专题_变压器的动态分析

1、专题 变压器的动态分析【思想方法指导】处理变压器的动态分析，首先应明确“不变量”和“变化量”，对变化量要把握它们之间的制约关系，依据程序分析的思想，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各 物理量的变化情况.【规律总结】1.首先明确变压器各物理量间的制约关系变压器原、畐U线圈匝数n1、n2确定，U1决定了 U2，与输出端有无负载、负载大小无关，也与变压器有无其他副线圈无关.U2与负载电阻R，通过欧姆定律决定了输出电流12的大小，输出功率 P2决定输入功率P1, P1= U1I1，从而决定I1大小，2 .分清动态变化中哪个量变化，结合串、并联电路的特点.欧姆定律及变压器各物理量

2、间因果关系依次 确定.1 匝数比不变的情况(如图5所示)(1) U不变，根据U =，输入电压U决定输出电压 U,不论U22负载电阻R如何变化，U不变.(2) 当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1,故I 1发生变化.(3) 丨2变化引起F2变化，P1= P2,故R发生变化.2 负载电阻不变的情况(如图6 所示)r)1(1) U不变，一发生变化，故U变化.ru(2) R不变，U变化，故丨2发生变化.li(3) 根据F2 = r, F2发生变化，再根据 R= P2,故P变化,P= UI1, U不变，故丨1发生变化.3.分析动态问题的思路程序可表示为决定hr决定P1【典型

3、例题】倉不变他载尺变化鬻故变，员载不变图6P1二匕(hUTU?)a 一：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 Li、L2,电路中分别接了理想变流电压表Vi、V2和理想交流电流表 Ai、A2,导线电阻不计，如图所示.当开关 S闭合后（）Ai与A2示数的比值不变Ai与A2示数的比值变大Vi与V2示数的比值变大Vi与V2示数的比值不变2,A . Ai示数变大,B. Ai示数变大,C. V示数变小, D . V2示数不变,S为单刀双掷开关, 线圈两端接电压恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是如图8所示电路中的变压器为理想

4、变压器,P是滑动变阻器R的滑动触头，原A .保持P的位置不变， B .保持P的位置不变,C. S掷于b位置不动,D. S掷于b位置不动,S由b切换到aS由a切换到bP向上滑动P向下滑动三：如图所示，理想变压器的输入端接正弦交流电，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡Li和L2;输电线的等效电阻为R,时，电键K断开当K接通时，以下说法中正确的是A. 副线圈的两端 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Li的电流减小D. 原线圈中的电流增大四：如图所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定，原线圈的电压为Ui时，畐U线圈的输出电压为U2, Li、L2、L3为三只完全

5、相同的电灯，开始时，电键K开启，然后当电键 K闭合时A. 电压Ui不变，U2变大B. 电灯Li变亮，L2变暗C. 电灯Li变暗，L2变亮D. 原线圈中的电流变大五：如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动C.保持Ui不变，K合在a处，使P上滑，Ii将增大D.保持P的位置不变，K合在a处，若Ui增大，Ii将增大触头，Ui为加在原线圈两端的电压,A. 保持Ui及P的位置不变，K由B. 保持Ui及P的位置不变，K由Ii为原线圈中的电流强度，则a合到b时，Ii将增大b合到a时，R消耗的功率减小若将该线路与交流电源接通，2时，灯泡均未烧坏则下列可能的六：有5个完全相同的灯泡连接在理想

6、变压器的原、副线圈中，如图所示 且开关S接在位置i时，5个灯泡发光亮度相同； 若将开关S接在位置 是 （）A 该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4 ： iB 该变压器是升压变压器，原、副线圈匝数比为i : 4C 副线圈中的灯泡仍能发光，只是更亮些D 副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗1 11 1I11I1r1理想变压器在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律有：E1n11 , E2 n22忽略原、副线圈内阻，有Ui = El ,U2= E2另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的

7、磁感线条数都相等，于U1n1U2n2由此便可得理想变压器的电压变化规律为在此基础上再忽略变压器自身的能量损失称为铜损”和铁损”），有Pi = P2是又有（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗而 Pl = I lU 1P2=I 2U2于是又得理想变压器的电流变化规律为11 n2U111 U 212 ,_12 n111解题思路 1电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U/Ua= m/n2；当变压器有多个副绕组时U/n 1=12/ n2=U3/ n3=解题思路2功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P入=P出，即R=F2;当变压器有多个副绕组时P =P2+F3+解题思路3电流思路.

8、由I =R U知，对只有一个副绕组的变压器有 11/12=n2/n1；当变压器有多个副绕组时 ml 1=n2l 2+nd 3+解题思路4 （变压器动态问题）制约思路 （1）电压制约：当变压器原、畐U线圈的匝数比（nd压）一定时，输出电压U由输入电压决定，即UeU/n, 可简述为“原制约副”（2 ）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（nn2）定，且输入电压 U确定时，原线圈中的电流11由副线圈中的输出电流 I2决定，即丨1= n2|2/m，可简述为“副制约原”.（3 ）负载制约：变压器副线圈中的功率R由用户负载决定，P2=P负1+P负2+；变压器副线圈中的电流丨2由用户负载及电压 U确定，丨2

9、=/比 总功率P总=戸线+P2.动态分析问题的思路程序可表示为：U2 n2决定U2U22 R负载决定| R卩2（1心!2决定I2U2)I P 1U1 Pl1 决定三远距离输电问题知识梳理1根据P损=，降低输电损耗有两种方法(1) 减小输电线的电阻.2远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流1UT远距离输电中的功率关系：3 远距离输电的处理思路(2) 减小输电导线中的电流：在输送功率一定的情况下，根据P= UI，要减小电流，必须提高I =，输电线上的损失功率 P损=i2r线=，可知P损P 输=.对高压输电问题，应按“发电机T升压变压器T远距离输电线T降压变压器T用电器”，或从“用电器”倒推到

10、“发电机”的顺序一步一步进行分析.4远距离高压输电的几个基本关系 (以图9为例)：ay*升斥变乐器降馬住乐器图9(1) 功率关系：P= F2, F3= P4, F2= P损+ F3.亠一 Uni12U?n314(2) 电压、电流关系：i1=厂，77=厂，L2=A U+ U3, 12= 13= I 线.lbn2I14n413，P2 F3 U U3(3) 输电电流：I线=7T= ：=Us金2 P2 2(4) 输电线上损耗的电功率：F损=I线厶U= I线R线=(u)2R线.1 当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的-.n例题1 (2010 浙江理综 17)某水电

11、站，用总电阻为2.5 Q的输电线输电给 500 km外的用户，其输出电功率是3X 106 kW,现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是()A. 输电线上输送的电流大小为2.0 X 105 AB. 输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC. 若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9X 108 kWD. 输电线上损失的功率为厶P= U/r, U为输电电压，r为输电线的电阻P损=I线R线，其原因是I线可以由公式P输入=I思维突破在远距离输电问题中，计算线路功率损耗时应用U线线U输入求出，而 P损=U线I线和P损=r则不常用，其原因是在一般情况下，U线不易求 出，且易将 U线和U输入相

12、混而造成错误.2 如图10所示，有一台交流发电机E,通过理想升压变压器Ti和理想降压变压器 T2向远处用户供电，输电线的总电阻为 R. Ti的输入电压和输入功率分别为U和Pi,它的输出电压和输出功率分别为U和P2;T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设Ti的输入电压 U图10定，当用户消耗的电功率变大时，有（）A. 12减小，14变大B U不变，U3变大C. Pi变小，F2变小D . F2变大，Ps变大3 （2010 江苏 7改编）在如图11所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变.随着发

13、电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（）A升压变压器的输出电压增大B. 降压变压器的输出电压增大C. 输电线上损耗的功率增大D. 输电线上损耗的功率占总功率的比例减小4 2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重，为消除高压输电线上的冰，事后有人设计了利用电流的热效应除冰的融冰思路.若在正常供电时，高压线上送电电压为 U,电流为I，热耗功率为 P;除冰时，在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通过自动调节高压输电变压器的变压比，使输电线上的热耗功率变为16A P,则除冰时（）UA.输电电流为 4IB.输电电流为16I C .输

14、电电压为4U D .输电电压为 二5图16为某小型水电站的电能输送示意图，A为升压变压器，其输入功率为P,输出功率为F2,输出电( )A. PF2B. F2= F3C. L2d图16D. lb= U36 .随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要.某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U,输电导线总电阻为 R在某一时段用户需求的电功率为P。，用户的用电器正常工作的电压为12.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是A. 输电线上损耗的功率为B. 输电线上损耗的功率为PRUPRTTc.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更

15、高的电压输电D.采用更高的电压输电会降低输电的效率7.如图6所示为远距离输电的示意图，若电厂输出电压不计变压器损耗，则下列判断正确的是()A. 1 = 4 400 述 V B . |2= 1 000 AC. I2l2= 4.4 X 106 W D .用户得到的交流电频率为U1= 4 400；2sin 100 n t V，电流丨1= 1 000 A ,100 n Hz-压为U; B为降压变压器，其输入功率为P3,输入电压为 d.A、B均为理想变压器，输电线的总电阻为r,则下列关系式正确的是升压器降压器8、如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW输出电压为400V,向距离较远的用户供电，为

16、了减少电能损失，使用 2kV高压输电，最后用户得到220V, 9.5kW的电力，求：(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比ni/n2；(2) 输电线路导线电阻 R;(3) 用户降压变压器原、副线圈匝数比 n/ntIin2.U2I2I3发电机n3U3n4I4U4例1 .在远距离输电时，输送的电功率为P,输电电压为 U,所用输电导线的电阻率为 p，横截面积为S,导线的总长度为 L,输电线上损耗的电功率为 P，用户得到的电功率为 P用，下面关于P和P用的 表达式中正确的是（）。A P = uZsLB. P =孚U 2sD.例2.发电机的输出电压为 220伏，输出功率为 44千瓦，每条输电线电阻为0.

17、2欧，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1 10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10 1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？例3. 一条河流，流量 Q 2m3 s 1，落差h 5 m,现利用其发电，若发电机总效率为50%输出电压为240 V，输电线路总电阻 R 30，允许损失功率为发电机输出功率的6%为满足用电的要求,使用户获得 220 V电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏 “ 220V 100W”的电灯正常发光？解析：按题意画出远距离输电的示意图如图13-5-2所示，习题精练1远距离输电

18、线的示意图，如图13-5-3所示，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( )A. 升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关。B. 输电线路中的电流只由升压变压器原线圈的匝数比决定。C. 当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大。D. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压。图 13-5-32发电厂发电机的输出电压为U,发电厂至学校的输电线电阻为R通过导线的电流为I，学校的输入电压U2,下列计算线路损耗功率的式子中正确的是()u2(U. u2)22A. LB .丄C. |2RD I (U-12)RR3.电站向某地输送5.0 X 103kW的电功率，输电线上损失的电功率为1.0 X 102kW若输送功率不变,把输电电压提高为原来的 率和用户得到电功率。10倍，同时将输电线的横截面积减为原来的一半，求这时输电线上损失的电功4. 一台交流发电机的输出电压为250V,输出功率为100kW向远处输电所用输出线的总电阻为8要使输电线上的功率损失不超过输送功率的5%用户正好得到220V的电压.则供电处的升压变压器和用户处的降压变压器原、畐U线圈的匝数比各是多少？5. 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个水