交变电流变压器培训教学PPT

1、第五章第五章 交变电流交变电流 第四节第四节 变压器变压器 1 1、产生感应电动势的条件、产生感应电动势的条件 3 3、什么是互感现象、什么是互感现象 2 2、法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律 用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压 随身听随身听3v机床上的照明灯机床上的照明灯36v 扫描仪扫描仪12v防身器防身器3000v 手机充电器手机充电器4.2v 4.4v 5.3v黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏 录音机录音机6v 9v 12v彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 而日常照明电路的电压是而日常照明电路的电压是220v,我们如何

2、使各种用电我们如何使各种用电 器在不同的额定工作电压下能够正常工作呢？器在不同的额定工作电压下能够正常工作呢？ 需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同电压的需要。 变压器变压器 变压器变压器就是就是改变改变交流交流电压电压的设备的设备 在输电过程中，电压必须进行调整。在输电过程中，电压必须进行调整。 城乡变压器城乡变压器 各式变压器各式变压器 可拆式变压器可拆式变压器 变电站的大型变压器变电站的大型变压器 2.2.示意图示意图 铁芯铁芯 原线圈原线圈 副线圈副线圈 3.3.电路图中符号电路图中符号 铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 n1n2 1.1.构造：构造：

3、（1 1）闭合闭合铁芯铁芯 （2 2）原线圈）原线圈( (初级线圈初级线圈) ) （3 3）副线圈）副线圈( (次级线圈次级线圈) ) 由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。 用绝缘线绕成的线圈用绝缘线绕成的线圈 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯 上，一个线圈上，一个线圈连到交流电源连到交流电源的两端，另一个线圈连到小的两端，另一个线圈连到小 灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能电能 磁

4、场能磁场能 电能电能转化转化 (u1、i1) (变化的磁场变化的磁场) ( u2、i2) 变压器变压器只能改变交流电只能改变交流电的电压和电流的电压和电流 思考：思考：若给原线若给原线 圈接圈接直流直流电压电压u u1 1, , 副线圈电压副线圈电压u u2 2? ? 实验：实验：探究变压器线圈两端电探究变压器线圈两端电压与匝数的关系压与匝数的关系 猜想猜想：交流电压、原线圈匝数、副线圈匝数交流电压、原线圈匝数、副线圈匝数 方法：方法：控制变量法 实验结论：实验结论：误差允许范围内 误差允许范围内 2 1 2 1 n n u u 思考：思考： 1 1、实际的变压器在运行时，哪些地、实际的变压器

5、在运行时，哪些地 方有能量损耗呢？方有能量损耗呢？ 2 2、为什么铁芯是闭合的？在变压器、为什么铁芯是闭合的？在变压器 通过交变磁场传输电能的过程中，闭通过交变磁场传输电能的过程中，闭 合铁芯起什么作用？合铁芯起什么作用？ 分析：分析： 若无铁芯或铁芯不闭合，原线圈中的磁若无铁芯或铁芯不闭合，原线圈中的磁 通量只有一小部分贯穿副线通量只有一小部分贯穿副线圏圏，大部分漏，大部分漏 失在外。失在外。 有了闭合铁芯，由于有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大铁芯被磁化，绝大 部分磁通量集中在铁芯内部，贯穿副线圈，部分磁通量集中在铁芯内部，贯穿副线圈， 大大增强了变压器传输电能的作用。大大增强了变压器传输

6、电能的作用。 变压器中能量转换的过程是：变压器中能量转换的过程是：电能电能磁磁 能能电能。电能。铁芯起到了铁芯起到了能量转换的作用。能量转换的作用。 请根据互感原理推导变压器原、副线圈的电请根据互感原理推导变压器原、副线圈的电 压与匝数的关系。压与匝数的关系。 理论推导理论推导 因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所以原因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所以原 副线圈中的副线圈中的磁通量磁通量，磁通量的变化量磁通量的变化量 、磁通磁通 量的变化率量的变化率都相同。都相同。 i1i2 n1 n2 u1u2 根据法拉第电磁感应定根据法拉第电磁感应定 律得：原、副线圈中产生律得：原、副线圈中产生 的感应电动势

7、分别是：的感应电动势分别是： e e1 1=n=n1 1/ / t t e e2 2=n=n2 2/ / t t 若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有 u u1 1=e=e1 1 u u2 2=e=e2 2 2 1 2 1 n n u u 2 1 2 1 n n e e 1、n2 n1 u2u1升压升压变压器变压器 2、n2 n1 u2 n2 i i1 1ii2 2 原理：原理：测测u u2 2，根据，根据 求出求出u u1. 1. 1 12 2 n uu n 原线圈原线圈并联并联在交流电路中在交流电路中. 原线圈原线圈串联串联在交流电路中在交流电路中. 原理：原理：测测u u2

8、2，根据，根据 求出求出u u1. 1. 2 12 1 n ii n u1u2 n1n2 bc 变式训练变式训练1如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝 数数n1800和和n2200的两个线圈，上线圈两端与的两个线圈，上线圈两端与u 51sin 314t v的交流电源相连，将下线圈两端接的交流电源相连，将下线圈两端接 交流电压表，则交流电压表的读数可能是交流电压表，则交流电压表的读数可能是() a2.0 vb9.0 v c12.7 v d144.0 v 图图544 a 解析解析： 选选 a.由由u1 n1 u2 n2 得得 u2n2u1 n1 ， 其中其中 u1 51

9、 2 v， 得得 u2 51 4 2 v9.0 v， 因此题中两线圈并非处于理因此题中两线圈并非处于理 想状态想状态，会出现漏磁会出现漏磁，所以交流电压表的读数小所以交流电压表的读数小于于 9.0 v，故选项，故选项 a 正确正确 如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈 匝数匝数n11100 匝接入电压匝接入电压u1220 v的电路中的电路中 (1)要求在两个副线圈上分别得到电压要求在两个副线圈上分别得到电压u26v， u3110 v，它们的匝数，它们的匝数n2，n3分别为多少？分别为多少？ (2)若在两副线圈上分别接上若在两副线圈上分别接上“6

10、v 20 w”“110 v 60 w”的的 两个用电器，原线圈的输入电流为多少？两个用电器，原线圈的输入电流为多少？ 【答案】【答案】(1)30 匝匝550匝匝(2)0.36 a c 为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，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 圈连接相同的灯泡圈连接相同的灯泡l1、l2， ，电路中分别接了理想交流电 电路中分别接了理想交流电 压表压表v1、v2和理想交流电流表和理想交流电流表 a1、a2，导线电阻不计，如，导线电阻不计，如 图所示当开关图所示当开关s闭

11、合后闭合后() aa1示数变大，示数变大，a1与与a2示数的比值不变示数的比值不变 ba1示数变大，示数变大，a1与与a2示数的比值变大示数的比值变大 cv2示数变小，示数变小，v1与与v2示数的比值变大示数的比值变大 dv2示数不变，示数不变，v1与与v2示数的比值不变示数的比值不变 ad 【规律总结】【规律总结】处理这类问题的关键是要分清变处理这类问题的关键是要分清变 量与不变量，弄清理想变压器中各量间的联系和量与不变量，弄清理想变压器中各量间的联系和 制约关系，在理想变压器中，制约关系，在理想变压器中，u2由由u1和匝数比和匝数比 决定；决定；i2由由u2和负载电阻决定和负载电阻决定i1

12、由由i2和匝数比和匝数比 决定决定 变式训练变式训练3如图所示有一理想变压器，原线圈接如图所示有一理想变压器，原线圈接 在电压一定的正弦交流电源上，副线圈电路中接入在电压一定的正弦交流电源上，副线圈电路中接入 电阻电阻r1和光敏电阻和光敏电阻r2,各交流电表的内阻对电路的各交流电表的内阻对电路的 影响不计，当有光照射电阻影响不计，当有光照射电阻r2时，各电表的示数变时，各电表的示数变 化情况是化情况是() a电流表电流表a1示数变大示数变大 b电流表电流表a2示数变小示数变小 c电压表电压表v1示数变小示数变小 d电压表电压表v1示数变大示数变大 a 二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理

13、-互感现象互感现象 强调：强调： 原、副线圈之间是通原、副线圈之间是通 过交变磁场相互联系的，且过交变磁场相互联系的，且 穿过它们的磁通量始终相等。穿过它们的磁通量始终相等。 从能量的角度看，显从能量的角度看，显 然变压器不能产生电能，只然变压器不能产生电能，只 是通过交变磁场传输电能。是通过交变磁场传输电能。 原原 线线 圈圈 副副 线线 圈圈 铁芯铁芯 u1 u2 n1n2 思考：若给原线圈接思考：若给原线圈接直流直流电压电压u u1 1，副线，副线 圈圈 电压电压u u2 2 情况怎样？情况怎样？ u20 问题问题1：原、副线圈不套在闭：原、副线圈不套在闭 合铁芯上，是否仍然存在互感合铁

14、芯上，是否仍然存在互感 现象？现象？ 问题问题2：为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？：为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？ （铁芯的作用是什么？）（铁芯的作用是什么？） （仍存在）（仍存在） 如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只 有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈 中传送电能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分中传送电能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分 磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率。磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率。 原原 线线 圈圈 副副

15、 线线 圈圈 铁芯铁芯 u1 u2 n1 n2 练习练习1 1、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 2 4 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直 线运动切割磁感线时，图中电流表线运动切割磁感线时，图中电流表a a1 1的示数为的示数为 12ma12ma，则电流表，则电流表a a2 2的示数为的示数为 （ ） a a3ma b3ma b0 0 c c48ma d48ma d与负载与负载r r的值有关的值有关 b u u1 1 i i1 1 i i2 2 n n1 1 n n2 2u u2 2r r 变压器输入

16、输出电压、电流、功率大小之间的变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的 因果关系因果关系 1.输入功率输入功率p1由输出功率由输出功率p2决定；决定； p1p2 2.u1由电源决定；由电源决定； 3.u2由由u1和匝数比决定；和匝数比决定； u2n2/n1u1 4.i i2由由u2和负载决定；和负载决定； i i2u2r 5.i i1由由i i2和匝数比决定；和匝数比决定； i i1n2/n1i i2 练、如图所示：理想变压器的交流输入电压练、如图所示：理想变压器的交流输入电压 u u1 1=220v=220v，有两组副线圈，其中，有两组副线圈，其中n n2 2=36=36匝，标匝，标 有有“

17、6v6v，9w”9w”、“12v12v，12w”12w”的灯泡分别接的灯泡分别接 在两副线圈上均正常发光，求：在两副线圈上均正常发光，求： （1 1）原线圈的匝数为）原线圈的匝数为n n1 1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n n3 3. . （2 2）原线圈的电流）原线圈的电流i i1 1。 n3 n2 n1 （1 1）n n2 2 13201320匝匝 n n3 3= 72= 72匝匝 （2 2）i i1 1=0.095a=0.095a 例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图 所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线所示变压器

18、左右两臂上，当通以交变电流时，每个线 圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半 通过中部的臂，已知线圈的匝数之比通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n n1 1:n:n2 22 2：1. 1.在不在不 接负载的情况下，则（接负载的情况下，则（ ） a a当线圈当线圈1 1输入电压为输入电压为220v220v时，时， 线圈线圈2 2输出电压为输出电压为110v110v b b当线圈当线圈1 1输入电压为输入电压为220v220v时，时， 线圈线圈2 2输出电压为输出电压为55v55v c c当线圈当线圈2 2输入电压为输入电压为110v110v时，时， 线圈线圈1 1输出电压为输出电压为220v220v d d当线圈当线圈2 2输入电压为输入电压为110v110v时，时， 线圈线圈1 1输出电压为输出电压为110v110v bdbd 练习、一理想变压器如图所示，在练习、一理想变压器如图所示，在n n1 1两端两端 接交流电接交流电u u1 1220v220v，n n1 1为为44004400匝，匝，n n2 2为为 11001100匝。若要使匝。若要使u u3 3u u2 2，求，求n n3 3。 n n3 322002200匝匝 练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈练习、如图所示，一