈电压和变压比确定副线圈的电压.(2009山东高考山东高考)某小型水电站的电能输送示意图如某小型水电站的电能输送示意图如图图1025所示，发电机的输出电压为所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻，输电线总电阻为为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器，降压变压器

14、原、副线圈匝数分别为原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器变压器均为理想变压器)要使要使额定电压为额定电压为220 V的用电器正常工作，则的用电器正常工作，则 ()C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 思思路路点点拨拨电电能能输输送送时时，因因输输电电线线电电阻阻r的的存存在在，输输电电线线上有功率损失，同时也有电压损失上有功率损失，同时也有电压损失课堂笔记课堂笔记由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输由于输电线上的功率损耗，故升压变压

15、器的输出功率大于降压变压器的输入功率，出功率大于降压变压器的输入功率，P出出P损损P入入，故，故D正正确确.因为因为U1200 VU4220 V，U2U3U2U线线，故，故 A正确正确答案答案AD 本本题题中中P出出P入入、U3U2的的原原因因是是输输电电线线有有电电阻阻，如如果果输电线为超导体，则有输电线为超导体，则有P出出P入入、U3U2，但仍有：，但仍有：1理想变压器原、副线圈匝数比为理想变压器原、副线圈匝数比为10 1，以下说法，以下说法 中正确的是中正确的是 ()A穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比是穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比是10 1 B穿过原、副线圈每一匝的磁通量的变化率相等

16、穿过原、副线圈每一匝的磁通量的变化率相等 C原、副线圈每一匝产生的电动势之比为原、副线圈每一匝产生的电动势之比为10 1 D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1 1解析：解析：穿过原、副线圈每一匝的磁通量相等，且磁通量的穿过原、副线圈每一匝的磁通量相等，且磁通量的变化率也相等，故变化率也相等，故A错，错，B正确每一匝的电动势值相等，正确每一匝的电动势值相等，都等于都等于 ，故，故C错理想变压器的输出功率等于输入功率，错理想变压器的输出功率等于输入功率，故故D正确正确答案：答案：BD2如图如图1026所示为远距离高压输电的示意图关于所示为远距离高

17、压输电的示意图关于 远距离输电，下列表述正确的是远距离输电，下列表述正确的是 ()图图1026A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电 能损失能损失B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中在输送电压一定时，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，不一定是电压越高高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高 越好越好解析：解析：远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发热远距离输电过程中的

18、主要能量损耗是输电导线的发热损耗，由损耗，由P损损I2R可以看出，在保证输电功率的前提下有两种可以看出，在保证输电功率的前提下有两种方式可减少输电中的能量损失：一是减小输电线的电阻，由方式可减少输电中的能量损失：一是减小输电线的电阻，由R 知，知，A正确二是减小输电电流，正确二是减小输电电流，B正确若输电电压正确若输电电压一定，由一定，由PUI知输送的电功率越大，输电电流越大，则输电知输送的电功率越大，输电电流越大，则输电中能量损耗中能量损耗P损损I2R越大，越大，C错误电压越高，对输电线路绝缘错误电压越高，对输电线路绝缘性能的要求越高，变压器的要求相应提高，线路修建费用会性能的要求越高，变压

19、器的要求相应提高，线路修建费用会多很多，多很多，D正确正确答案：答案：ABD3远距离输电时，如果输送的电功率一定，输电电压升高远距离输电时，如果输送的电功率一定，输电电压升高 到原来到原来n倍，则输电线路上的功率损失将是原来的倍，则输电线路上的功率损失将是原来的()解析：解析：由电功率公式由电功率公式PUI知，当输电电压升高到原来的知，当输电电压升高到原来的n倍时，倍时，P一定，电流变为原来的一定，电流变为原来的 ；由；由P损损I2R，R一定，一定，输电线路上的功率损失为原来的输电线路上的功率损失为原来的 ，选项，选项C正确正确答案：答案：C4(2008天津高考天津高考)一理想变压器的原线圈上

20、接有正弦交变电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压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R.设原线圈设原线圈 的电流为的电流为I1，输入功率为，输入功率为P1，副线圈的电流为，副线圈的电流为I2，输出功率，输出功率 为为P2.当当R增大时增大时 ()AI1减小，减小，P1增大增大 BI1减小，减小，P1减小减小 CI2增大，增大，P2减小减小 DI2增大，增大，P2增大增大解析：解析：设副线圈两端的电压为设副线圈两端的电压为U2，由，由 知，由于知，由于U1不变，故不变，故U2应不变，再根据应不变，再根据I2 知，当知，当R增大时，增大时，I2应减应

21、减小，根据小，根据I1 推得推得I1也减小；由也减小；由P2 知知P2减小，减小，根据能量守恒根据能量守恒P1P2，故，故P1减小；只有选项减小；只有选项B是正确的是正确的答案：答案：B5如图如图1027所示，理想变压器的两线圈匝数之比所示，理想变压器的两线圈匝数之比n1 n2 2 1，电源电动势，电源电动势E1.5 V ()A闭合电键闭合电键S后，后，UAB1.5 V B闭合电键闭合电键S后，后，UAB3 V C断开电键断开电键S前，前，UAB0.75 V D断开电键断开电键S瞬间，瞬间，UAB0解析：解析：由于电源是直流电源，根据变压器工作原理可知，闭由于电源是直流电源，根据变压器工作原理可知，闭合电键合电键S后和断开电键后和断开电键S前，前，UAB0，选项，选项A、B、C均错断均错断开电键开电键S瞬间，由于电磁感应，原线圈两端产生自感电动势，瞬间，由于电磁感应，原线圈两端产生自感电动势，UAB0，D选项正确选项正确答案：答案：D