变压器与高压输电

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变压器的基本结构
1铁心——变压器的磁路； 2绕组——变压器的电路。
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理想变压器的电路符号
名称：初级线圈 （或正线圈，或一次 侧线圈）
名称：次级线圈 （或副线圈，或二次 侧线圈）
思考与讨论
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭
合铁芯上，一个线圈连到电源的两端：
(1)恒定直流
C．48mA D．与负载R的值有关
2、如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为 n1∶n2＝4∶1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的 负载电阻B的阻值相等．a、b端加一定交流电压后，两电
阻消耗的电功率之比PA∶1PB6＝/1________， 两电阻两端电压之比UA∶UB＝____1_/4___．
U3,相应的电流分别
为I1、I2和I3,根据变 压器的工作原理可
U1
n1
得:
n2 U2 n3 U3
U1 n1 U1 n1 U2 n2
U2 n2 U3 n3
U3 n3
根据P入 P出得 U1 n1
n2 U2 n3 U3
I1U1 I2U2 I3U3 I1n1 I2n2 I3n3
七、常用变压器
的情况下，则（ BD ）
A．当线圈1输入电压为220V时， 线圈2输出电压为110V B．当线圈1输入电压为220V时， 线圈2输出电压为55V C．当线圈2输入电压为110V时， 线圈1输出电压为220V D．当线圈2输入电压为110V时， 线圈1输出电压为110V
圈
n1 n2
线 U2 圈
U1=E1
U1 n1
U2=E2
U 2 n2
理想变压器原副线圈的端电压 跟它们的匝数成正比
U1 n1 U 2 n2
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器
2、n2 =n1 U2=U1——等压变压器
3、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
五、理想变压器的变流规律
理想变压器输入功率等于输出功率
(2)正弦交流
另一个线圈连到小灯泡上。
小灯泡可能发光吗？
一、变压器的构造
1、示意图
铁芯
原 ∽U1线
圈
n1 n2
(1)闭合铁芯
(绝缘硅钢片叠合而成)
(2)原线圈(初级线圈)
其匝数用n1表示
副
与交变电源相连
线 圈
U2
(3)副线圈(次级线圈)
其匝数用n2表示
与负载相连
(4)输入电压U1 输出电压U2
2、符号.
I1/I2=n2/n1=1/4
PA/PB=I21R/I22R=1/16
UA/UB=I1R/I2R=1/4
3.如图所示,变压器的原线圈及两个副线圈匝数比为
n1∶n2∶n3=4∶2∶1,所连接的三个小灯泡消耗的功率相同,则流过
1：1：2 每之个比灯为泡R1∶的R电2∶流R之3=比__I_41_∶_：_I_2_∶4_：_I_3=.1_____________;三个灯泡的电阻
生活中需要各种电压
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压
照明灯电压
220V
机床上的照明灯
36V
扫描仪
12V
防身器
3000V
手变机充压电器器4.就2V 4是.4V改5.3V变黑白交电视流机显电像管压的1~2设万伏备 录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 3~4万伏
但我们国家民用统一供电均为220V， 那么如何使这些额定电压不是220V的电器 设备正常工作的呢？
K由a合到b时，n1减小， 由U2/U1=n2/n1，可知U2增大
P2=U22/R随之增大， 而P1=P2，又P1=I1U1，从而I1增大，A正确； K由b合到a时，与上述情况相反，P2将减小，B正确
I1 =(n2 /n1 )I2 = (n2 /n1 ) U2/R= (n2 /n1 )2 U1/R
I1 =(n2 /n1 )I2 = (n2 /n1 ) U2/R= (n2 /n1 )2 U1/R
U2=n2U1/n1 U3=n3U1/n1
I2U2=I3U3
I2/I3=U3/U2=n3/n2=1/2 I1U1=I2U2+I3U3
I1U1=I2n2U1/n1+I3n3U1/n1
Pn=1III121=R=In22IR2+1=nRR32I2/3R3=（RI41I：I13：1/I=I222）R：I222：I+=34=IR31=：34=I142：：24：1
n1
n2
问题：原副线圈都是用绝缘导线绕成铁芯与 线圈互相绝缘，原副线圈间没有直接关系， 那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈为 何产生电压U2？
闭合铁芯使原副线圈发生了联系。
二、变压器的工作原理 ——互感现象
原线圈 接交 流电
在铁芯中 产生变化 的磁通量
副线圈 产生感 应电动势
二、变压器的工作原理 ——互感现象
变压器输入输出电压、电流、功率大小 之间的因果关系
1.输入功率P1由输出功率P2决定；P1＝P2 2.U1由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定；U2＝n2/n1·U1
4.I2由U2和负载决定； I2＝U2／R
5.I1由I2和匝数比决定； I1
I1＝n2/n1·I2
U1 n1
I2 n2U2 R
5、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n1:n2＝2：1.在不接负载
4、如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为 滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电 压，I1为原线圈中的电流强度，则 ( AD ) A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大 B．保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的 功率增大 C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大 D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大
需改变电压，以适应各种不同电压的需要。
城乡变压器
可拆式变压器
各式变压器
电力变压器
1一信号式温度计 2一吸湿器； 3一储油柜； 4一油表； 5一安全气边； 6一气体继电器； 7一高压套管； 8一低压套管； 9一分接开关； 10一油箱； 11—铁心； 12—线圈； 13—放油阀门
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铁芯
e
原 ∽U1线
圈
n1 n2
副 线 U2 圈
0
t1
t2 t3
t
t4
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2=? 0
三、理想变压器
——没有能量损失的变压器
理想变压 器的特点：
无铜损 无铁损 无磁损
实验：探究变压器线圈两端的 电压与匝数的关系
方法：控制变量法
注意：
1)原线圈电压不要超过12伏. 2)用多用电表的交流电压档测电压， 先用大量程后用小量程. 3)设计表格记录结果.
实验结论
误差允许范围内
铁芯
U1 n1 U2 n2
原 ∽U1 线
圈
n1 n2
来自百度文库
副
线 U2 圈
误差产生原因：能量在铁芯及原副线圈处有损耗
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2.自耦变压器
问题:有没有只用一组线圈来实现变压的 变压器?
P
U1 n1 n2 U2
降压变压器
U1 A B
U2
U1 n1 n2 U2
升压变压器
1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1， 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A1的示数12mA，则电 流表A2的示数为 （ ） B A．3mA B．0
理论推导
问题：请应用法拉第电磁感应 定律，推导理想变压器中原副 线圈电压与匝数的关系。
四、理想变压器的变压规律
I1
原、副线圈中通过的磁通
量始终相同(无漏磁),因此产 生的感应电动势分别是：
~U1 n1
I2
U2 R
n2
E1
n1
ΔΦ Δt
ΔΦ E2 n2 Δt
E1 n1 E2 n2
铁芯
原
副
若不考虑原副线圈的内阻有: ∽U1线
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95%，所以理论研究时我们把它当成100%（理 想变压器）是没有问题的。
三、理想变压器
——没有能量损失的变压器
输入功率等于输出功率
P入＝P出
四、理想变压器的变压规律
线圈两端的电压与 线圈匝数有什么关系？
猜测：输入电压、原线圈匝数、副线圈匝数
1.互感器
电 压 互 感 器
V
使用时把原线圈 与电路并联，原线 圈匝数多于副线圈 匝数
电 流 互 感 器
A
使用时把原线圈 与电路串联，原线 圈匝数少于副线圈 匝数
自耦调压器
低压小容量的自耦变压器，其二次绕组的接头C常做成 沿线圈自由滑动的触头，它可以平滑地调节自耦变压器的二 次绕组电压，这种自耦变压器称为自耦调压器。
P入= P出 即: U1I1=U2I2
理想变压器原副线圈的电流 跟它们的匝数成反比
I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
六、有多个副线圈的理想变压器
一个原线圈多个副线圈的理想变压
器,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分
别为n2和n3,相应的电压分别为U1、U2和