第十章變壓器電能的輸送傳感器

1、一、變壓器一、變壓器1構(gòu)造和原理構(gòu)造和原理(如圖如圖1021所示所示)(1)主要構(gòu)造：由主要構(gòu)造：由 、 和和 組成組成(2)工作原理：電磁感應(yīng)的工作原理：電磁感應(yīng)的 現(xiàn)象現(xiàn)象原線圈原線圈副線圈副線圈閉合鐵芯閉合鐵芯互感互感2理想變壓器理想變壓器不考慮銅損不考慮銅損(線圈電阻產(chǎn)生的焦耳熱線圈電阻產(chǎn)生的焦耳熱)、鐵損、鐵損(渦流產(chǎn)渦流產(chǎn)生的焦耳熱生的焦耳熱)和漏磁的變壓器，即它的輸入功率和和漏磁的變壓器，即它的輸入功率和 相等相等輸出功率輸出功率3基本關(guān)系式基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：功率關(guān)系： ；(2)電壓關(guān)系：電壓關(guān)系： ；有多個副線圈時，；有多個副線圈時， .(3)電流關(guān)系：電流關(guān)系： .P

2、入入P出出4幾種常用的變壓器幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器的原、副線圈共用一個線圈，如圖自耦變壓器的原、副線圈共用一個線圈，如圖1022A、B所示所示(2)電壓互感器：屬降壓變壓器，并聯(lián)在電路中，用于測電壓互感器：屬降壓變壓器，并聯(lián)在電路中，用于測高電壓，如圖高電壓，如圖C所示所示(3)電流互感器：屬于升壓變壓器，串聯(lián)在電路中，用于電流互感器：屬于升壓變壓器，串聯(lián)在電路中，用于測大電流，如圖測大電流，如圖D所示所示特別提醒特別提醒(1)變壓器不能改變直流電壓變壓器不能改變直流電壓(2)細線繞制的線圈為高壓線圈，粗線繞制的線圈為低細線繞制的線圈為高壓線圈，粗線繞制的線圈為低壓線圈壓線圈(3)U

3、1與與n1、n2共同確定共同確定U2，I2與與n1、n2共同確定共同確定I1，P出出確定確定P入入2遠距離高壓輸電示意圖遠距離高壓輸電示意圖(如圖如圖1023所示所示)三、傳感器三、傳感器1傳感器傳感器傳感器是通過測量外界的物理量、化學量或生物量來捕捉和傳感器是通過測量外界的物理量、化學量或生物量來捕捉和識別信息，并將被測量的識別信息，并將被測量的 轉(zhuǎn)換成電學量的裝置轉(zhuǎn)換成電學量的裝置非電學量非電學量敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路2傳感器的原理和結(jié)構(gòu)傳感器的原理和結(jié)構(gòu)傳感器包括傳感器包括 與與 等等(1)(1)敏感元件是傳感器的核心，它可以利用各種物理、化敏感元件是傳感器的核心，它可以利用各

4、種物理、化學、生物效應(yīng)，將非電學參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電學參數(shù)學、生物效應(yīng)，將非電學參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電學參數(shù)的變化的變化(2)(2)轉(zhuǎn)換電路將敏感元件采集的信息進行處理，以電壓或轉(zhuǎn)換電路將敏感元件采集的信息進行處理，以電壓或電流的形式輸出電流的形式輸出 1. 對于理想變壓器，下列說法中正確的是對于理想變壓器，下列說法中正確的是 ()A原線圈的輸入功率隨副線圈輸出功率增大而增大原線圈的輸入功率隨副線圈輸出功率增大而增大B原線圈的輸入電流隨副線圈輸出電流的減小而增大原線圈的輸入電流隨副線圈輸出電流的減小而增大C原線圈的電流不隨副線圈的輸出電流變化而變化原線圈的電流不隨副線圈的輸出電流變化而變化D當副線圈

5、電流為零時，原線圈兩端的電壓一定為零當副線圈電流為零時，原線圈兩端的電壓一定為零答案：答案：A2( (多選多選) )理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10 1，以下說，以下說 法中正確的是法中正確的是 ()A穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10 1B穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等C原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為10 1D正常工作時原、副線圈的輸入、輸出功率之比為正常工作時原、副線圈的輸入、輸出功率之比為 1 1解析：解析：對于理想變壓器，認為無磁

6、通量損漏，因而穿對于理想變壓器，認為無磁通量損漏，因而穿過兩個線圈的磁通量相同，磁通量變化率相同，過兩個線圈的磁通量相同，磁通量變化率相同，A錯錯誤誤B正確；每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，且電壓正確；每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，且電壓與匝數(shù)成正比，與匝數(shù)成正比，C錯；理想變壓器忽略熱損耗，故輸錯；理想變壓器忽略熱損耗，故輸入功率等于輸出功率，入功率等于輸出功率，D正確正確答案：答案：BD答案：答案：C4鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖1025(a)所示，圖所示，圖(a)中電流表的讀數(shù)為中電流表的讀數(shù)為1.2 A圖圖(b)中用同一電纜線繞了中用同一電纜線繞了3匝，則匝，則

7、()A這種電流表能測直流電流，圖這種電流表能測直流電流，圖(b)的讀數(shù)為的讀數(shù)為2.4 AB這種電流表能測交流電流，圖這種電流表能測交流電流，圖(b)的讀數(shù)為的讀數(shù)為0.4 AC這種電流表能測交流電流，圖這種電流表能測交流電流，圖(b)的讀數(shù)為的讀數(shù)為3.6 AD這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖(b)的讀數(shù)為的讀數(shù)為3.6 A答案：答案：C5如圖如圖1026所示，所示，R1為定值電阻，為定值電阻，R2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，為小燈泡，當溫度降低時當溫度降低時()AR1兩端的電壓增大兩端的電壓增大 圖圖1

8、026 B電流表的示數(shù)增大電流表的示數(shù)增大C小燈泡的亮度變強小燈泡的亮度變強D小燈泡的亮度變?nèi)跣襞莸牧炼茸內(nèi)?解析：解析：R2與燈與燈L并聯(lián)后與并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當熱敏電阻溫度降低時，電阻熱敏電阻溫度降低時，電阻R2增大，外電路電阻增大，電增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，路端電壓流表讀數(shù)減小，路端電壓(EIr)變大，變大， R1兩端電壓兩端電壓(IR1)變變小，燈小，燈L電壓電壓(EIrIR1)變大，燈泡亮度變強，變大，燈泡亮度變強，C正確正確 答案：答案：C 6某發(fā)電站的輸出功率為某發(fā)電站的輸出功率為104 kW，輸出電壓為，輸出電壓為

9、4 kV，通，通過理想變壓器后向過理想變壓器后向80 km遠處供電已知輸電導(dǎo)線的遠處供電已知輸電導(dǎo)線的電阻率為電阻率為2.4108 m，導(dǎo)線橫截面積為，導(dǎo)線橫截面積為1.5104 m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%.求：求：(1)升壓變壓器的輸出電壓升壓變壓器的輸出電壓(2)輸電線路上的電壓損失輸電線路上的電壓損失答案：答案：(1)8104 V(2)3.2103 V典例啟迪典例啟迪例例1在圖在圖1027甲所示的電路中，理想變壓器原線圈甲所示的電路中，理想變壓器原線圈兩端的正弦交變電壓變化規(guī)律如圖乙所示已知變壓器原、兩端的正弦交變電壓變化規(guī)律如圖乙所示已知變

10、壓器原、副線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)比n1 n210 1，串聯(lián)在原線圈電路中電流，串聯(lián)在原線圈電路中電流表表A1的示數(shù)為的示數(shù)為1 A，下列說法正確的是，下列說法正確的是 ()圖圖 1027思路點撥思路點撥解答本題應(yīng)注意以下三個方面：解答本題應(yīng)注意以下三個方面：(1)原、副線圈中電流的頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率關(guān)系(2)電壓、電流表的示數(shù)對應(yīng)交變電流的有效值電壓、電流表的示數(shù)對應(yīng)交變電流的有效值(3)原、副線圈中電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系原、副線圈中電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系答案答案B歸納領(lǐng)悟歸納領(lǐng)悟 理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系基基本本關(guān)關(guān)系系功率關(guān)系功率關(guān)系

11、原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率電壓關(guān)系電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負載原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負載情況、副線圈個數(shù)的多少無關(guān)情況、副線圈個數(shù)的多少無關(guān)電流關(guān)系電流關(guān)系只有一個副線圈，電流和匝數(shù)成反比多個只有一個副線圈，電流和匝數(shù)成反比多個副線圈，由輸入功率和輸出功率相等確定副線圈，由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系電流關(guān)系頻率關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中交流電的頻率相等原、副線圈中交流電的頻率相等制制約約關(guān)關(guān)系系電壓電壓副線圈電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓由原線圈電壓U1和匝數(shù)比和匝數(shù)比決定決定功率功率原線圈的輸入功率原線圈的輸入功率

12、P1由副線圈的輸出功由副線圈的輸出功率率P2決定決定電流電流原線圈電流原線圈電流I1由副線圈電流由副線圈電流I2和匝數(shù)比決和匝數(shù)比決定定題組突破題組突破1某交變電流電路中，有一個正某交變電流電路中，有一個正在工作的理想變壓器，如圖在工作的理想變壓器，如圖1028所示它的原線圈匝數(shù)所示它的原線圈匝數(shù)n1600匝，交流電源的電動勢匝，交流電源的電動勢e311sin(100t)V(不考慮其內(nèi)不考慮其內(nèi) 圖圖1028 阻阻)，電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計，原線，電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計，原線圈串聯(lián)一個額定電流為圈串聯(lián)一個額定電流為0.2 A的保險絲，副線圈匝數(shù)的保險絲，副線圈匝數(shù)n

13、2120匝，為保證保險絲不被燒斷，則匝，為保證保險絲不被燒斷，則 ()A負載功率不能超過負載功率不能超過62 WB副線圈電流最大值不能超過副線圈電流最大值不能超過1 AC副線圈電路中的電阻副線圈電路中的電阻R不能小于不能小于44 D副線圈電路中電壓表的讀數(shù)為副線圈電路中電壓表的讀數(shù)為62 V答案：答案：C答案：答案：AB典例啟迪典例啟迪例例2如圖如圖10210所示，理想變壓器輸入端所示，理想變壓器輸入端PQ接穩(wěn)接穩(wěn)定的交流電源，通過單刀雙擲開關(guān)定的交流電源，通過單刀雙擲開關(guān)S可改變變壓器原線圈可改變變壓器原線圈匝數(shù)匝數(shù)(圖中電壓表及電流表皆為理想電表圖中電壓表及電流表皆為理想電表)，則下列說法

14、中，則下列說法中正確的是正確的是 ()圖圖 10210A當滑片當滑片c向向b端移動時，變壓器輸入功率變大端移動時，變壓器輸入功率變大B當滑片當滑片c向向a端移動時，電流表端移動時，電流表A1的示數(shù)將減小，電的示數(shù)將減小，電壓表壓表V的示數(shù)不變的示數(shù)不變C當滑片當滑片c向向b端移動時，電流表端移動時，電流表A2的示數(shù)將變大，電的示數(shù)將變大，電壓表壓表V的示數(shù)也變大的示數(shù)也變大D滑片滑片c不動，將開關(guān)不動，將開關(guān)S由由1擲向擲向2時，三個電表時，三個電表A1、A2、V的示數(shù)都變大的示數(shù)都變大思路點撥思路點撥滑片滑片c移動改變負載電阻的大小，從而改變移動改變負載電阻的大小，從而改變副線圈中的電流、功

15、率，改變原線圈中的電流開關(guān)副線圈中的電流、功率，改變原線圈中的電流開關(guān)S由由1擲向擲向2減少了原線圈的匝數(shù)，從而改變其他各物理量減少了原線圈的匝數(shù)，從而改變其他各物理量歸納領(lǐng)悟歸納領(lǐng)悟(1)關(guān)于理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種類型：關(guān)于理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種類型：負載電阻不變，原、副線圈的電壓負載電阻不變，原、副線圈的電壓U1、U2不變，電流不變，電流I1、I2，功率，功率P1、P2隨匝數(shù)比的變化而變化；匝數(shù)比隨匝數(shù)比的變化而變化；匝數(shù)比不變，原、副線圈的電壓不變，原、副線圈的電壓U1、U2不變，電流不變，電流I1、I2，功，功率率P1、P2隨負載電阻的變化而變化隨負載電阻的變化

16、而變化(2)無論哪種情況，處理此類問題的關(guān)鍵是分清變量和不無論哪種情況，處理此類問題的關(guān)鍵是分清變量和不變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系制約關(guān)系題組突破題組突破3在家用交流穩(wěn)壓器中，變壓器的原、副線圈都帶有滑在家用交流穩(wěn)壓器中，變壓器的原、副線圈都帶有滑動頭，如圖動頭，如圖10211所示當變壓器輸入電壓發(fā)生所示當變壓器輸入電壓發(fā)生變化時，可上下調(diào)節(jié)變化時，可上下調(diào)節(jié)P1、P2的位置，使輸出電壓穩(wěn)定的位置，使輸出電壓穩(wěn)定在在220 V上現(xiàn)發(fā)現(xiàn)輸出電壓低于上現(xiàn)發(fā)現(xiàn)輸出電壓低于220 V，下列措施不，下列措施不正確的是正確的是 ()

17、.圖圖10211 AP1不動，將不動，將P2向上移向上移BP2不動，將不動，將P1向下移向下移C將將P1向上移，同時向上移，同時P2向下移向下移D將將P1向下移，同時向下移，同時P2向上移向上移答案：答案：C4如圖如圖10212所示，所示，T為理想變壓器，副線圈回路為理想變壓器，副線圈回路中的輸電線中的輸電線ab和和cd的電阻不可忽略，其余輸電線電的電阻不可忽略，其余輸電線電阻可不計，則當電鍵阻可不計，則當電鍵S閉合時閉合時()圖圖10212 A交流電壓表交流電壓表V2和和V3的示數(shù)一定都變小的示數(shù)一定都變小B交流電壓表交流電壓表V3的示數(shù)變小的示數(shù)變小C交流電流表交流電流表A1、A2和和A3

18、的示數(shù)一定變大的示數(shù)一定變大D只有只有A1的示數(shù)變大的示數(shù)變大答案：答案：B典例啟迪典例啟迪例例3一小型發(fā)電機通過升壓、降壓變壓器把電能輸一小型發(fā)電機通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，已知發(fā)電機的輸出功率為送給用戶，已知發(fā)電機的輸出功率為50 kW，輸出電壓，輸出電壓為為500 V，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1 5，兩個，兩個變壓器間的輸電導(dǎo)線的總電阻為變壓器間的輸電導(dǎo)線的總電阻為15 ，降壓變壓器的輸，降壓變壓器的輸出電壓為出電壓為220 V，變壓器本身的損耗忽略不計，在輸電，變壓器本身的損耗忽略不計，在輸電過程中電抗造成電壓的損失不計，求：過程中電抗造成

19、電壓的損失不計，求：(1)升壓變壓器副線圈的端電壓；升壓變壓器副線圈的端電壓；(2)輸電線上損耗的電功率；輸電線上損耗的電功率；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比思路點撥思路點撥解答本題應(yīng)注意以下兩個方面：解答本題應(yīng)注意以下兩個方面：(1)輸電線上的電流可用輸電線上的電流可用PI2U2求出求出(2)因輸電線上有電壓損失，故因輸電線上有電壓損失，故U3U2IR線線答案答案(1)2500 V(2)6000 W(3)10 1 歸納領(lǐng)悟歸納領(lǐng)悟 處理遠距離輸電問題，關(guān)鍵是正確建立輸電的流處理遠距離輸電問題，關(guān)鍵是正確建立輸電的流程圖，透徹理解題意，從程圖，透徹理解題意，從“

20、輸電線輸電線”開始，或者從開始，或者從“發(fā)發(fā)電廠電廠”或者從或者從“用戶用戶”開始，把握好各物理量之間的相開始，把握好各物理量之間的相互關(guān)系，依次解決即可互關(guān)系，依次解決即可常用的關(guān)系有：常用的關(guān)系有：(1)輸電過程的電壓關(guān)系輸電過程的電壓關(guān)系(2)輸電過程功率的關(guān)系輸電過程功率的關(guān)系題組突破題組突破5（多選）（多選）某小型水電站的電能輸送示意圖如圖某小型水電站的電能輸送示意圖如圖10 213所示，發(fā)電機的輸出電壓為所示，發(fā)電機的輸出電壓為200 V，輸電線總，輸電線總 電阻為電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、 n2，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓變壓 器均為理想變壓器器均為理想變壓器)要使額定電壓為要使額定電壓為220 V的用電的用電 器正常工作，則器正常工作，則 ()圖圖1