原创精品课件：4.2变压器(讲授式)

1、第四章第四章 远距离输电远距离输电 第第2 2节：节：变压器变压器照明灯电压照明灯电压-220伏伏机床上照明灯机床上照明灯-36伏伏半导体收音机电源电压不超过半导体收音机电源电压不超过10伏伏大型发电机交流电压大型发电机交流电压-几万伏几万伏远距离输电远距离输电-几十万伏几十万伏电视机显像管却需要电视机显像管却需要10000V以上电压以上电压交流便于改变电压，以适应各种不同的需要交流便于改变电压，以适应各种不同的需要变压器就是改变变压器就是改变交流交流电压的设备电压的设备几种常见的变压器几种常见的变压器一、变压器的结构一、变压器的结构 U1U2 n1n2原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯构造：构

2、造：（1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘硅钢片（绝缘硅钢片叠合而成）叠合而成）（2）原线圈（初级线圈）：）原线圈（初级线圈）：其匝数用其匝数用n1表示表示（3）副线圈（次级线圈）：）副线圈（次级线圈）：其匝数用其匝数用n2表示表示（4）输入电压：）输入电压：U1; 输出电压：输出电压：U2.一、变压器的结构一、变压器的结构电路图中符号电路图中符号n1n2问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压后，副线圈电压U2是怎样产生的？是怎样产生的？铁芯与线圈

3、互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1U2 n1n2二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 变压器通过闭合铁芯，利变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）到磁场能（变化的磁场）再到电能（再到电能（ U2、I2）转化。）转化。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。生的互相感应现象。二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理-互感现象互感现象理想变压器理想变压器无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理

4、三、科学探究变压器电压与匝数的关系三、科学探究变压器电压与匝数的关系实验结论：实验结论：原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。 次数次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系的实验研究原副线圈两端电压关系的实验三、科学探究变压器电压与匝数的关系三、科学探究变压器电压与匝数的关系I1I2n1n2U1U2若不考虑原副线圈的内阻若不考虑原副线圈的内阻则：则：U1/U2= n1/n2三、科学探究变压器电压与匝数的关系三、科学探究变压器电压与匝数的关系即理想变压器原副线圈的端电即理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数压之比等于这两

5、个线圈的匝数之比之比n2 n1 U2U1 -升压变压器升压变压器n2 n1 U2 U1 -降压变压器降压变压器问题：问题：原副线圈的电流可能满足何规律？原副线圈的电流可能满足何规律？1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即: U1I1=U2I2I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1P出出= P入入三、科学探究变压器电压与匝数的关系三、科学探究变压器电压与匝数的关系2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比I 1/ I 2= n2 / n1此公式只适用于此公式只适用于一个副线圈一个副线圈的变压器的变压器U

6、1I1I2n1n2U2R1.输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定；决定； P1P22.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/n1U14.I2由由U2和负载决定；和负载决定； I2U2R5.I1由由I2和匝数比决定；和匝数比决定； I1n2/n1I2三、科学探究变压器电压与匝数的关系三、科学探究变压器电压与匝数的关系如图所示，在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈如图所示，在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为匝数分别为n1600，n2120，电源电压，电源电压U1220 V，原线圈中串联，原线圈中串联一个一

7、个0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则()A负载功率不能超过负载功率不能超过44 WB副线圈电流最大值不能超过副线圈电流最大值不能超过1 AC副线圈电流有效值不能超过副线圈电流有效值不能超过1 AD副线圈电流有效值不能超过副线圈电流有效值不能超过0.2 A由由P入入P出出可知可知P入入U1I144 W又由又由U1/U2n1/n2得得U244 V，故，故I2不能大于不能大于1 A，负载功率，负载功率不超不超44 W.3用用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是输出电压是110 V，

8、通过负载的，通过负载的电流图象电流图象如图所示，则如图所示，则()A变压器输入功率约为变压器输入功率约为3.9 WB输出电压的最大值是输出电压的最大值是110 VC变压器原、副线圈匝数比是变压器原、副线圈匝数比是1 2D负载电流的函数表达式负载电流的函数表达式0.05sin(100t/2)An1:n2=U1:U2=2：1 i0.05sin(100t)A 4问题：有没有只用一组线圈来问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？实现变压的变压器？四、几种常用变压器四、几种常用变压器1.1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器自耦

9、变压器的原副自耦变压器的原副线圈共用一个线圈线圈共用一个线圈四、几种常用变压器四、几种常用变压器2.2.互感器互感器 A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 使用时把原线圈与电路并使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈联，原线圈匝数多于副线圈匝数匝数 使用时把原线圈与电路串使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈联，原线圈匝数少于副线圈匝数匝数四、几种常用变压器四、几种常用变压器为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图图5519所示，两变压器匝数分别为所示，两变压器匝数分别为n1、n2和和n3、n

10、4，a和和b是交流电是交流电表，则表，则()An1n2Bn3n4Ca为交流电流表，为交流电流表，b为交流电压表为交流电压表Da为交流电压表，为交流电压表，b为交流电流表为交流电流表左图是电压互感器，左图是电压互感器，a为交流电压表，为交流电压表，把把高电压经过变压器降压后测量，所以高电压经过变压器降压后测量，所以n1n2右图为电流互感器，右图为电流互感器，b为交流电流表为交流电流表把大电流经过变压器减为小电流再测量，所以把大电流经过变压器减为小电流再测量，所以n3n451.理想变压器在正常工作时，原、副线圈中理想变压器在正常工作时，原、副线圈中一定一定相同相同的物理量是的物理量是()A每匝线圈

11、中磁通量的变化率每匝线圈中磁通量的变化率B交变电流的频率交变电流的频率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原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势2如图所示，为一理想变压器，原如图所示，为一理想变压器，原、副线圈匝数比为、副线圈匝数比为20 1，两个标有，两个标有“12 V,6 W”的小灯泡并联在副线圈的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表线圈电路中电压表和电流表(可视为可视为理想电表理想电表)的示数分别是的示数分别是()A120 V,0.10 A B240

12、 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 A由由U1：U2n1:n2得，得，U1240VP1P26W212W又又P1U1I1可得可得I1 0.05AI2P/U20.1 A 由由U1 U2n1 n2 得得U1110 V 又又I1 I2n2 n1 得得I10.2 A 4.普通的交流电流表不能直接接普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如常要通过电流互感器来连接，如图所示，图中电流互感器图所示，图中电流互感器ab一侧一侧线圈的匝数较少线圈的匝数较少，工作时电流为，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多一侧线圈的匝数较多，工，工作时电流为作时电流为Icd，为了使电流表能，为了使电流表能正常工作，则正常工作，则()Aab接接MN、cd接接PQ，IabIcdBab接接MN、cd接接PQ，IabIcdCab接接PQ、cd接接MN，IabIcdDab