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内容举例: 变压器的动态分析问题 1. 负载电阻发生变化的情况 (原线圈两端电压不变,如图所示) (1)根据U_1/U_2 =n_1/n_2 可知,不论负载电阻R如何变化,U2都不变; (2)因输出电流I2决定输入电流I1,当I2变化时,将引起I1发生变化; (3)I2变化引起P2变化,因P1=P2,P1随之发生变化。 2. 负载电阻不变的情况 (原线圈两端电压不变,匝数比发生变化,如图所示) (1)根据U_1/U_2 =n_1/n_2 可知,U2将随匝数比发生变化; (2)R不变,U2改变,则I2发生变化; (3)根据P2=(U_2^2)/R知P2发生变化,根据P1=P2知,P1随之发生变化,因P1=U1I1且U1不变,故I1随之发生变化。 3. 动态问题的分析思路 U1 U2 I2 I1 P1 五、原线圈接有负载的理想变压器问题 分析理想变压器原线圈接有负载的问题,要明确原线圈所在电路的结构。 (1)如图a,电阻R与原线圈串联。原线圈两端的 电压U1=U-UR,流过R的电流等于原线圈中的 电流,有(U-U_R)/U_2 =n_1/n_2 ,I_1/I_2 =n_2/n_1 。 图a (2)如图b,电阻R与原线圈并联。 原线圈两端的电压U1=U,原线圈中的电流I1=I-IR, 有U/U_2 =n_1/n_2 , (I-I_R)/I_2 =n_2/n_1 。 图b 六、几种常见的变压器 1. 自耦变压器 图甲所示是自耦变压器的示意图,这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。 如果把整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压; 如果把线圈的一部分作为原线圈,整个线圈作为副线圈,就可以升高电压。 调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图乙所示。 线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上,A、B之间加上输入电压U1,改变滑动触头P的位置,就可以调节输出电压U2。 2. 互感器 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在待测电路中 串联在待测电路中 副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流 利用的关系式 U_1/U_2 =n_1/n_2 I1n1=I2n2 七、变压器与分压器的比较变压器 分压器 电路 相同点 都可改变电压 不同点 工作原理 一种电感装置,利用电磁感应原理工作 一种电阻装置,根据电阻串联分压原理工作所改变电压种类 只改变交变电压,不能改变恒定电压 交变电压、恒定电压均可改变电压调节范围 可使交变电压升高或降低 不能使电压升高,只能使电压降低受负载影响 U2不随c、d间所接负载的改变而改变 U2随g、h间所接负载阻值的增大而增大遵循规律 遵循法拉第电磁感应定律 遵循欧姆定律输入功率 理想变压器的输入功率随输出功率变化,二者保持相等,空载时输入功率为零 分压器的输入功率随输出功率变化,但二者不等,空载时输入功率不为零,P入=I2R入能量损耗 理想变压器无能耗 分压器因焦耳热而发生能耗,用在小功率电路中 第4节 电能的输送 一、输送电能的基本要求 1. 可靠:保证供电线路可靠地工作,故障少; 2. 保质:保证电能的质量——电压和频率稳定; 3. 经济:输电线路建造和运行的费用低,电能损耗少。 二、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内能而损失掉。 设输电导线中的电流为I,输电导线的电阻为R,则输电导线上的功率损失为ΔP=I2R。 2. 减少输电导线上的功率损失的两个途径 (1)减小输电导线的电阻 由电阻定律R=ρl/S可知,距离一定,选用电阻率ρ小的材料制造导线、增大导 线的横截面积S可减小电阻。 (2)减小输电导线中的电流 由P=UI可知,当输送功率P一定时,升高电压可以减小输电电流。 3. 易错警示 (1)要准确理解输电线始端电压U、线路上损失的电压ΔU及输电线的末端电压U'间的关系,即U=U'+ΔU。 (2)千万不能用ΔP=U^2/r计算功率损失,因为U不是输电线电阻r上所分担的电压。 三、电网供电 1. 远距离输电的基本原理: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。 2. 电网:通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国 性或地区性的输电网络,这就是电网。 3. 电网输电的优点 (1)降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效益。 (2)可以减小断电的风险,调剂不同地区电力供需的平衡。 (3)合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。 导师点睛 发电站一般建在靠近能源产地的地方,发电站的电一般是通过电网传输的,主要目的是调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质量。 提高输电电压是减少电能损失行之有效的办法,因此,电能的输送必须使用变压器,先升压后降压,变成用户需要的电压即可使用。
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