变压器和电能的输送总结.pdf

1变压器和电能的输送一、变压器的原理一、变压器的原理1构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成(1)原线圈：与交流电源相连的线圈 (2)副线圈：与负载相连的线圈2原理：变压器工作的基础是电磁感应现象3作用：改变交流电流的电压三、常用的变压器三、常用的变压器互感器互感器1分类：电压互感器(如图甲)和电流互感器(如图乙)2电压互感器：如图甲所示,原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表互感器将高压变为低压，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3电流互感器：如图乙所示,原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表互感器将大电流变成小电流，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四、理想变压器中的几个关系：四、理想变压器中的几个关系：1 1电动势关系：电动势关系：由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同的磁通量的变化率.如图根据法拉第电磁感应定律，原线圈中tE1n1，副线圈中E2n2，所以有.ttE1E2n1n22 2电压关系电压关系(1)，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的U1U2n1n2(2)据知当n2n1时U2U1，这种变压器称为升压变压器，当n2n1时，U2U1，这种变U1U2n1n2压器称为降压变压器3 3电流关系：电流关系：根据PUI，由功率关系得：U2I2U1I1，所以，I1I2U2U1再由得，电流关系为：或n1I1n2I2.U1U2n1n2I1I2n2n1若有多个副线圈时，有P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3将U1U2U3n1n2n3代入得n1I1n2I2n3I34 4功率关系：功率关系：理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率当副线圈为断路时，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25 5频率关系：频率关系：变压器不能改变交变电流的频率在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电特别提醒：特别提醒：(1)变压器只能改变交流电压，若初级线圈加直流电压则次级线圈输出电压为零(2)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值间的关系，对最大值也适用，但对某时刻的瞬时值其关系并不成立五、变压器工作时的制约关系五、变压器工作时的制约关系1电压制约：输出电压U2由输入电压U1决定，即U2n2U1/n1.2电流制约：原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1n2I2/n1.3负载制约：(1)变压器副线圈中的功率P2 由用户负载决定，P2P负 1P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，I2P2/U2；(3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“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，P1P2；即变压器的输入功率是由输出功率决定的练习题：1理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有()A交流电的频率B磁通量的变化率 C功率 D交流电的峰值2对理想变压器，下列说法中正确的是()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，原线圈的电压也为零3.如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比n1n212，U1220sint 2V，n11100 匝，以下说法中正确的是()A穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为 12B穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为 0.2 V2C原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为 0.2 VD原、副线圈电动势的瞬时值之比为 124如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为 201，原线圈接正弦式交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光则()3A电流表的示数为A32220B电源输出功率为 1200 WC电流表的示数为 A3220D原线圈两端电压为 11 V5.(变压器的动态分析高考天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡 L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表 V1、V2和理想交流电流表 A1、A2，导线电阻不计，如图所示当开关S 闭合后()AA1示数变大，A1与 A2示数的比值不变BA1示数变大，A1与 A2示数的比值变大CV2示数变小，V1与 V2示数的比值变大DV2示数不变，V1与 V2示数的比值不变6有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则()A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小7.如图 5416，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1n2和电源电压U1分别为()A122U B124UC214U D212U8如图 5418 甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，R120，R230，C 为电容器已知通过 R1 的正弦式交流电如图乙所示，则()A交流电的频率为 0.02 HzB原线圈输入电压的最大值为 200 V2C电阻 R2的电功率约为 6.67 WD通过 R3的电流始终为零4电能的输送电能的输送一、降低输电损耗的两个途径1由于输电导线有电阻，在输电过程中必有一部分电能要转化成热能而损失掉，设输电导线中电流为I，输电导线的电阻为R，则输电导线上的功率损失为 PI2R2减小输电导线上的功率损失的两种方法(1)减小输电导线上的电阻：由电阻定律R可知，距离一定，选用电阻率小的金属lS做导线，增大导线横截面积S可减小电阻(2)减小输电导线的电流：由PUI可知，当传输功率P一定时，升高电压可以减小电流3远距离输电基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压二、输电线上的电压损失和功率损失1电压损失：输电线始端电压U与输电线末端电压U的差值UUUIR.2功率损失：远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率(1)PI2R；(2)PIU；(3)PU2RI为输电电流，R为输电线的电阻，U为输电线上损失的电压特别提醒：特别提醒：(1)(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压输电电压是指加在高压输电线始端的电压U U，损失电压是指降落在输电线路上的电压，损失电压是指降落在输电线路上的电压U UIRIR.(2)(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率二、远距离输电的几个基本关系电路(如图所示)51功率关系：P1P2，P3P4，P2P线P32电压、电流的关系：，U2UU3，I2I3I线U1U2n1n2I2I1U3U4n3n4I4I33输电电流：I线P2U2P3U3U2U3R线4输电导线上损耗的电功率：P线I2线R线，P线()2R线P2U2练习题：1在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么()A输电线路上损失的电压与输送的电流成正比B输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比2.某变电站用 11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到 220 kV 送电，下面选项正确的是()A因I，所以输电线上的电流增为原来的 20 倍URB因I，所以输电线上的电流减为原来的PU120C因P，所以输电线上损失的功率增为原来的 400 倍U2RD若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的14003.某水电站，用总电阻为 2.5 的输电线输电给 500 km 外的用户，其输出电功率是3106 kW.现用 500 kV 电压输电，则下列说法正确的是()A输电线上输送的电流大小为 2105 AB输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kVC若改用 5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9108 kWD输电线上损失的功率为 PU2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻3.中国已投产运行的 1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用 500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为 P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用 1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电6线上损耗的电功率将变为()A.B.C2P D4PP4P24如图 3 甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为 110，降压变压器的副线圈接有负载R，升压、降压变压器之间的输电线路的电阻不能忽略，变压器均为理想变压器，升压变压器左侧输入如图乙所示的正弦式电压，下列说法正确的是()图 3A交变电流的频率为 100 HzB升压变压器副线圈输出电压为 22 VC增加升压变压器副线圈匝数可减少输电损失D当R减小时，发电机的输出功率减小5如图 7 为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1220sin(100t)V，则下列表2述正确的是()图 7AU1U2，U3U4BU1220 V2C若U2提高为原来的 10 倍，输电线上损失的功率为原来的1100D用户得到的交变电流频率为 25 Hz