教案 變壓器及遠(yuǎn)距離輸電

變壓器

遠(yuǎn)距離輸電要點(diǎn)：1、變壓器理論知識(shí)2、變壓器七類(lèi)應(yīng)用一、普通變壓器基礎(chǔ)1.示意圖

U1U2

∽n1n2∽原線(xiàn)圈副線(xiàn)圈鐵芯2.構(gòu)造：（1）閉合鐵芯

絕緣硅鋼片疊合而成（2）原線(xiàn)圈(初級(jí)線(xiàn)圈）：與交流電源相連接

其匝數(shù)用n1表示（3）副線(xiàn)圈（次級(jí)線(xiàn)圈）：與用電器連接其匝數(shù)用n2表示（4）輸入電壓：U1;輸出電壓：U2.3.電路圖中符號(hào)n1n2電能---磁場(chǎng)能---電能的轉(zhuǎn)換

（5）工作原理：電磁感應(yīng)2．幾個(gè)關(guān)系式電壓關(guān)系：

功率關(guān)系：電流關(guān)系：?jiǎn)蝹€(gè)副線(xiàn)圈:I1／

I2=n2／n1多個(gè)副線(xiàn)圈:n1I1=n2I2+n3I3+…P入=P出(多個(gè)副線(xiàn)圈:P1=P2+P3+…)1.變壓器的工作原理:是利用電磁感應(yīng)原理工作的.因此變壓器只能改變交流電壓，而不能改變恒定電壓.注意：變壓器的原線(xiàn)圈如果接的是干電池、蓄電池或勻速切割的導(dǎo)體棒時(shí)，副線(xiàn)圈兩端的電壓為零。二、變壓器的工作原理U1／U2=n

1／n2I1I2n1n2U1U2R3、輸入輸出電壓、電流、功率之間的因果關(guān)系電源

U1U2n2n1I2P出P入I1I2U2RU2*輸入電壓U1決定輸出電壓U2*輸出電壓U2和用電器電阻R決定輸出電流I2*輸出電流I2決定輸入電流I1*輸出功率P出決定輸入功率P入升壓變壓器降壓變壓器14223UUUURIF線(xiàn)

rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4用戶(hù)三、遠(yuǎn)距離高壓輸電的原理

設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，I2=P／U2，則功率損失為：P損=I22R用戶(hù)得到的功率為：P用=P-P損輸電線(xiàn)路上的電壓損失為：U損=I2r降壓變壓器輸入電壓為：U3=U2-U損1、如圖，理想變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為4∶1．原線(xiàn)圈接入一電壓為u＝U0sinωt的交流電源，副線(xiàn)圈接一個(gè)R＝27.5Ω的負(fù)載電阻．若U0＝220V，ω＝100πrad/s，則下述結(jié)論正確的是

A．副線(xiàn)圈中電壓表的讀數(shù)為55VB．副線(xiàn)圈中輸出交流電的周期為

C．原線(xiàn)圈中電流表的讀數(shù)為0.5AD．原線(xiàn)圈中的輸入功率為VAR【答案】：AC類(lèi)型一：變壓器的原理理解1、如圖所示，理想變壓器的副線(xiàn)圈上通過(guò)輸電線(xiàn)接有兩個(gè)相同的燈泡L1和L2；輸電線(xiàn)的等效電阻為R，開(kāi)始時(shí)，電鍵K斷開(kāi)。當(dāng)K接通時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（）

A．副線(xiàn)圈兩端M、N的輸出電壓減小

B．副線(xiàn)圈輸電線(xiàn)等效電阻R上的電壓增大

C．通過(guò)燈泡L1的電流增大

D．原線(xiàn)圈中的電流增大NML1L2KRBD類(lèi)型二：變壓器的動(dòng)態(tài)分析n1n2u1dabA1A2VcPR2、如圖所示，理想變壓器原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為10:１，b

是原線(xiàn)圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，除

R以外其余電阻不計(jì)．從某時(shí)刻開(kāi)始在原線(xiàn)圈c、d兩端加上的交變電壓，并將開(kāi)關(guān)接在

a處．則

()A．

時(shí)，c、d間電壓瞬時(shí)值為110VB．

時(shí)，電壓表的示數(shù)為22VC．若將滑動(dòng)變阻器觸片P向上移，電壓表和電流表

A2的示數(shù)均變大D．若將單刀雙擲開(kāi)關(guān)由

a

撥向

b，兩電流表的示數(shù)均變大

BD1、如圖是一個(gè)理想變壓器的電路圖，若A、B兩點(diǎn)接交流電壓U時(shí)，五個(gè)相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為（）

A.51B.15C.41D.14n1n2UAB

解：設(shè)燈泡正常發(fā)光的電流為I，則原、副線(xiàn)圈的電流分別為I和4I，如圖所示。I4I所以原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為4

1C類(lèi)型三：原線(xiàn)圈回路中接有用電器的問(wèn)題2、如圖所示，變壓器原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為3:1，L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“9V，6W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，輸入端交變電壓u的圖象如圖．則以下說(shuō)法中正確的是A．電壓表的示數(shù)為36VB．電流表的示數(shù)為1AC．四只燈泡均能正常發(fā)光D．變壓器副線(xiàn)圈兩端交變電流的頻率為50Hz答案：CD類(lèi)型四：特殊的變壓器a.自耦變壓器：特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線(xiàn)圈．如果整個(gè)線(xiàn)圈作原線(xiàn)圈,副線(xiàn)圈只取線(xiàn)圈的一部分，就可以降低電壓（圖甲）。n2n1U1U2圖甲如果把線(xiàn)圈的一部分作原線(xiàn)圈,整個(gè)線(xiàn)圈作副線(xiàn)圈，就可以升高電壓（圖乙）．n2n1U1U2圖乙b.調(diào)壓變壓器.也是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示．線(xiàn)圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，AB之間加上輸入電壓U1，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P

的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2．1、如圖所示是一臺(tái)理想自耦變壓器，當(dāng)a、b之間接正弦交流電，A、V分別為理想交流電流表和交流電壓表。若將調(diào)壓端的滑動(dòng)頭P向上移動(dòng)，則（）

A．電壓表V的示數(shù)變大

B．變壓器的輸出功率變大

C．電流表A的示數(shù)變小

D．電流表A的示數(shù)變大UabRPAV解：

滑動(dòng)頭P向上移動(dòng)，電壓表V的示數(shù)變小，輸出功率減小，輸入功率也減小，電流表A的示數(shù)變小。C2、調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示．線(xiàn)圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上．AB間加上正弦交流電壓U，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓．在輸出端連接了滑動(dòng)變阻器R和理想交流電流表，變阻器的滑動(dòng)觸頭為Q．則（

）A．保持P的位置不動(dòng)，將Q向下移動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大B．保持P的位置不動(dòng)，將Q向下移動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小C．保持Q的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大D．保持Q的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小UABPRQABC類(lèi)型五：互感器(1)如圖

所示是電壓互感器，原線(xiàn)圈

在高壓電路中，副線(xiàn)圈接電壓表．互感器將

變?yōu)?/p>

，通過(guò)電壓表測(cè)低電壓，結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)算出高壓電路的電壓．(2)如圖

所示是電流互感器，原線(xiàn)圈

在待測(cè)高電流電路中，副線(xiàn)圈接電流表．互感器將

變成

，通過(guò)電流表測(cè)出小電流，結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)算出大電流電路的電流．甲并聯(lián)高電壓低電壓乙串聯(lián)強(qiáng)電流弱電流甲乙1、如圖所示，L1和L2是輸電線(xiàn)，甲是電壓互感器，乙是電流互感器。若已知甲的變壓比為500：1，乙的變流比為200：l，并且已知加在電壓表兩端的電壓為220V，通過(guò)電流表的電流為5A，則輸電線(xiàn)的輸送功率為()A．1.1×102W

B．1.1×104W

C．1.1×l06W

D．1.1×108WD2、鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖所示。圖4（a）中電流表的讀數(shù)為1.2A。圖4（b）中用同一電纜線(xiàn)繞了3匝，則Ａ．這種電流表能測(cè)直流電流，圖4（b）的讀數(shù)為2.4AＢ．這種電流表能測(cè)交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為0.4AＣ．這種電流表能測(cè)交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為3.6AＤ．這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交流電流，圖4（b）

的讀數(shù)為3.6A原線(xiàn)圈副線(xiàn)圈原線(xiàn)圈匝數(shù)變?yōu)?倍副線(xiàn)圈電流變?yōu)?倍√1、如圖所示為某變壓器對(duì)稱(chēng)鐵芯的示意圖。已知此時(shí)原線(xiàn)圈ab兩端輸入交流電壓（V），原線(xiàn)圈匝數(shù)匝，副線(xiàn)圈匝數(shù)匝。則副線(xiàn)圈cd端輸出的電壓的有效值為（）15V B.30VC.60V D.120V解：磁感線(xiàn)為閉合曲線(xiàn)，根據(jù)鐵芯磁通路的對(duì)稱(chēng)性可知，任何時(shí)刻原線(xiàn)圈中磁通量的變化率都是副線(xiàn)圈中的2倍。類(lèi)型六

“日形”變壓器1、某小型水電站的輸電示意圖如下。發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200V，輸電線(xiàn)總電阻為r，升壓變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)分別為n1，n2。降壓變壓器原副線(xiàn)匝數(shù)分別為n3、n4（均為理想變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則（）A． B．C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功n4n1rn2n3用電器升壓變壓器降壓變壓器

AD

類(lèi)型七：遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題2、某發(fā)電機(jī)輸出功率P=100千瓦，發(fā)電機(jī)端電壓U=500伏，向遠(yuǎn)距離輸電的輸電線(xiàn)總電阻R=8歐?，F(xiàn)要求輸電損耗為5%，用戶(hù)得到的電壓恰好為220伏，則：①畫(huà)出輸電線(xiàn)路的示意圖；②求出所用的變壓器的原副線(xiàn)圈匝數(shù)比。解：線(xiàn)路上損耗的功率為P′=5000W，P′=I22R,∴電流為I2=25A，線(xiàn)路上的電壓為U′=I2R=200V，U2=P/I2=100000/25=4000V,∴n1／n2=U1／U2=1／8U3=U2-U′=3800VU4=220Vn3／n4=U3／U4=190／11U4=220VU1=500V10ΩU2U3再見(jiàn)3、某發(fā)電機(jī)輸出功率P=100千瓦，發(fā)電機(jī)端電壓U=1000伏，向遠(yuǎn)距離輸電的輸電線(xiàn)總電阻R=8歐。現(xiàn)要求輸電損耗為5%，用戶(hù)得到的電壓恰好為220伏，則：①畫(huà)出輸電線(xiàn)路的示意圖；②求出所用的變壓器的原副線(xiàn)圈匝數(shù)比。解：線(xiàn)路上損耗的功率為P′=5000W，∵P′=I2

2R,∴電流為I2=25A，線(xiàn)路上的電壓為U′=I2R=200V，U2=P/I2=100000/25=4000V,∴n1／n2=U1／U2=1／4U3=U2-U′=3800VU4=220Vn3／n4=U3／U4=190／11U4=220VU1=1000V8ΩU2U34、如圖所示，交流發(fā)電機(jī)向理想變壓器提供220V的交變電壓，升壓變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1：10，遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線(xiàn)總電阻為R線(xiàn)=2歐姆，輸送功率為10KW，求：輸電導(dǎo)線(xiàn)損失的能量。解：由已知U1=220V根據(jù)U1：U2=n1：n2所以U2=2200V

根據(jù)P輸出

=10KWI線(xiàn)=P輸出/U2所以I線(xiàn)=10×103/2200=50/11A又根據(jù)P線(xiàn)損

=I線(xiàn)2R=（50/11）2×2=41W若直接供電求：線(xiàn)路功率的損耗P線(xiàn)損=4100W發(fā)電機(jī)用戶(hù)n1n2n3n4R線(xiàn)U1U2U3U45、有一條河流，河水流量為4m3/s，落差為5m，現(xiàn)利用它來(lái)發(fā)電，使用的發(fā)電機(jī)總效率為50％，發(fā)電機(jī)輸出電壓為350V，輸電線(xiàn)的電阻為4Ω，允許輸電線(xiàn)上損耗功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的5％，而用戶(hù)所需要電壓為220V，求所用的升壓、降壓變壓器上原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比．g=9.8m/s2線(xiàn)路上損耗的功率為P′=4900W，∵P′=I2

2R,∴電流為I2=35A，線(xiàn)路上的電壓為U′=I2R=140V，U2=P2/I2=2800V,∴n1／n2=U1／U2=350／2800=1／8U3=U2-U′=2660VU4=220Vn3／n4=U3／U4=2660／220≈12／1解:機(jī)械功率P1=mgh/t=1000×4×9.8×5=1.96×105W發(fā)電機(jī)的輸出功率P2=0.5×P1=9.8×104W6、某發(fā)電機(jī)輸出功率P=100千瓦，發(fā)電機(jī)端電壓U=1000伏，向遠(yuǎn)距離輸電的輸電線(xiàn)總電阻R=8歐?，F(xiàn)要求輸電損耗為5%，用戶(hù)得到的電壓恰好為220伏，則：①畫(huà)出輸電線(xiàn)路的示意圖；②求出所用的變壓器的原副線(xiàn)圈匝數(shù)比。U4=220VU1=1000V8ΩU2U321、某農(nóng)村水力發(fā)電站發(fā)電機(jī)的輸出電壓，先通過(guò)電站附近的升壓變壓器升壓后，再用輸電線(xiàn)路把電能輸送到遠(yuǎn)處村寨附近的降壓變壓器。降壓后，再用線(xiàn)路接到各用戶(hù)。設(shè)發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定且兩變壓器均為理想變壓器。在用電高峰期，白熾燈不夠亮，但用電總功率卻增加，這時(shí)與用電低谷時(shí)比較（）A．升壓變壓器的副線(xiàn)圈兩端的電壓變大B．高壓輸電線(xiàn)路的電壓損失變大C．降壓變壓器的副線(xiàn)圈兩端的電壓變大D．降壓變壓器的副線(xiàn)圈中的電流變大

BD22、水利發(fā)電具有防洪、防旱、減少污染多項(xiàng)功能，是功在當(dāng)代，利在千秋的大事，現(xiàn)在水力發(fā)電已經(jīng)成為我國(guó)的重要能源之一。某小河水流量為40m3/s,現(xiàn)在欲在此河段上筑壩安裝一臺(tái)發(fā)電功率為1000千瓦的發(fā)電機(jī)發(fā)電。（1）設(shè)發(fā)電機(jī)輸出電壓為500V，在輸送途中允許的電阻為5Ω，許可損耗總功率的5%，則所用升壓變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比應(yīng)是多大？（2）若所用發(fā)電機(jī)總效率為50%，要使發(fā)電機(jī)能發(fā)揮它的最佳效能，則攔河壩至少要建多高？g取10m/s2。解：

（1）設(shè)送電電流為I，損耗的功率為P耗、導(dǎo)線(xiàn)電阻為R線(xiàn)，由P＝I2R得：設(shè)送電電壓為U送，由P＝IU得：則升壓變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比（2）發(fā)電時(shí)水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能故：50％mgh＝Pt其中23、如圖所示為一理想變壓器，原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為n

．原線(xiàn)圈接正弦交流電壓U

，輸出端接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)．電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻為R

，當(dāng)輸入端接通電源后，電流表的示數(shù)為I

，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一質(zhì)量為m

的重物以速度v勻速上升,下列判斷正確的是()A.電動(dòng)機(jī)兩端電壓為IR

B.電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為I2R＋mgvC.原線(xiàn)圈中的電流為

nI

D.變壓器的輸人功率為UI/nAURBD24、如圖甲所示，在變壓器的輸入端串接上一只整流二極管D，在變壓器輸入端加上如圖乙所示的交變電壓u1=Um1sinωt，設(shè)t=0時(shí)刻為a“＋”、b“－”，則副線(xiàn)圈輸出的電壓的波形(設(shè)c端電勢(shì)高于d端電勢(shì)時(shí)的電壓為正)是下圖中的（

）~RcabdD甲0tuT/2T3T/20tuT/2T3T/20tuT/2T3T/20tuT/2T3T/2ABCD0tu1T/2T乙3T/2B25、如圖所示，某理想變壓器的原副線(xiàn)圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線(xiàn)圈兩端的電壓為一最大值不變的正弦交流電，在其他條件不變的情況下，為了使變壓器輸入功率增大，可使（）A．原線(xiàn)圈匝數(shù)n1增加B．副線(xiàn)圈匝數(shù)n2增加C．負(fù)載電阻的阻值R增大D．負(fù)載電阻的阻值R減小n1n2RBD26、下圖是街頭變壓器通過(guò)降壓給用戶(hù)供電的示意圖。變壓器輸入電壓是市電網(wǎng)的電壓，不會(huì)有很大的波動(dòng)。輸出電壓通過(guò)輸電線(xiàn)輸送給用戶(hù)，輸電線(xiàn)的電阻用R0表示，變阻器R表示用戶(hù)用電器的總電阻，當(dāng)滑動(dòng)變阻器觸頭P向下移時(shí)

（

）A．相當(dāng)于在增加用電器的數(shù)目B．V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大C．A1表的示數(shù)隨A2

表的示數(shù)的增大而增大

D．變壓器的輸入功率在增大V1V2A2RPA1R0ACD27、如圖所示，理想變壓器原副線(xiàn)圈接有相同的燈泡A、B，原副線(xiàn)圈匝數(shù)比為2：1，交變電源電壓是U，則B燈兩端的電壓是（）A、U/2B、2UC、U/5D、2U/5D×××ABUC28、一理想變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比為N1:N2=5：1，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作運(yùn)速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)時(shí)，電流表A1的讀數(shù)為12mA，則，電流表A2的讀數(shù)為（）

A、60mAB、2、4mAC、0mAD、與R的值有關(guān)n1n2A1A2RA