《变压器》上课课件

1、4 . 4 . 变压器变压器 在在需改变电压，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n1n21.1.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 ( (绝缘硅钢片叠合而成绝缘硅钢片叠合而成) ) （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

2、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能变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了能量转化：量转化： 电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(U1、I1) (变化的磁场变化的磁场) ( U2、I2)思考思考: :若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?=0l故变压器只有工作在交流电路中。（原线圈

3、接故变压器只有工作在交流电路中。（原线圈接的电流、电压要变，才会有互感现象，变压器的电流、电压要变，才会有互感现象，变压器才可以起到变压作用。）才可以起到变压作用。）l思考：原、副线圈中的磁通量、磁通量的变化思考：原、副线圈中的磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率有什么关系？量、磁通量的变化率有什么关系？l因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所以原副线因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所以原副线圈中的圈中的磁通量磁通量，磁通量的变化量磁通量的变化量 、磁通量的变磁通量的变化率化率都相同。都相同。只改变只改变I I和和U U的大小，不改变的大小，不改变T T和和f f无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损

4、理想变压器的特点：没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%97%99%99%，所以理论研究时我们把它当成，所以理论研究时我们把它当成100%100%（理想（理想变压器）是没有问题的。变压器）是没有问题的。 理想变压器也是一个理想化模型。 请根据互感原理推导变压器原、副线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。圈的电压与匝数的关系。四、理想变压器的变压规律四、理想变压器的变压规律I1I2n1n2U1U

5、2根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律得：原、副线圈中产生的得：原、副线圈中产生的感应电动势分别是：感应电动势分别是：E E1 1=n=n1 1/ / t tE 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 2121nnUU2121nnEE1、n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器2、n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器注：此公式无论副线圈一端是空载还注：此公式无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。是有负载，都是适用的。2121nnUU 理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的

6、电压电压跟它们跟它们的的匝数匝数成成正比正比【例【例1 1】 ：如图，一台理想变压器，原线圈如图，一台理想变压器，原线圈2200匝，副线圈匝，副线圈440匝，并接一个匝，并接一个100的的负载电阻负载电阻若把原线圈接在若把原线圈接在220V交流电源上交流电源上，则电压表示数为，则电压表示数为_V,电流表示数为电流表示数为_A_A440.44若上面接的是若上面接的是220V220V直流电源呢？直流电源呢？电压表示数电压表示数_V,电流表示数电流表示数_A00AV【例【例2 2】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 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场

7、中向左做匀速直线，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，图中电流表运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流表，则电流表A A2 2的示数为的示数为（ ）A A3mA B3mA B0 C0 C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关解析：变压器只能工作于交流电解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定路，不能工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体棒向左匀速切电压的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈割磁感线时，在线圈n n1 1中通过的中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈是恒定电流，不能引起穿过线圈n n2 2的

8、磁通量变化，在副线圈的磁通量变化，在副线圈n n2 2上上无感应电动势出现，所以无感应电动势出现，所以A A2 2中无中无电流通过。电流通过。 B理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率即即: : 121221nnUUII理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电流电流跟它们跟它们的的匝数匝数成成反比反比变压器工作时的制约关系变压器工作时的制约关系1电压制约电压制约当变压器原、副线圈的匝数比当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，一定时，输出电压输出电压U2由输入电压由输入电压U1决定决定，即，即U2n2U1/n1.2电流制约电流制约当变压器原、副线圈的匝数比当变压

9、器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，一定，且输入电压且输入电压U1确定时，确定时，原线圈中的电流原线圈中的电流I1由由副线圈中的输出电流副线圈中的输出电流I2决定，即决定，即I1n2I2/n1.3负载制约负载制约(1)变压器副线圈中的功率变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，由用户负载决定，P2P负负1P负负2；(2)变压器副线圈中的电流变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电由用户负载及电压压U2确定，确定，I2P2/U2；(3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是总是“量出为入量出为入”，即用户消耗多少，原线，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因

10、而输出功率决定输入功率，圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率，P1P2；即即变压器的输入功率是由输出功率决定的变压器的输入功率是由输出功率决定的即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2对理想变压器，下列说法中正确的是对理想变压器，下列说法中正确的是()A原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大率增大而增大B原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大增大而增大C原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化化而变化D当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也当副线

11、圈的电流为零时，原线圈的电压也为零为零AB4对理想变压器进行动态分析的两种常见情况对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化 而 变 化 的 情 况 ， 进 行 动 态 分 析 的 顺 序 是化 而 变 化 的 情 况 ， 进 行 动 态 分 析 的 顺 序 是RI2P2P1I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的 情 况 ， 进 行 动 态 分 析 的 顺 序 是的 情 况 ， 进 行 动 态 分 析 的 顺 序 是 n1、n2U2

12、I2P2P1I1.对变压器原理的理解对变压器原理的理解图图543BC 如图如图545所示，一台有两个副线圈的变压器，所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数原线圈匝数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U26 V，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 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？变压器基本规律的应用变压器基本规律的应用图图54

13、5【思路点拨思路点拨】解题时应特别把握以下两点：解题时应特别把握以下两点：(1)原、副线圈的电压与匝数的关系原、副线圈的电压与匝数的关系(2)根据原、副线圈的功率关系确定电流关系根据原、副线圈的功率关系确定电流关系【答案答案】(1)30 匝匝550匝匝(2)0.36 A【规律总结规律总结】对于理想变压器来说，对于理想变压器来说，变压公式和输入功率等于输出功率是变压公式和输入功率等于输出功率是普通适用的规律，普通适用的规律，但但对于有几个副线对于有几个副线圈的理想变压器，电流公式就不能使圈的理想变压器，电流公式就不能使用了用了图图546C变压器的动态分析变压器的动态分析 (2010年高考天津卷年

14、高考天津卷)为探究理想变压器原、副线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正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路电路中分别接了理想交流电压表中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想和理想交流电流表交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如，导线电阻不计，如图图547所示当开关所示当开关S闭合后闭合后()图图547AA1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，

15、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由由I2和匝数比和匝数比决定决定变式训练变式训练3(2011年嘉兴高二检测年嘉兴高二检测)如图如图548所所示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦

16、交流电源上，副线圈电路中接入电阻流电源上，副线圈电路中接入电阻R1和光敏电阻和光敏电阻R2,各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射电阻电阻R2时，各电表的示数变化情况是时，各电表的示数变化情况是()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示数变大示数变大图图548A思考：交流电压表有一定的量度范围，它思考：交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的电压。如何测量高压线上的交流电压？电压。如何测量高压线上

17、的交流电压？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 使用时把原线圈与使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数数多于副线圈匝数 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路串联，原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数匝数少于副线圈匝数例例4.4.为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装为了保证用电安全，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漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图 问：问：（1 1）电路正常工作时，）电路正常工作时，b b线圈是没有电流的，原因是什么线圈是没有电流的，原因是什么？（2

18、 2）如果站在地上的人不小心接触火线时，）如果站在地上的人不小心接触火线时，b b线圈为什么线圈为什么会产生感应电流？会产生感应电流？解析解析 发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和变压器相似的电流互感器，其铁芯的构和变压器相似的电流互感器，其铁芯的a a侧有两个形侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示），它们分别将用电器和火线、零线串联和虚线表示），它们分别将用电器和火线、零线串联起来，起来，220V220V交变电流在交变电流在MNOMNO、GRKGRK与发电厂之间流与发电厂之间流过；铁芯的过；铁芯的b b侧有另一个线圈与电磁继电器侧有另一个线圈与电磁继电器J J的线圈（的线圈（图中未画出）并联，室内电路正常工作时，图中未画出）并联，室内电路正常工作时，b b线圈没有线圈没有电流，电流，J J保持导通状态，当漏电时，保持导通状态，当漏电时，b b线圈便会产生感线圈便会产生感应电流，推动电磁继电器应电流，推动电磁继电器J J切断用电器的电路，从而防切断用电器的电路，从而防止事故的发生止事故的发生答案答案 （1 1）电流互感器）电流互感