变压器动态分析
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§5.4 变压器
一、变压器动态分析
（一)明确变压器工作时电压、电流、功率 之间的制约关系
❖1．电压制约
❖U1由电源决定；当变压器原、副线圈的匝
数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压 U1决定， 即U2＝n2U1/n1.
2、电流制约
❖副线圈的电流I2受负载影响 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，
“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供
多少，因而输出功率决定输入功率，P1＝P2； 即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
结论：如果变压器的负载发生变化，确 定物理量变化时，依据以下原则：
①输入电压U1决定输出电压U2; ②输出电流 I2 决定输入电流I1 ; ③输出功率 P2决定输入功率P1.
且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由 副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.
❖3、功率关系 ❖．当副线圈为断路时，原线圈输入功率为 零．对有多个副线圈输出时，输入功率等于 副线圈上输出功率之和，输入功率受负载影 响 ❖输出功率 P2决定输入功率P1.
4．负载制约
(1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定， P2＝P负1＋P负2＋…； (2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2 确定，I2＝P2/U2； (3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是
2.自耦变压器
U1 n1 n2 U2
降压变压器
P
U1 A B
U2
U1 n1
n2 U2
调压变压器
升压变压器
2.自耦变压器
P
U1 A B
U2
课堂练习
1、如图所示，一理wenku.baidu.com变压器原、副线圈
的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的 灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均
能正常发光，则灯泡L1（ A ）
课堂练习
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．问:
(1)电路正常工作时，b线圈有没有感应电流 产生?为什么？
(2)如果站在地上的人不小心接触火线时，b 线圈有没有感应电流产生？为什么?
答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同，流过两 线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相 互抵消，b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产 生感应电流．
C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小
二、常用变压器
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
与电表相连的部分（次级线圈）要接 地。电压互感器是并联接入电路。电 流互感器是串联接入电路。
课堂练习
例一．对理想变压器，下列说法中正确的是( AB ) A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增 大而增大 B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大 而增大 C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而 变化 D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
课堂练习
例二、如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变
A.也能正常发光
B.较另三个灯暗些 L1
C.将会烧坏L1 D.不能确定
n1 n2
~
L2 L3 L4
2、钳形电流表的外形和结构如图(a)所示。图(a) 中电流表的读数为1.2A 。图(b)中用同一电缆线
C 绕了3匝，则( )
A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4A B.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4A C.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6A D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流， 图(b)的读数为3.6A
圣诞快乐
压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2， 现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的
示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是( D )
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小 D. U 不变、I 减小、P1减小
特别注意：电流互感器不允许次级线 圈开路接入电路。因为在次级会感应 出很高的电压，可能发生危险。
钳 形 电 流 表
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?
自耦变压器 （1）特点：铁芯上只有一个线圈，其中有一
部分的线圈为原、副线圈共用． （2）自耦变压器可以降压，也可以升压． （3）调压变压器是一种自耦变压器．
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电 厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁 芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生 变化，线圈中产生感应电流．
课堂练习
如图是4种亮度可调的台灯的电路的示意图，它们所 用的灯泡相同，且都是“220V 40W”，当灯泡消耗
的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最小？ C
（二）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 变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是 R→I2→P2→P1→I1. ➢(2)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n1、 n2→U2→I2→P2→P1→I1.
副线圈可看做给用户供电的无阻电源，对负载电路进行 动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法．
例三、如图所示电路中的变压器为理想变压器，S为 单刀双掷开关．P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为 加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈
和副线圈中的电流．下列说法正确的是（BC ）
A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗 的功率减小
B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小
一、变压器动态分析
（一)明确变压器工作时电压、电流、功率 之间的制约关系
❖1．电压制约
❖U1由电源决定；当变压器原、副线圈的匝
数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压 U1决定， 即U2＝n2U1/n1.
2、电流制约
❖副线圈的电流I2受负载影响 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，
“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供
多少，因而输出功率决定输入功率，P1＝P2； 即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
结论：如果变压器的负载发生变化，确 定物理量变化时，依据以下原则：
①输入电压U1决定输出电压U2; ②输出电流 I2 决定输入电流I1 ; ③输出功率 P2决定输入功率P1.
且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由 副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.
❖3、功率关系 ❖．当副线圈为断路时，原线圈输入功率为 零．对有多个副线圈输出时，输入功率等于 副线圈上输出功率之和，输入功率受负载影 响 ❖输出功率 P2决定输入功率P1.
4．负载制约
(1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定， P2＝P负1＋P负2＋…； (2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2 确定，I2＝P2/U2； (3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是
2.自耦变压器
U1 n1 n2 U2
降压变压器
P
U1 A B
U2
U1 n1
n2 U2
调压变压器
升压变压器
2.自耦变压器
P
U1 A B
U2
课堂练习
1、如图所示，一理wenku.baidu.com变压器原、副线圈
的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的 灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均
能正常发光，则灯泡L1（ A ）
课堂练习
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．问:
(1)电路正常工作时，b线圈有没有感应电流 产生?为什么？
(2)如果站在地上的人不小心接触火线时，b 线圈有没有感应电流产生？为什么?
答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同，流过两 线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相 互抵消，b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产 生感应电流．
C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小
二、常用变压器
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
与电表相连的部分（次级线圈）要接 地。电压互感器是并联接入电路。电 流互感器是串联接入电路。
课堂练习
例一．对理想变压器，下列说法中正确的是( AB ) A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增 大而增大 B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大 而增大 C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而 变化 D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
课堂练习
例二、如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变
A.也能正常发光
B.较另三个灯暗些 L1
C.将会烧坏L1 D.不能确定
n1 n2
~
L2 L3 L4
2、钳形电流表的外形和结构如图(a)所示。图(a) 中电流表的读数为1.2A 。图(b)中用同一电缆线
C 绕了3匝，则( )
A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4A B.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4A C.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6A D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流， 图(b)的读数为3.6A
圣诞快乐
压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2， 现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的
示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是( D )
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小 D. U 不变、I 减小、P1减小
特别注意：电流互感器不允许次级线 圈开路接入电路。因为在次级会感应 出很高的电压，可能发生危险。
钳 形 电 流 表
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?
自耦变压器 （1）特点：铁芯上只有一个线圈，其中有一
部分的线圈为原、副线圈共用． （2）自耦变压器可以降压，也可以升压． （3）调压变压器是一种自耦变压器．
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电 厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁 芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生 变化，线圈中产生感应电流．
课堂练习
如图是4种亮度可调的台灯的电路的示意图，它们所 用的灯泡相同，且都是“220V 40W”，当灯泡消耗
的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最小？ C
（二）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 变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是 R→I2→P2→P1→I1. ➢(2)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n1、 n2→U2→I2→P2→P1→I1.
副线圈可看做给用户供电的无阻电源，对负载电路进行 动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法．
例三、如图所示电路中的变压器为理想变压器，S为 单刀双掷开关．P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为 加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈
和副线圈中的电流．下列说法正确的是（BC ）
A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗 的功率减小
B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小