专题_变压器的动态分析.docx

负载況变化兽改变，负载R不变3•分析动态问题的思路程序可表示为Ui " P1 卡（IH5L it '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, P1=U1I1,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)(DU】不变，根据错误!=错误!，输入电压U决定输出电压- 负载电阻R如何变化,U2不变.2(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 11，故I】发生变化.(3)I2变化引起P2变化，P]=P2,故七发生变化.图52. 负载电阻不变的情况(如图6所示)(1) U1不变，错误!发生变化，故U2变化.(2) R不变，U2变化，故I2发生变化.(3) 根据応=错误!，P2发生变化,再根据七=打故七变化, pi=uiii，U】不变， 故I】发生变化.图6【典型例题】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L］、L2,电路中分别接了理想变流电压表V］、V和理想交流电流表餌、A2,导线电阻不计，如图所示.当开关S闭合后（） A • Aj示数变大,A］与A2示数的比值不变B. A］示数变大，A］与A2示数的比值变大C. V2示数变小,V］与V2示数的比值变大D. V2示数不变，V］与V2示数的比值不变二：如图8所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关疋是滑动变阻器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（）RA. 保持P的位置不变，S由b切换到aB. 保持P的位置不变，S由a切换到bC. 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L］和L2；输电线的等效电阻为开始 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L］的电流减小D原线圈中的电流增大四：如图所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定原线圈的电压为U时，副线圈的输出电压为U2,L］、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U不变，U2变大B 电灯L］变亮L2变暗C 电灯L］变暗，L2变亮D 原线圈中的电流变大五：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，U为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，贝0A・保持U及P的位置不变，K由a合到〃时，I］将增大B 保持U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U不变，K合在a处，使P上滑人将增大D 保持P的位置不变，K合在a处，若U增大，I］将增大六：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4： 1B. 该变压器是升压变压器，原、副线圈匝数比为1：4C. 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,A① A①根据法拉第电磁感应定律有：E = n 1, E = n 21 1 At 2 2 At忽略原、副线圈内阻，有 U=E1, U=E2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 A①=A①12Un由此便可得理想变压器的电压变化规律为u1=n22 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分 ,分别俗 称为"铜损”和"铁损")，有Pj=P2 而p1=i1u1 p2=i2u2In于是又得理想变压器的电流变化规律为U I = U I , — = -21 1 2 2 I n21解题思路1电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为 Ui/U2=n/n2 ；当变压器有多个副绕组时1 2 1 2U/n=U/n=U/n=……112233解题思路2功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P广P出，即Pi=P2；当变压器有多个副绕组时入 出 1 2P =P +P + 1 2 3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Ii/I2=n2/n ；当变压器有多个副绕组1 2 2 1时 n I =n I +n I + i i 2 2 3 3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(ni/n2)一定时，输出电压从由输入电压决定，即U2=n2Ui/ni,i 2 2 2 2 i i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(耳/气)一定，且输入电压U’确定时，原线圈中的电流i 2 i^由副线圈中的输出电流I2决定，即【冃丄/斗，可简述为“副制约原”i 2 i 2 2 i(3) 负载制约:①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2=P负严负2+…;②变压器副线圈中的电2 2 负i 负2流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2；③总功率P「P线+P2.2 2 2 2 2 总 线 2动态分析问题的思路程序可表示为：Ui=21U U 2 -2i——2———Un决定 2=U 22人负载决定P = P (IU = IU ) r P = IU P> I 1 2~r—1 2~2 > 厶 1 1—1~> i2 决定 1 决定三远距离输电问题［知识梳理］1. 根据P,= ，降低输电损耗有两种方法损(1) 减小输电线的电阻.⑵减小输电导线中的电流：在输送功率一定的情况下，根据 P = UI，要减小电流，必须提高 .2. 远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流1= ,输电线上的损失功率P损=I2R线= ,可知P损垃.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)：升压变压器 降压变压器图9(1) 功率关系：P=P，P=P，P=P^+PO1 2 3 4 2 损 3(2) 电压、电流关系：错误!=错误!=错误!，错误!=错误!=错误!，U = AU+U，I=I=I线2 3 2 3 线.(3) 输电电流：1线=错误!=错误!=错误!.⑷输电线上损耗的电功率：P损=1线4U=I错误!R线=(错误！)2R线损 线 线 线.当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的错误!. 例题1 (2010 •浙江理综・17)某水电站，用总电阻为2.5 Q的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3X106 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2.0X105 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9X108 kWD. 输电线上损失的功率为4P=U2/r,U为输电电压，r为输电线的电阻思维突破 在远距离输电问题中，计算线路功率损耗时应用P损=1错误狠线，其原因是I线可以由公式P输损 线 线 输入=1线U输入求出，而P损"线1线和戸损=错误!则不常用，其原因是在一般情况下，U线不易求出，且易将U线和u输入相混而造成错误•2如图10所示，有一台交流发电机E,通过理想升压变压器［和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。

T1的输入电压和输入功率分别为^和P’，它的输出电压和输出功率分别为©和P2；T2的输入电压和输入功率分别为从和P3，它的输出电压和输出功率分别为耳和P4设T1的输入电压U2 3 3 4 4 1 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有（）图10A. U2减小,U4变大B. U2不变,U3变大C. P’变小，P2变小D. P2变大，P3变大2 4 2 3 1 2 2 33 （2010 •江苏・7改编）在如图11所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变.随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（）A. 升压变压器的输出电压增大B. 降压变压器的输出电压增大C. 输电线上损耗的功率增大D. 输电线上损耗的功率占总功率的比例减小4 2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重，为消除高压输电线上的冰，事后有人设计了利用电流的热效应除冰的融冰思路.若在正常供电时，高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为4P；除冰时，在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通过自动调节高压输电变压器的变压比，使输电线上的热耗功率变为16AP,则除冰时（A.输电电流为4I）B.输电电流为16I C.输电电压为4U D.输电电压为错误！5•图16为某小型水电站的电能输送示意图，A为升压变压器，其输入功率为P1，输出功率为P2，输出电1 2压为U2； B为降压变压器，其输入功率为P3,输入电压为U3。

A、B均为理想变压器，输电线的总电阻 为r,则下列关系式正确的是 （）B. P2A. P>P1 26. 随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要.某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U，输电导线总电阻为R,在 某一时段用户需求的电功率为匚，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，0 2下列说法正确的是 （）A. 输电线上损耗的功率为错误！B. 输电线上损耗的功率为错误！C. 若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D. 釆用更高的电压输电会降低输电的效率7. 如图6所示为远距离输电的示意图，若电厂输出电压片=4400错误!sinl00n t V,电流［ = 1 000 A, 不计变压器损耗，则下列判断正确的是（）A. U =4 400错误! VC. IU =4.4X106 W2 2B. I =1 000 A2D.用户得到的交流电频率为100n Hz8、如图所示,某小型水电站发电。