变压器电能的传输图10－2－11．构造和原理(如图10－2－1所示)(1.docVIP

变压器 电能的传输 图10－2－1 1．构造和原理(如图10－2－1所示) (1)主要构造：由原线圈、副线圈和铁芯组成。 (2)工作原理：电磁感应的互感现象。 2．理想变压器 不考虑铜损(线圈电阻产生的焦耳热)、铁损(涡流产生的焦耳热)和漏磁的变压器，即它的输入功率和输出功率相等。 3．基本关系式 (1)功率关系：P入＝P出； (2)电压关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，＝＝…＝。 (3)电流关系：只有一个副线圈时，＝。 由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。 4．几种常用的变压器 (1)自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如图10－2－2A、B所示。 (2)电压互感器：属降压变压器，并联在电路中，用于测高电压，如图10－2－2C所示。 (3)电流互感器：属于升压变压器，串联在电路中，用于测大电流，如图10－2－2D所示。 图10－2－2 1．理想变压器原、副线圈基本量的关系基 本 关 系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率即P入＝P出 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，公式：＝，与负载情况、副线圈个数的多少无关 电流关系 只有一个副线圈，电流和匝数成反比即＝有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系：I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn 频率关系 原、副线圈中交流电的频率相等即f1＝f2 制约关系 电压 副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定 功率 原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定 电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定 2．关于理想变压器的几点说明 (1)变压器不能改变恒定的直流电压。 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。 (3)理想变压器本身不消耗能量。 (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。 (5)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压。 3．理想变压器动态分析问题 (1)匝数比不变的情况： 图10－2－3 U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2也不变。 当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。 I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化。 (2)负载电阻不变的情况： 图10－2－4 U1不变，发生变化，故U2变化。 R不变，U2改变，故I2发生变化。 根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化。 (3)分析动态问题的思路程序可表示为： U1＝U2I2I1P1。 1．(2013·新课标高考)如图10－2－5，一理想变压器原副线圈的匝数比为12；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W，原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则(　　) 图10－2－5 A．U＝110 V，I＝0.2 A B．U＝110 V，I＝0.05 A C．U＝110 V，I＝0.2 A D．U＝110 V，I＝0.2 A 解析：选A　由变压原理＝可得U1＝110 V，即电压表示数为110 V。由P入＝P出，灯泡正常发光可得P入＝U1I1＝P出＝22 W，I1＝ A＝0.2 A，故A正确。 远距离输电 1．输电导线上的能量损失 主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为P损＝I2R线。 2．降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻。由电阻定律R＝ρ可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可增加导线的横截面积。 (2)减小输电导线中的输电电流。由P＝UI可知，当输送功率一定时，提高输电的电压，可以减小输电电流。 这两种方法中，适用于远距离输电的是减小输电电流，即利用高压输电。 3．高压输电的原理 由输送功率P＝UI，其中U为输电电压，I为输电电流，因而当输送功率一定时，可以提高输电电压，以减小输电电流，则线路上的功率损耗P损＝I2R可大幅度减小，这是行之有效的方法。 (1)对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析。 (2)远距离高压输电的几个基本关系(如图10－2－6所示)： 图10－2－6 功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P线＋P3。 电压、电流关系：＝＝，＝＝ U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线。 输电电流：I线＝＝＝＝。 输电线上损耗的功率： P损＝I线ΔU＝IR线＝()2R线。 当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减