专题-变压器的动态分析.pdf
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1、. Word 资料 专题 变压器的动态分析 【思想方法指导】处理变压器的动态分析,首先应明确“不变量”和“变化量”,对变化量要把握它们之间的 制约关系,依据程序分析的思想,从主动变化量开始,根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理 量的变化情况 【规律总结】 1首先明确变压器各物理量间的制约关系变压器原、副线圈匝数n1、n2 确定, U1 决定了 U2,与输出 端有无负载、 负载大小无关,也与变压器有无其他副线圈无关U2 与负载电阻R,通过欧姆定律决定了输 出电流 I2 的大小,输出功率P2 决定输入功率P1,P1U1I1 ,从而决定I1 大小, 2分清动态变化中哪个量变化,结合串、并联电
2、路的特点欧姆定律及变压器各物理量间因果关系依次 确定 1匝数比不变的情况(如图 5 所示 ) (1)U1不变,根据 U1 U2 n1 n2 ,输入电压U1决定输出电压U2,不论 负载电阻R如何变化,U2不变 (2)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 (3)I2变化引起P2变化,P1P2,故P1发生变化图 5 2负载电阻不变的情况(如图 6 所示 ) (1)U1不变, n1 n2发生变化,故 U2变化 (2)R不变,U2变化,故I2发生变化 (3)根据P2U 2 2 R ,P2发生变化,再根据P1P2,故P1变化, P1U1I1,U1不变,故I1发生变
3、化图 6 3分析动态问题的思路程序可表示为 【典型例题】 例题一: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变流电压表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 ( ) A A1示数变大, A1与 A2示数的比值不变 B A1示数变大, A1与 A2示数的比值变大 C V2示数变小, V1与 V2示数的比值变大 D V2示数不变, V1与 V2示数的比值不变 . Word 资料 例题二:如图 8 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
4、R 的滑动触头, 原线圈两端接电压恒定的交变电流,则能使原线圈的输入功率 变大的是( ) A保持 P 的位置不变, S由 b 切换到 a B保持 P 的位置不变,S由 a 切换到 b C S掷于 b 位置不动, P 向上滑动 D S掷于 b 位置不动, P 向下滑动 例题三: 如图所示, 理想变压器的输入端接正弦交流电,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,以下说法中正确的是 A.副线圈的两端M、N的输出电压减小 B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大 C.通过灯泡L1的电流减小 D.原线圈中的电流增大 例题四:如图所示,变
5、压器的原、副线圈的匝数比一定,原线圈的电压为U1时,副线圈的输出电压 为U2,L1、L2、L3为三只完全相同的电灯,开始时,电键K开启,然后当电键K闭合时 A.电压U1不变,U2变大 B.电灯L1变亮,L2变暗 C.电灯L1变暗,L2变亮 D.原线圈中的电流变大 例题五:如图,为一理想变压器,K 为单刀双掷开关,P为滑动 变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中 的电流强度,则 A.保持U1及P的位置不变, K 由a合到b时,I1将增大 B.保持U1及P的位置不变, K 由b合到a时,R消耗的功率减小 C.保持U1不变, K 合在a处,使P上滑,I1将增大 D.保持P的位置
6、不变,K 合在a处,若U1增大,I1将增大 例题六:有5 个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中,如图所示.若将该线路与交流电源接 通,且开关S接在位置1 时,5 个灯泡发光亮度相同;若将开关S 接在位置 2 时,灯泡均未烧坏.则下列可 能的是() A该变压器是降压变压器,原、副线圈匝数比为41 B该变压器是升压变压器,原、副线圈匝数比为14 C副线圈中的灯泡仍能发光,只是更亮些 D副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变暗 理想变压器 在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后,由于电磁感应的原因,原、副线圈中都将产生感应电动势, . Word 资料 根据法拉第电磁感应定律有: t nE 1
7、 11 , t nE 2 22 忽略原、副线圈阻,有U1E1,U2E2 另外,考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁,即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等,于 是又有 21 由此便可得理想变压器的电压变化规律为 2 1 2 1 n n U U 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈能量损失和铁芯能量损失这两部分,分别俗称为 “铜损”和“铁损”),有 P1=P2而 P1=I1U1P2=I2U2 于是又得理想变压器的电流变化规律为 1 2 2 1 2211 , n n I I IUIU 解题思路1 电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组
8、时 U1/n1=U2/n2=U3/n3= 解题思路2 功率思路 .理想变压器的输入、输出功率为P入=P出,即P1=P2;当变压器有多个副绕组时 P1=P2+P3+ 解题思路3 电流思路 .由I=P/U知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组 时n1I1=n2I2+n3I3+ 解题思路4 (变压器动态问题)制约思路. (1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时,输出电压U2由输入电压决定,即 U2=n2U1/n1,可简述为“原制约副”. (2)电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电 流I1由
9、副线圈中的输出电流I2决定,即I1=n2I2/n1,可简述为“副制约原”. (3)负载制约: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+ ;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;总功率P总=P线+P2. 动态分析问题的思路程序可表示为: U1 2 2 2 2 2 1 2 1 I R U I U n n U U 决定 负载 决定决定决定 111221121 1 )(UIP I UIUIPP P1 三远距离输电问题 知识梳理 1根据P损_,降低输电损耗有两种方法 (1)减小输电线的电阻 (2)减小输电导线中的电流:在输送功率一定的情况下,根据P
10、UI, 要减小电流, 必须提高 _ 2远距离输电的功率损失 . Word 资料 输送功率一定时,线路电流I_ ,输电线上的损失功率P损I 2R 线_ ,可知P损 1 U 2. 远距离输电中的功率关系:P输_. 3 远距离输电的处理思路 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”,或从“用电器”倒 推到“发电机”的顺序一步一步进行分析 4 远距离高压输电的几个基本关系(以图 9 为例 ): 图 9 (1)功率关系:P1P2,P3P4,P2P损P3. (2)电压、电流关系: U1 U2 n1 n2 I2 I1, U3 U4 n3 n4 I 4 I3,U 2UU3,I2I3
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