交流电第二讲《变压器电能输送》.ppt

一、变压器原理 1构造和原理(如图所示) (1)主要构造：由 、 和 组成 (2)工作原理：电磁感应的 现象,原线圈,副线圈,闭合铁芯,互感,3互感器 (1)电压互感器，用来把 电压变成 电压 (2)电流互感器，用来把 电流变成 电流,(1)如果变压器没有漏磁和能量损失，这样的变压器就是理想变压器 (2)变压器只能改变交变电流的电流和电压，不能改变恒定电流的电流和电压,高,低,大,小,I2R线,电阻率,横截面积,输电电压,1理想变压器在正常工作时，原、副线圈中相同的物理量是( ) A每匝线圈中磁通量的变化率 B交变电流的频率 C原线圈的输入功率和副线圈的输出功率 D原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势,答案：ABC,理想变压器的理解,答案：A,电能输送、线路损耗的计算. 输送电流I=P/U,答案：C,4收音机的变压器的初级线圈有1 210匝，接在U1220 V的交流电源上，变压器有两个副线圈副线圈的匝数为35匝，副线圈的匝数是1 925匝如果不计变压器自身的能量损耗，当变压器工作时，线圈的电流I20.3 A时，初级线圈的电流I10.114 A求线圈中电流和输出电压(电流的计算结果保留三位有效数字),答案：0.066 2 A 350 V,I1n1=I2n2+I3n3,理想变压器原、副线圈基本量的关系,(1)基本关系中U1、U2、I1、I2均指有效值 (2)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压 (3)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器有n1I1n2I2n3I3这种关系,例1如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1n221，交流电源电压U311sin 100t V，F为熔断电流为I01.0 A的保险丝，负载为一可变电阻 (1)当电阻R100 时，保险丝能否被熔断？ (2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不 小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？ 思路点拨 解答本题时应把握以下三点： (1)根据变压器的匝数比可以确定原、副线圈的电压 (2)根据输出功率决定输入功率，从而确定输入电流 (3)由输入最大功率确定变阻器电阻及输出功率,答案 (1)保险丝不会熔断 (2)电阻R的阻值不能小于55 电功率不能大于220 W,1如图所示为由一个原线圈N1和两个副线圈N2、N3组成的理想变压器，已知N1N2N3421，电阻R3 ，副线圈N2接2个“6 V 6 W”灯泡，副线圈N3接4个3 W的灯泡，所有灯泡均正常发光求电源的输出功率 ，,答案：36 W,“6v6w”,3w,P出=PR+P1。 P1=P2+P3.,理想变压器动态分析问题,3分析动态问题的思路程序可表示为,U1,变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系,1.输入功率P1由输出功率P2决定；,P1P2,2.U1由电源决定；,3.U2由U1和匝数比决定；,U2n2/n1U1,4.I2由U2和负载决定；,I2U2R,5.I1由I2和匝数比决定；,I1n2/n1I2,对于功率：“副制约原” 即“P2决定P1”,对于电压：“原制约副”即“U1决定U2”。,对于电流：“副制约原”即“I2决定I1”,A.U增大,I增大,P1增大,C.U减小,I减小,P1减小,D.U不变,I减小,P1不变,B.U不变,I减小,P1增大,练1、如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是：,D,U1制约U2， I2制约I1， P2制约P1。,动态分析,S断开，U1不变，n1、n2。则U2不变。R总增大，I2减小。 I1=I。P1=U22/R1,多副线圈级问题,1。电压关系：由于线圈是绕在同一铁芯上，穿过每一个线圈的磁通量的变化率相等：U1:U2:U3:.=n1:n2:n3:,2.功率关系：原线圈的输入功率等于所有副线圈的输出功率（P入=p出） P1=P2+P3+ .,3。电流关系: P入=p出 U1I1=U2I2+U3I3+ I1n1=I2n2+I3n3+.,练、如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W”的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求： （1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3. （2）原线圈的电流I1和P1。,（1）n1 1320匝 n3= 72匝 （2）I1=0.095A，P1=21W,电压关系、电流关系、功率关系,1.U1：U2:U3=n1:n2:n3. 2.I1n1=I2n2+I3n3. P1=I1U1.,知：U1=220V, n2=36,P2=9W, U2=6V, P3=12W. U3=12V.,（1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3.,（2）原线圈的电流I1和P1。,练：如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 1，原线圈中的电阻A与副线圈中的负载电阻B阻值相等。a b端加一交流电压U后， （1）两电阻消耗的功率之比为多少？ （2）两电阻两端电压之比为多少？ （3）B电阻两端电压为多少？,串联利用I求解,练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1 （ ） A、也能正常发光 B、较另三个灯暗些 C、将会烧坏 D、不能确定,A,设通过L2、L3、L4的电流均为I0。,I1:I2=n2:n1. I2=3I0. 则I1=I0.,线圈和用电器串联，采用I求解,练：如图所示，理想变压器输入端PQ接稳 定的交流电源，通过单刀双掷开关S可改变变压 器原线圈匝数(图中电压表及电流表皆为理想电 表)，则下列说法中正确的是( ) A当滑片c向b端移动时，变压器输入功率变大 B当滑片c向a端移动时，电流表A1的示数将减小，电压表V的示数不变 C当滑片c向b端移动时，电流表A2的示数将变大，电压表V的示数也变大 D滑片c不动，将开关S由1掷向2时，三个电表A1、A2、V的示数都变大,D,练：为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示，当开关S闭合后 AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变 BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大 CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大 DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变,AD,高压输电问题分析,1对高压输电问题，应按“发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器”的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析 2远距离高压输电的几个基本关系(如图所示)：,例 某学校有一台应急备用发电机，内阻为r1 ，升压变压器的匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻为R4 ，全校22个教室，每个教室用“220 V,40 W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，则 (1)输电线上损耗的电功率多大？ (2)发电机的输出功率多大？ (3)发电机的电动势多大？,思路点拨 画出输电线路图，在图上标上各量，然后逐级计算。,发动机的电动势：E=I1r+U1,答案 (1)144 W (2)5 424 W (3)250 V,互感器,电流互感器,电压互感器,使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数,使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数,测量高压电流电压、避免出现危险,C,练、钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。图（a）中电流表的读数为1.2A 。图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则 A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4A B.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4A C.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6A D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b）的读数为3.6A,I1n1=I2n2.其中n1变，n2不变 原线圈匝数变但电流没变。 对于a：1I1=1.2n2 对于b：3I1=Ibn2,练、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图 问： （1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是什么？ （2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为什么会产生感应电流？,答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流,（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流,例、如图所示，（a）是一理想变压器的电路连接， （b）是在原线圈两端所加的电压随时间变化的 关系图象，已知原副线圈的匝数比为10：1，电流表A2的示数为2A，开关S断开，求： （1）变压器输入功率和电压表的示数； （2）将开关S闭合，定性分析电路中三只电表的 示数变化情况。,制约关系、有效值问题、动态问题。,电压不变，负载电阻减小，I2增大、I1增大,例、如图所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220V的交流电源，副线圈2的匝数为30匝，两端并有“12V、12W”的灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压为110V，接有电R，通过R的电流为0.4A，求： （1）副线圈3的匝数n3； （2）原线圈1的匝数n1和通过它的电流I1。,1)U1:U2:U3=n1:n2:n3 2)p1=p2+p3 ,I1U1=P2+I3U3。 或I1n1=I2n2+I3n3.,例、完全相同的灯泡全部正常发光，三个线圈的 匝数之比为：_,4:1:2,设每个灯泡的 额定电流为I0。 I1=I0，I2=2I0。 I3=I0。 I1n1=I2n2+I3n3 U2:U3=n2:n3 U2=U0,U3=2U0,利用I、U和匝数的关系列方程求解。,例、四个相同的电灯与理想自耦变压器连接， 当接上交流电源后，四个电灯均正常发光，