教案变压器与远距离输电

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1、变压器 远距离输电,要点： 1、变压器理论知识 2、变压器七类应用,一、普通变压器基础,1.示意图,原线圈,副线圈,铁芯,2.构造：,（1）闭合铁芯 绝缘硅钢片叠合而成,（2）原线圈(初级线圈）：与交流电源相连接 其匝数用n1表示,（3）副线圈（次级线圈）：与用电器连接 其匝数用n2表示,（4）输入电压：U1; 输出电压：U2.,3.电路图中符号,电能-磁场能-电能的转换,（5）工作原理：电磁感应,2几个关系式 电压关系： 功率关系： 电流关系：,单个副线圈: I1 I2 = n2n1,多个副线圈: n1I1= n2I2 + n3I3+,P入=P出 (多个副线圈: P1=P2+P3+),1.

2、变压器的工作原理: 是利用电磁感应原理工作的.因此变压器只能改变交流电压，而不能改变恒定电压.,注意：变压器的原线圈如果接的是干电池、蓄电池或匀速切割的导体棒时，副线圈两端的电压为零。,二、变压器的工作原理,U1U2 =n 1n2,3、输入输出电压、电流、功率之间的因果关系,*输入电压U1决定输出电压U2,*输出电压U2和用电器电阻R决定输出电流I2,*输出电流I2决定输入电流I1,*输出功率P出决定输入功率P入,升压变压器,降压变压器,三、远距离高压输电的原理,设发电机的输出功率为P，I2= PU2，则 功率损失为： P损=I22R 用户得到的功率为：P用=P-P损 输电线路上的电压损失为：

3、U损=I2r 降压变压器输入电压为： U3=U2-U损,1、如图，理想变压器原副线圈匝数之比为41原线圈接入一电压为uU0sint的交流电源，副线圈接一个R27.5 的负载电阻若U0220 V ，100 rad/s，则下述结论正确的是 A副线圈中电压表的读数为55 V B副线圈中输出交流电的周期为 C原线圈中电流表的读数为0.5 A D原线圈中的输入功率为,【答案】：AC,类型一：变压器的原理理解,1、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R， 开始时，电键K断开。当K接通时，以下说法正确的是 （ ） A副线圈两端M、N的输出电压减小 B副线圈

4、输电线等效电阻R上的电压增大 C通过灯泡L1的电流增大 D原线圈中的电流增大,B D,类型二：变压器的动态分析,2、如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除 R 以外其余电阻不计从某时刻开始在原线圈c、d两端加上 的交变电压，并将开关接在 a 处则 ( ) A 时，c、d间 电压瞬时值为110V B 时，电压表 的示数为22V C若将滑动变阻器触片P向上移，电压表和电流表 A2 的示数均变大 D若将单刀双掷开关由 a 拨向 b，两电流表的示数均变大,B D,1、如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均

5、正常发光，则原、副线圈的匝数比为（ ） A. 5 1 B. 1 5 C. 4 1 D. 1 4,解：设灯泡正常发光的电流为I，,则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图所示。,所以原、副线圈的匝数比为 4 1,C,类型三：原线圈回路中接有用电器的问题,2、如图所示，变压器原副线圈的匝数比为3:1，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图则以下说法中正确的是 A电压表的示数为36V B电流表的示数为1A C四只灯泡均能正常发光 D变压器副线圈两端交变 电流的频率为50Hz,答案：CD,类型四：特殊的变压器,a. 自耦变压器 ：

6、,特点是铁芯上只绕有一个线圈 如果整个线圈作原线圈, 副线圈只取线圈的一部分， 就可以降低电压（图甲）。,如果把线圈的一部分作原线圈, 整个线圈作副线圈，就可以升高电压（图乙）,b.调压变压器.,也是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P 的位置就可以调节输出电压U2,1、如图所示是一台理想自耦变压器，当a、b之间接正弦交流电，A、V分别为理想交流电流表和交流电压表。若将调压端的滑动头P向上移动，则（ ） A电压表V的示数变大 B变压器的输出功率变大 C电流表A的示数变小 D电流表A的示数变大,解：,滑动头P向上移动，电压表V的

7、示数变小，输出功率减小，输入功率也减小，电流表A的示数变小。,C,2、调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q则（ ） A保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大 B保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小 C保持Q的位置不动，将P沿逆时针 方向移动时，电流表的读数变大 D保持Q的位置不动，将P沿逆时 针方向移动时，电流表的读数变小,B C,类型五：互感器,(1)如图 所示是电压互感器，原线圈 在高压电路中，副线

8、圈接电压表互感器将 变为 ，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压 (2)如图 所示是电流互感器，原线圈 在待测高电流电路中，副线圈接电流表互感器将 变成 ，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流,甲,并联,高电压,低电压,乙,串联,强电流,弱电流,甲,乙,1、如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器。若已知甲的变压比为500：1，乙的变流比为200：l，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为5A，则输电线的输送功率为 ( ),A1.1102W B1.1104W C1.1l06W D1.1108W,D,2、钳形电流表的外形

9、和结构如图所示。图4（a）中电流表的读数为1.2A 。图4（b）中用同一电缆线绕了3匝，则 这种电流表能测直流电流， 图4（b）的读数为2.4A 这种电流表能测交流电流， 图4（b）的读数为0.4A 这种电流表能测交流电流， 图4（b）的读数为3.6A 这种电流表既能测直流电流， 又能测交流电流，图4（b） 的读数为3.6A,原线圈,副线圈,原线圈匝数变为3倍,副线圈电流变为3倍,1、如图所示为某变压器对称铁芯的示意图。已知此时原线圈ab两端输入交流电压 （V），原线圈匝数匝，副线圈匝数匝。则副线圈cd端输出的电压的有效值为（ ）,15V B. 30V C. 60V D. 120V,解：磁感线

10、为闭合曲线，根据铁芯磁通路的对称性可知，任何时刻原线圈中磁通量的变化率都是副线圈中的2倍。,类型六 “日形”变压器,1、某小型水电站的输电示意图如下。发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1，n2。降压变压器原副线匝数分别为n3、n4（均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则 （ ） A B C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功,升压变压器,降压变压器,AD,类型七：远距离输电问题,2、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=500伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现

11、要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则： 画出输电线路的示意图； 求出所用的变压器的原副线圈匝数比。,解：,线路上损耗的功率为P = 5000 W，,P =I22 R,电流为I2 =25A，,线路上的电压为U=I2 R=200V，,U2 =P/I2 =100000/25=4000V,n1n2 =U 1U2 =1 8,U3=U2 -U =3800V,U4 =220V,n3n4 =U 3U4 =190 11,再见,3、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：画出输电线路的示

12、意图； 求出所用的变压器的原副线圈匝数比。,解：,线路上损耗的功率为P = 5000 W，,P =I2 2 R,电流为I2 =25A，,线路上的电压为U=I2 R=200V，,U2 =P/I2 =100000/25=4000V,n1n2 =U 1U2 =1 4,U3=U2 -U =3800V,U4 =220V,n3n4 =U 3U4 =190 11,4、如图所示，交流发电机向理想变压器提供220 V的交变电压，升压变压器原副线圈匝数比为1：10，远距离输电导线总电阻为R线=2欧姆，输送功率为10KW，求：输电导线损失的能量。,解： 由已知 U1 = 220V,根据 U1：U2 = n1：n2,

13、所以 U2 = 2200V,根据 P输出 = 10KW I线 = P输出/U2,所以 I线 = 10103/2200,= 50/11A,又根据 P线损 = I线2 R,=（50/11）22,= 41W,若直接供电求：线路功率的损耗,P线损 = 4100W,5、有一条河流，河水流量为4m 3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比g=9.8m/s2,线路上损耗的功率为P = 4900 W，,P =I2 2 R,电流为I2

14、 =35A，,线路上的电压为U=I2 R=140V，,U2 =P2/I2 =2800V,n1n2 =U 1U2 =350 2800=1 8,U3=U2 -U =2660V,U4 =220V,n3n4 =U 3U4 =2660 220 12 1,解:,机械功率P1=mgh/t=10004 9.8 5=1.96 105W,发电机的输出功率P2=0.5 P1= 9.8104W,6、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：画出输电线路的示意图； 求出所用的变压器的原副线圈匝数比。,21、某农

15、村水力发电站发电机的输出电压，先通过电站附近的升压变压器升压后，再用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器。降压后，再用线路接到各用户。设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器。在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加，这时与用电低谷时比较 （ ） A升压变压器的副线圈两端的电压变大 B高压输电线路的电压损失变大 C降压变压器的副线圈两端的电压变大 D降压变压器的副线圈中的电流变大,B D,22、水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一。某小河水流量为40m3/s,现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电。 （1）设发电机输出电压为500V，在输送途中允许的电阻为5，许可损耗总功率的5%，则所用升压变压器原副线圈匝数比应是多大？ （2）若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效