第单元变压器电能的输送演示文稿

第单元变压器电能的输送演示文稿本文档共52页；当前第1页；编辑于星期二\21点6分优选第单元变压器电能的输送本文档共52页；当前第2页；编辑于星期二\21点6分一、变压器原理1．构造和原理如图10－2－1所示：

(1)主要构造：由

、

和

组成．

(2)工作原理：电磁感应的

现象．图10－2－1原线圈副线圈闭合铁芯互感本文档共52页；当前第3页；编辑于星期二\21点6分2．理想变压器的基本关系式

(1)电压关系：若n1＞n2，为

变压器；若

n1＜n2，为

变压器．

(2)电流关系：只适用于只有一个副线圈的情况．

升压降压本文档共52页；当前第4页；编辑于星期二\21点6分3．互感器

(1)电压互感器：用来把

电压变成

电压．

(2)电流互感器：用来把

电流变成

电流．高低大小本文档共52页；当前第5页；编辑于星期二\21点6分(1)如果变压器没有漏磁和能量损失，这样的变压器就是理想变压器．(2)变压器只能改变交变电流的电流和电压，不能改变恒定电流的电流和电压．本文档共52页；当前第6页；编辑于星期二\21点6分二、电能的输送1．根据P损＝I2R线，减少输电电能损失有两种方法．

(1)减小输电线的电阻：由R＝ρ可知，要减小输电线的电阻

R线，在输电距离不变情况下，可采用减小材料的

、

增大导线的

等方法，但是不实际，不容易实现．

(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据

P＝UI，要减小电流，必须提高

．横截面积电阻率输电电压本文档共52页；当前第7页；编辑于星期二\21点6分2．远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流I＝，输电线上损失功

率P损＝I2R线＝，可知P损∝本文档共52页；当前第8页；编辑于星期二\21点6分本文档共52页；当前第9页；编辑于星期二\21点6分理想变压器①没有能量损失②没有磁通量损失基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入＝P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系只有一个副线圈：电流和匝数成反比多个副线圈：由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系原、副线圈中电流的频率相等本文档共52页；当前第10页；编辑于星期二\21点6分理想变压器①没有能量损失②没有磁通量损失制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定本文档共52页；当前第11页；编辑于星期二\21点6分(1)理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个

特点，电流关系的推导应该以其为依据．(2)变压器的以上关系都是根据“口”字型的变压器推出的．如

果变压器不是“口”字型时，应根据变压器的原理及各线圈

中磁通量的关系推导出各物理量的关系．本文档共52页；当前第12页；编辑于星期二\21点6分如图10－2－2所示的电路中，变压器初级线圈匝数n1＝1000匝，次级线圈有两个，匝数分别为n2＝500匝，n3＝200匝，分别接一个R＝55Ω的电阻，在初级线圈上接入U1＝220V的交变电流．求：(1)两次级线圈输出电功率之比；(2)初级线圈中的电流．本文档共52页；当前第13页；编辑于星期二\21点6分本文档共52页；当前第14页；编辑于星期二\21点6分[听课记录]

(1)对两个次级线圈有所以U2＝U3＝又P＝所以本文档共52页；当前第15页；编辑于星期二\21点6分(2)由欧姆定律得I2＝＝2A，I3＝＝0.8A.对有两个次级线圈的变压器有n1I1＝n2I2＋n3I3所以I1＝＝1.16A.[答案]

(1)

(2)1.16A本文档共52页；当前第16页；编辑于星期二\21点6分[名师归纳]

对于有两组以上的副线圈的变压器，电压与匝数成正比关系仍成立，而电流与匝数成反比的规律不再成立．但在任何情况下电流的关系都可以根据变压器的输入功率等于输出功率进行求解，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，或n1I1＝n2I2＋n3I3＋….本文档共52页；当前第17页；编辑于星期二\21点6分1.理想变压器的几个因果关系当理想变压器的匝数比不变时，

如图10－2－3所示，各量相互

关系如下：

(1)输入电压U1决定输出电压U2.这

是因为输出电压U2＝，当U1不变时，

不论负载电阻R变化与否，U2不会改变．图10－2－3本文档共52页；当前第18页；编辑于星期二\21点6分(2)输出电流I2决定输入电流I1.在输入电压一定的情况下，输

出电压U2也被完全确定，当负载电阻R增大时，I2减小，

则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增

大．(3)输出功率P2决定输入功率P1.理想变压器的输入功率与输

出功率相等，即P1＝P2，在输入电压U1一定的情况下，当

负载电阻R增大时，I2减小，则变压器的输出功率P2＝I2U2

减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，

I2增大，变压器的输出功率P2＝I2U2增大，则输入功率P1

也将增大．本文档共52页；当前第19页；编辑于星期二\21点6分2．动态分析的思路程序可表示为：本文档共52页；当前第20页；编辑于星期二\21点6分(1)对于电源，原线圈相当于用电器；对于用电器，副线圈

相当于电源．(2)对理想变压器应注意能量守恒定律的应用．本文档共52页；当前第21页；编辑于星期二\21点6分如图10－2－4所示，理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源，通过单刀双掷开关S可改变变压器原线圈匝数(图中电压表及电流表皆为理想电表)，则下列说法中正确的是(

)图10－2－4本文档共52页；当前第22页；编辑于星期二\21点6分A．当滑片c向b端移动时，变压器输入功率变大

B．当滑片c向a端移动时，电流表A1的示数将减小，电压表V的示数不变

C．当滑片c向b端移动时，电流表A2的示数将变大，电压表V的示数也变大

D．滑片c不动，将开关S由1掷向2时，三个电表A1、A2、V的示数都变大本文档共52页；当前第23页；编辑于星期二\21点6分滑片c移动改变负载电阻的大小，从而改变副线圈中的电流、功率，改变原线圈中的电流.开关S由1掷向2减少了原线圈的匝数，从而改变其他各物理量.本文档共52页；当前第24页；编辑于星期二\21点6分[解题指导]

滑片c向b端移动时，R变大，输出功率P2＝

，又因U2不变，则P2减小，所以输入功率减小，A项错；滑片c向a端移动时，R变小，A2示数I2＝变大，则A1示数变大，B项错；滑片c向b端移动时，R变大，由I2＝知，A2示数变小，故C项错；当滑片c不动，开关S由1掷向2时，原线圈匝数n1减少，由U2＝U1知U2变大，故A2示数变大，A1示数变大，故D项正确．[答案]

D本文档共52页；当前第25页；编辑于星期二\21点6分[名师归纳]

理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：

(1)负载电阻不变，原、副线圈的电压U1、U2也不变，电流I1、I2，功率P1、P2随匝数比变化而变化．

(2)匝数比不变，原、副线圈的电压U1、U2也不变，电流I1、I2，功率P1、P2随负载电阻的变化而变化．无论哪种情况，处理此类问题的关键都是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系——U2由U1和匝数比决定；I2由U2和负载电阻决定；I1由I2和匝数比决定．本文档共52页；当前第26页；编辑于星期二\21点6分1．如图10－2－5所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输

电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当

电键S闭合时(

)图10－2－5本文档共52页；当前第27页；编辑于星期二\21点6分A．交流电压表V1和V2的示数一定都变小B．交流电压表只有V2的示数变小C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大D．只有A1的示数变大本文档共52页；当前第28页；编辑于星期二\21点6分解析：闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，A2示数变大，则A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，则V2示数变小，A3示数变小．综上所述，只有B项正确．答案：B本文档共52页；当前第29页；编辑于星期二\21点6分1.对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电

线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推

到“发电机”一步一步进行分析．2．高压输电既能减少功率损失，也能减少电压损失，但在实

际高压输电时，也并非输电电压越高越好，还需考虑各种

因素，依照不同的情况选择合适的输电电压．本文档共52页；当前第30页；编辑于星期二\21点6分图10－2－6

3．远距离高压输电的几个基本关系(以图10－2－6为例)本文档共52页；当前第31页；编辑于星期二\21点6分(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P线＋P3.(2)电压、电流关系：

U2＝U线＋U3，I2＝I3＝I线．(3)输电电流：I线＝(4)输电线上损耗的功率：

P损＝I线U线＝I线2R线＝当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的本文档共52页；当前第32页；编辑于星期二\21点6分

(15分)某小型发电站的发电机输出交流电压为500V，输出电功率为50kW，如果用电阻为3Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？

本文档共52页；当前第33页；编辑于星期二\21点6分先画出输电线路图，然后以变压器为界，分成几个独立的闭合电路，应用欧姆定律、串联和并联电路的特点及电功、电功率等有关公式分析各自的电流、电压和功率关系，各独立回路之间可通过变压器的及理想变压器P1＝P2等联系起来.本文档共52页；当前第34页；编辑于星期二\21点6分[满分指导]用500V电压送电时示意图如图10－2－7所示，50kW的电功率在输电线上的电流I0＝

A＝100A．(2分)用户获得电压

U1＝U0－I0R＝(500－100×3)V＝200V(2分)用户获得的功率P1＝I0U1＝2×104W．(1分)改用高压输送时示意图如图11－2－8所示，要求P损＝0.6%P，即P损＝50×103×0.6%W＝300W．(2分)图10－2－7本文档共52页；当前第35页；编辑于星期二\21点6分图10－2－8本文档共52页；当前第36页；编辑于星期二\21点6分

输电电流I＝

A＝10A．(1分)发电站升压后输电电压(1分)升压变压器匝数比(2分)输电线上损失的电压U′＝IR＝10×3V＝30V．(1分)本文档共52页；当前第37页；编辑于星期二\21点6分降压变压器的输入电压U2＝U－U′＝(5000－30)V＝4970V，(1分)降压变压器的匝数比(2分)[答案]

200V

2×104W

1∶10

497∶22本文档共52页；当前第38页；编辑于星期二\21点6分[名师归纳]

在远距离输电问题中，计算电路功率问题时常用关系式

，其原因是I线较易由公式

求出，而公式P损＝U线I线或P损＝则不常用，其原因是在一般情况下U线不易求出，且易把U线和U输相混淆造成错误．P损＝I线2R线本文档共52页；当前第39页；编辑于星期二\21点6分2．(2008·上海高考)某小型实验水电站输出功率是20kW，输

电线总电阻为6Ω.(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率．

(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变

压器降压，求用户得到的电压．本文档共52页；当前第40页；编辑于星期二\21点6分解析：(1)输电线上的电流为I＝A≈52.63A输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝52.632×6W≈16620W＝16.62kW(2)改用高压输电后，输电线上的电流为I′＝

A＝4A本文档共52页；当前第41页；编辑于星期二\21点6分用户端在变压器降压前获得的电压U1＝U′－I′R＝(5000－4×6)V＝4976V根据用户得到的电压为U2＝×4976V≈226.18V.答案：(1)16.62kW

(2)226.18V本文档共52页；当前第42页；编辑于星期二\21点6分本文档共52页；当前第43页；编辑于星期二\21点6分[随堂巩固]1．如图10－2－9所示为一理想变压器，在原线圈输入

电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的

方法是(

)A．只增加原线圈的匝数

B．只增加副线圈的匝数

C．只减小R1的电阻

D．断开开关

S图10－2－9本文档共52页；当前第44页；编辑于星期二\21点6分解析：输入功率由输出功率决定，副线圈上的功率P2＝增加副线圈的匝数，U2增加，P2增大，B正确；增加原线圈匝数，U2减小，P2减小，A错；减小R1的电阻，副线圈上的总电阻R变小，P2增大，C对；断开S，总电阻R增大，P2减小，D错．

答案：BC本文档共52页；当前第45页；编辑于星期二\21点6分2．在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动

头，如图10－2－10所示．当变压器输入电压发生变化时，

可上下调节P1、P2的位置，使输出电压稳定在220V

上．现发现输出电压低于220V，下列措施不正确的是

(

)A．P1不动，将P2向上移

B．P2不动，将P1向下移

C．将P1向上移，同时P2向下移

D．将P1向下移，同时P2向上移图10－2－10.本文档共52页；当前第46页；编辑于星期二\21点6分解析：由可知U2＝，要提高U2，可通过增大n2或减小n1或同时增大n2、减小n1的办法，故C的措施不正确答案：C本文档共52页；当前第47页；编辑于星期二\21点6分3．

(2010·南通模拟)如图10