变压器+远距离输电——廖铭颖
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第四章
变压器&远距离输电
厦门三中 廖铭颖
U=220V
U=5V
U>100kV 高压输电线 U=220V
为了便于改变电压,以
适应各种不同的需要,经常会 用到变压器。变压器就是改变 交流电压的设备。
变压器
PART ONE
变压器的构造
1.示意图 2.电路图中符号
(初级线圈) 原线圈 n1
输入电压 U2 U1 输出电压 铁芯
P1=P2
P2=P3+P损
P3=P4
【思考】远距离输电过程中有电能损耗吗? 有的话是什么原因造成的呢?
4.如何减小电能损失? (1)减小导线电阻 ������ ������ = ������ ������
P损=I2r线
①减小电阻率ρ。银的电阻率最小,但价格昂贵,
问题
目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。
I1
I2
I21 I22 I23
课堂练习
������1 ������1 = ������2 ������2
������1 ������2 = ������2 ������1
U1不变 U2不变
远距离输电
PART TWO
电能输送示意图
U=10kV
U=300kV U=100kV U=10kV
U=220V
n 1 n2
课堂练习
������1 ������2 1 = = ������2 ������1 5
2 ������1 ������1 = ������2 ������2 = ������2 ������
⇒ ������2 = 1������
课堂练习
������1 ������2 1 1 = = ⇒ ������1 = ������2 ������2 ������1 3 3
������1 ������2 = ������2 ������1
������1 ������2 = ������2 ������1
I1
I2
变压器工作时,原线圈和副线圈中的电流跟它 U1 U2
n1 n2
粗的导线绕制。
理想变压器的电流规律
I1
U1 U2 I2
I3
I4
������1 ������1 = ������2 ������2 + ������2 ������3 + ������2 ������4
(次级线圈) 副线圈 n2
U1
n1
n2
U2
1.变压器副线圈和原线圈电路是否相通? 不相通,彼此是绝缘的
问题
2.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U2
是怎样产生的?
变压器的工作原理
原线圈中交变电流→铁芯中产生交变磁通量→副线圈中产生感应电动势 E2
副线圈中交变电流→铁芯中产生交变磁通量→原线圈中产生感应电动势 E1
������1 ������1 = ������2 ������2
������1 ������1 = ������2 ������2 降压变压器
升压变压器
则U1 > U压器的电流规律
3.变压器的原副线圈的电流I1、I2之间又有什么关系呢?
问题
【提示】实际的变压器正常工作时,有一部分能
U=380V
输电线上的功率损失
I1 P1 F U1 n1 I2 P2 U2 n2 I2= I3 I3 P3 U3 U2=U3+U损 n3 I4 P4 U4 n4 R用
r线
由于输电线长, 电阻大,当电流通 过输电线时,产生 热量Q,损失一部 分功率,同时电压 会有所下降。
2r P =I 线 降压变压器 升压变压器 损
提高输电电压, 是减少电能损失的最有效的办法
远距离输电原理图及各种关系
功率关系 电压关系 电流关系
P1=P2
P2=P3+P损 U2=U3+U损 I2= I3
P3=P4
������1 ������1 = ������2 ������2
������1 ������2 = ������2 ������1
量损失,但是损失不超过百分之几,像大型的变
压器的效率能达到97%—99.5%,这样的变压器
我们可以认为是理想变压器,即它们的输入电功
率等于输出的电功率。
理想变压器的电流规律
P入=P出 ������1 ������1 = ������2 ������2
们的匝数成反比。
①电压高的线圈匝数多,通过的电流小,可以用较细 的导线绕制。 ②电压低的线圈匝数少,通过的电流大,应当用较
②减小输电线的长度l。但不可行,因为要保证输
电距离。 ③增大输电线横截面积。太粗不可能,既不经济 又架设困难。
(2)减小输电线中的电流
4.如何减小电能损失? ������ (1)减小导线电阻 ������ = ������ ������ (2)减小输电线中的电流
P损=I2r线
问题
5.在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原 1 1 来的 ,线路上损失的功率减为原来的多少? 10 10 6.在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来 1 1 的 ,线路上损失的功率减为原来的多少? 10 100 减小电流对于降低输电线路的损耗更为有效
【练习】 输送10kW的电功率,采用400V的电压输电,输电线的总电
阻为10Ω,求:
(1)输电线中的电流? (1)25A (2)6250W 3750W
(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?
(3)如果输电线总电阻降至1Ω,输电线损失的功率?用户得到的功率? (3) 625W 9375W (4)如果采用4000V电压输电,输电线损失的功率?用户得到的功率? (4) 62.5W 9937.5W
7.如何减小输电线的电流? I2= I3 I1 I2 r线 P1 P2 F
I3 P3
I4
P4
U4 n4 R用
U1
n1
U2
n2
U3
U2=U3+U损 n3
问题
2r P =I 线 降压变压器 升压变压器 损
P1=P2
P2=P3+P损
P3=P4
由于输送功率P2一定的,由P2= U2I2,可知U2增大 增大输电线电压,可以减小输电线的电流
������3 ������3 = ������4 ������4
1.能量转化: 电能→磁场能→电能 2.理想变压器: ①变压器铁芯内无漏磁(电能完全转化) ②原、副线圈不计内阻(线圈不发热)
理想变压器的电压规律
∆∅ ������1 = ������1 ∆������
∆∅ ������2 = ������2 ∆������ 当 n1 > n 2
当 n1 < n 2
变压器&远距离输电
厦门三中 廖铭颖
U=220V
U=5V
U>100kV 高压输电线 U=220V
为了便于改变电压,以
适应各种不同的需要,经常会 用到变压器。变压器就是改变 交流电压的设备。
变压器
PART ONE
变压器的构造
1.示意图 2.电路图中符号
(初级线圈) 原线圈 n1
输入电压 U2 U1 输出电压 铁芯
P1=P2
P2=P3+P损
P3=P4
【思考】远距离输电过程中有电能损耗吗? 有的话是什么原因造成的呢?
4.如何减小电能损失? (1)减小导线电阻 ������ ������ = ������ ������
P损=I2r线
①减小电阻率ρ。银的电阻率最小,但价格昂贵,
问题
目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。
I1
I2
I21 I22 I23
课堂练习
������1 ������1 = ������2 ������2
������1 ������2 = ������2 ������1
U1不变 U2不变
远距离输电
PART TWO
电能输送示意图
U=10kV
U=300kV U=100kV U=10kV
U=220V
n 1 n2
课堂练习
������1 ������2 1 = = ������2 ������1 5
2 ������1 ������1 = ������2 ������2 = ������2 ������
⇒ ������2 = 1������
课堂练习
������1 ������2 1 1 = = ⇒ ������1 = ������2 ������2 ������1 3 3
������1 ������2 = ������2 ������1
������1 ������2 = ������2 ������1
I1
I2
变压器工作时,原线圈和副线圈中的电流跟它 U1 U2
n1 n2
粗的导线绕制。
理想变压器的电流规律
I1
U1 U2 I2
I3
I4
������1 ������1 = ������2 ������2 + ������2 ������3 + ������2 ������4
(次级线圈) 副线圈 n2
U1
n1
n2
U2
1.变压器副线圈和原线圈电路是否相通? 不相通,彼此是绝缘的
问题
2.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U2
是怎样产生的?
变压器的工作原理
原线圈中交变电流→铁芯中产生交变磁通量→副线圈中产生感应电动势 E2
副线圈中交变电流→铁芯中产生交变磁通量→原线圈中产生感应电动势 E1
������1 ������1 = ������2 ������2
������1 ������1 = ������2 ������2 降压变压器
升压变压器
则U1 > U压器的电流规律
3.变压器的原副线圈的电流I1、I2之间又有什么关系呢?
问题
【提示】实际的变压器正常工作时,有一部分能
U=380V
输电线上的功率损失
I1 P1 F U1 n1 I2 P2 U2 n2 I2= I3 I3 P3 U3 U2=U3+U损 n3 I4 P4 U4 n4 R用
r线
由于输电线长, 电阻大,当电流通 过输电线时,产生 热量Q,损失一部 分功率,同时电压 会有所下降。
2r P =I 线 降压变压器 升压变压器 损
提高输电电压, 是减少电能损失的最有效的办法
远距离输电原理图及各种关系
功率关系 电压关系 电流关系
P1=P2
P2=P3+P损 U2=U3+U损 I2= I3
P3=P4
������1 ������1 = ������2 ������2
������1 ������2 = ������2 ������1
量损失,但是损失不超过百分之几,像大型的变
压器的效率能达到97%—99.5%,这样的变压器
我们可以认为是理想变压器,即它们的输入电功
率等于输出的电功率。
理想变压器的电流规律
P入=P出 ������1 ������1 = ������2 ������2
们的匝数成反比。
①电压高的线圈匝数多,通过的电流小,可以用较细 的导线绕制。 ②电压低的线圈匝数少,通过的电流大,应当用较
②减小输电线的长度l。但不可行,因为要保证输
电距离。 ③增大输电线横截面积。太粗不可能,既不经济 又架设困难。
(2)减小输电线中的电流
4.如何减小电能损失? ������ (1)减小导线电阻 ������ = ������ ������ (2)减小输电线中的电流
P损=I2r线
问题
5.在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原 1 1 来的 ,线路上损失的功率减为原来的多少? 10 10 6.在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来 1 1 的 ,线路上损失的功率减为原来的多少? 10 100 减小电流对于降低输电线路的损耗更为有效
【练习】 输送10kW的电功率,采用400V的电压输电,输电线的总电
阻为10Ω,求:
(1)输电线中的电流? (1)25A (2)6250W 3750W
(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?
(3)如果输电线总电阻降至1Ω,输电线损失的功率?用户得到的功率? (3) 625W 9375W (4)如果采用4000V电压输电,输电线损失的功率?用户得到的功率? (4) 62.5W 9937.5W
7.如何减小输电线的电流? I2= I3 I1 I2 r线 P1 P2 F
I3 P3
I4
P4
U4 n4 R用
U1
n1
U2
n2
U3
U2=U3+U损 n3
问题
2r P =I 线 降压变压器 升压变压器 损
P1=P2
P2=P3+P损
P3=P4
由于输送功率P2一定的,由P2= U2I2,可知U2增大 增大输电线电压,可以减小输电线的电流
������3 ������3 = ������4 ������4
1.能量转化: 电能→磁场能→电能 2.理想变压器: ①变压器铁芯内无漏磁(电能完全转化) ②原、副线圈不计内阻(线圈不发热)
理想变压器的电压规律
∆∅ ������1 = ������1 ∆������
∆∅ ������2 = ������2 ∆������ 当 n1 > n 2
当 n1 < n 2