教案 变压器及远距离输电幻灯片.ppt

变压器远距离输电,要点：1、变压器理论知识2、变压器七类应用,一、普通变压器基础,1.示意图,原线圈,副线圈,铁芯,2.构造：,（1）闭合铁芯绝缘硅钢片叠合而成,（2）原线圈(初级线圈）：与交流电源相连接其匝数用n1表示,（3）副线圈（次级线圈）：与用电器连接其匝数用n2表示,（4）输入电压：U1;输出电压：U2.,3.电路图中符号,电能-磁场能-电能的转换,（5）工作原理：电磁感应,2几个关系式电压关系：功率关系：电流关系：,单个副线圈:I1I2=n2n1,多个副线圈:n1I1=n2I2+n3I3+,P入=P出(多个副线圈:P1=P2+P3+),1.变压器的工作原理:是利用电磁感应原理工作的.因此变压器只能改变交流电压，而不能改变恒定电压.,注意：变压器的原线圈如果接的是干电池、蓄电池或匀速切割的导体棒时，副线圈两端的电压为零。,二、变压器的工作原理,U1U2=n1n2,3、输入输出电压、电流、功率之间的因果关系,*输入电压U1决定输出电压U2,*输出电压U2和用电器电阻R决定输出电流I2,*输出电流I2决定输入电流I1,*输出功率P出决定输入功率P入,升压变压器,降压变压器,三、远距离高压输电的原理,设发电机的输出功率为P，I2=PU2，则功率损失为：P损=I22R用户得到的功率为：P用=P-P损输电线路上的电压损失为：U损=I2r降压变压器输入电压为：U3=U2-U损,1、如图，理想变压器原副线圈匝数之比为41原线圈接入一电压为uU0sint的交流电源，副线圈接一个R27.5的负载电阻若U0220V，100rad/s，则下述结论正确的是A副线圈中电压表的读数为55VB副线圈中输出交流电的周期为C原线圈中电流表的读数为0.5AD原线圈中的输入功率为,【答案】：AC,类型一：变压器的原理理解,1、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开。当K接通时，以下说法正确的是（）A副线圈两端M、N的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C通过灯泡L1的电流增大D原线圈中的电流增大,BD,类型二：变压器的动态分析,2、如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计从某时刻开始在原线圈c、d两端加上的交变电压，并将开关接在a处则()A时，c、d间电压瞬时值为110VB时，电压表的示数为22VC若将滑动变阻器触片P向上移，电压表和电流表A2的示数均变大D若将单刀双掷开关由a拨向b，两电流表的示数均变大,BD,1、如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为（）A.51B.15C.41D.14,解：设灯泡正常发光的电流为I，,则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图所示。,所以原、副线圈的匝数比为41,C,类型三：原线圈回路中接有用电器的问题,2、如图所示，变压器原副线圈的匝数比为3:1，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图则以下说法中正确的是A电压表的示数为36VB电流表的示数为1AC四只灯泡均能正常发光D变压器副线圈两端交变电流的频率为50Hz,答案：CD,类型四：特殊的变压器,a.自耦变压器：,特点是铁芯上只绕有一个线圈如果整个线圈作原线圈,副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压（图甲）。,如果把线圈的一部分作原线圈,整个线圈作副线圈，就可以升高电压（图乙）,b.调压变压器.,也是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2,1、如图所示是一台理想自耦变压器，当a、b之间接正弦交流电，A、V分别为理想交流电流表和交流电压表。若将调压端的滑动头P向上移动，则（）A电压表V的示数变大B变压器的输出功率变大C电流表A的示数变小D电流表A的示数变大,解：,滑动头P向上移动，电压表V的示数变小，输出功率减小，输入功率也减小，电流表A的示数变小。,C,2、调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q则（）A保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小,BC,类型五：互感器,(1)如图所示是电压互感器，原线圈在高压电路中，副线圈接电压表互感器将变为，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压(2)如图所示是电流互感器，原线圈在待测高电流电路中，副线圈接电流表互感器将变成，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流,甲,并联,高电压,低电压,乙,串联,强电流,弱电流,甲,乙,1、如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器。若已知甲的变压比为500：1，乙的变流比为200：l，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为5A，则输电线的输送功率为(),A1.1102WB1.1104WC1.1l06WD1.1108W,D,2、钳形电流表的外形和结构如图所示。图4（a）中电流表的读数为1.2A。图4（b）中用同一电缆线绕了3匝，则这种电流表能测直流电流，图4（b）的读数为2.4A这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为0.4A这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为3.6A这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图4（b）的读数为3.6A,原线圈,副线圈,原线圈匝数变为3倍,副线圈电流变为3倍,1、如图所示为某变压器对称铁芯的示意图。已知此时原线圈ab两端输入交流电压（V），原线圈匝数匝，副线圈匝数匝。则副线圈cd端输出的电压的有效值为（）,15VB.30VC.60VD.120V,解：磁感线为闭合曲线，根据铁芯磁通路的对称性可知，任何时刻原线圈中磁通量的变化率都是副线圈中的2倍。,类型六“日形”变压器,1、某小型水电站的输电示意图如下。发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1，n2。降压变压器原副线匝数分别为n3、n4（均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（）ABC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,升压变压器,降压变压器,AD,类型七：远距离输电问题,2、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=500伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：画出输电线路的示意图；求出所用的变压器的原副线圈匝数比。,解：,线路上损耗的功率为P=5000W，,P=I22R,电流为I2=25A，,线路上的电压为U=I2R=200V，,U2=P/I2=100000/25=4000V,n1n2=U1U2=18,U3=U2-U=3800V,U4=220V,n3n4=U3U4=19011,再见,3、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：画出输电线路的示意图；求出所用的变压器的原副线圈匝数比。,解：,线路上损耗的功率为P=5000W，,P=I22R,电流为I2=25A，,线路上的电压为U=I2R=200V，,U2=P/I2=100000/25=4000V,n1n2=U1U2=14,U3=U2-U=3800V,U4=220V,n3n4=U3U4=19011,4、如图所示，交流发电机向理想变压器提供220V的交变电压，升压变压器原副线圈匝数比为1：10，远距离输电导线总电阻为R线=2欧姆，输送功率为10KW，求：输电导线损失的能量。,解：由已知U1=220V,根据U1：U2=n1：n2,所以U2=2200V,根据P输出=10KWI线=P输出/U2,所以I线=10103/2200,=50/11A,又根据P线损=I线2R,=（50/11）22,=41W,若直接供电求：线路功率的损耗,P线损=4100W,5、有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比g=9.8m/s2,线路上损耗的功率为P=4900W，,P=I22R,电流为I2=35A，,线路上的电压为U=I2R=140V，,U2=P2/I2=2800V,n1n2=U1U2=3502800=18,U3=U2-U=2660V,U4=220V,n3n4=U3U4=2660220121,解:,机械功率P1=mgh/t=100049.85=1.96105W,发电机的输出功率P2=0.5P1=9.8104W,6、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：画出输电线路的示意图；求出所用的变压器的原副线圈匝数比。,21、某农村水力发电站发电机的输出电压，先通过电站附近的升压变压器升压后，再用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器。降压后，再用线路接到各用户。设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器。在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加，这时与用电低谷时比较（）A升压变压器的副线圈两端的电压变大B高压输电线路的电压损失变大C降压变压器的副线圈两端的电压变大D降压变压器的副线圈中的电流变大,BD,22、水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一。某小河水流量为40m3/s,现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电。（1）设发电机输出电压为500V，在输送途中允许的电阻为5，许可损耗总功率的5%，则所用升压变压器原副线圈匝数比应是多大？（2）若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？g取10m/s2。,解：,（1）设送电电流为I，损耗的功率为P耗、导线电阻为R线，由PI2R得：,设送电电压为U送，由PIU得：,则升压变压器原副线圈匝数比,（2）发电时水的重力势能转化为电能,故：50mghPt,其中,23、如图所示为一理想变压器，原副线圈的匝数比为n原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表的示数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升,下列判断正确的是()A.电动机两端电压为IRB.电动机消耗的电功率为I2RmgvC.原线圈中的电流为nID.变压器的输人功率为UI/n,BD,24、如图甲所示，在变压器的输入端串接上一只整流二极管D，在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u1=Um1sint，设t=0时刻为a“”、b“”，则副线圈输出的电压的波形(设c端电势高于d端电势时的电压为正)是下图中的（）,B,25、如图所示，某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节，原线圈两端的电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使（）A原线圈匝数n1增加B副线圈匝数n2增加C负载电阻的阻值R增大D负载电阻的阻值R减小,BD,26、下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移时（）A相当于在增加用电器的数目BV1表的示数随V2表的示数的增大而增大CA1表的示数随A2表的示数的增大而增大D变压器的输入功率在增大,ACD,27、如图所示，理想变压器原副线圈接有相同的灯泡A、B，原副线圈匝数比为2：1，交变电源电压是U，则B灯两端的电压是（）,A、U/2B、2UC、U/5D、2U/5,D,C,28、一理想变压器原副线圈匝数比为N1:N2=5：1，当导线AB在匀强磁场中作运速直线运动切割磁感线时，电流表A1的读数为12mA，则，电流表A2的读数为（）A、60mAB、2、4mAC、0mAD、与R的值有关,29、有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比g=9.8m/s2,线路上损耗的功率为P=4900W，,P=I22R,电流为I2=35A，,线路上的电压为U=I2R=140V，,U2=P2/I2=2800V,n1n2=U1U2=3502800=18,U3=U2-U=2660V,U4=220V,n3n4=U3U4=2660220121,解:,机械功率P1=mgh/t=100049.85=1.96105W,发电机的输出功率P2=0.5P1=9.8104W,30、一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11: