教科版選修32 第二章第6節(jié)變壓器 課件（25張）.ppt

2 6變壓器 第二章交變電流 送電過程 在輸電過程中 電壓必須進(jìn)行調(diào)整 各種情況下所需的電壓 照明燈電壓 220伏機(jī)床上照明燈 36伏半導(dǎo)體收音機(jī)電源電壓不超過10伏電視機(jī)顯像管卻需要10000伏以上電壓 需改變電壓 以適應(yīng)各種不同的需要 幾種常見的變壓器 變壓器的結(jié)構(gòu) 變壓結(jié)構(gòu) 原 初級(jí) 線圈 閉合鐵芯 副 次級(jí) 線圈 一 變壓器的構(gòu)造與原理 1 示意圖 原線圈 副線圈 鐵芯 1 閉合鐵芯 絕緣硅鋼片疊合而成 2 原線圈 初級(jí)線圈 與電源相連 其匝數(shù)用n1表示 3 副線圈 次級(jí)線圈 與負(fù)載相連 其匝數(shù)用n2表示 4 輸入電壓 u1輸出電壓 u2 2 構(gòu)造 3 電路圖中符號(hào) 問題 變壓器副線圈和原線圈電路是否相通 變壓器原副線圈不相通 那么在給原線圈接交變電壓u1后 副線圈電壓u2是怎樣產(chǎn)生的 鐵芯與線圈互相絕緣 4 變壓器的工作原理 互感現(xiàn)象 變壓器通過閉合鐵芯 利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能 u1 i1 到磁場能 變化的磁場 再到電能 u2 i2 轉(zhuǎn)化 原線圈 副線圈 鐵芯 互感現(xiàn)象 在原副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象 變壓器只能工作在交流電路 如果變壓器接入直流電路 在鐵芯中不會(huì)產(chǎn)生交變的磁通量 沒有互感現(xiàn)象出現(xiàn) 所以變壓器僅工作于交流電路 當(dāng)變壓器的原線圈加上交變電壓時(shí) 原線圈中的交變電流在鐵芯中激發(fā)交變的磁通量 交變的磁通量穿過原線圈也穿過副線圈 在原副線圈中都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 當(dāng)副線圈閉合時(shí) 在副線圈中就會(huì)有交流電通過 這樣 雖然原副線圈并不相連 電能卻從原線圈通過磁場傳輸給副線圈 閉合鐵芯實(shí)現(xiàn)了電能 磁場能 電能的轉(zhuǎn)換 由于原副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通量絕大部分通過鐵芯 使能量在轉(zhuǎn)換過程中損失很小 為了便于研究 物理學(xué)中引入了一種理想化模型 理想變壓器 下面我們定量分析理想變壓器的變壓規(guī)律 無磁損 無銅損 無鐵損 理想變壓器 二 變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系 研究原副線圈兩端電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn) 連接如下圖所示的電路 用多用電表測出變壓器的原 副線圈兩端電壓 并試討論變壓器原 副線圈兩端電壓的關(guān)系 1 實(shí)驗(yàn)探究 研究原副線圈兩端電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 理想變壓器原 副線圈兩端的電壓跟它們的匝數(shù)成正比 2 理論分析 原線圈 副線圈 所以 理想變壓器原 副線圈兩端的電壓跟它們的匝數(shù)成正比 即 與實(shí)驗(yàn)結(jié)論相同 而 即 理想變壓器原 副線圈兩端的電壓跟它們的匝數(shù)成正比 1 當(dāng)n2 n1時(shí) u2 u1 3 當(dāng)n2 n1時(shí) u2 u1 2 當(dāng)n2 n1時(shí) u2 u1 升壓變壓器 等壓變壓器 降壓變壓器 由能量守恒得 化簡得出 當(dāng)變壓器在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí) 原 副線圈中通過的電流跟它們的匝數(shù)成反比 三 電流與匝數(shù)的關(guān)系 在理想情況下 因?yàn)樽儔浩鞅旧聿幌哪芰?時(shí)間t內(nèi)從輸入端輸入的電能應(yīng)該等于從輸出端輸出的電能 即 即 當(dāng)變壓器在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí) 原 副線圈中通過的電流跟它們的匝數(shù)成反比 變壓器工作時(shí) 高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小 可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制 低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大 應(yīng)當(dāng)使用較粗的導(dǎo)線繞制 這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法 注意 此公式只適用于一個(gè)副線圈的變壓器 理想變壓器的變流規(guī)律 1 理想變壓器輸入功率等于輸出功率 能量守恒 即 u1i1 u2i2 p入 p出 也可寫成 2 理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比 提示注意 變壓器的電動(dòng)勢 電壓關(guān)系對(duì)有一個(gè)或幾個(gè)副線圈的變壓器都成立 而電流關(guān)系只適用于有一個(gè)副線圈的變壓器 若為多個(gè)副線圈的變壓器 電流和匝數(shù)的關(guān)系要從功率關(guān)系導(dǎo)出 變壓器的電動(dòng)勢關(guān)系 電壓關(guān)系 電流關(guān)系是有效值 或最大值 間的關(guān)系 在某一瞬時(shí)其關(guān)系不成立 變壓器雖能改變電壓 電流 但不能改變功率和頻率 輸入功率總等于輸出的總功率 次級(jí)交變電流的頻率總等于初級(jí)交變電流的頻率 四 有多個(gè)副線圈的理想變壓器的問題 原線圈匝數(shù)為n1 兩個(gè)副線圈的匝數(shù)為n2和n3 相應(yīng)的電壓分別為u1 u2和u3 相應(yīng)的電流分別為i1 i2和i3 五 變壓器中u i p的決定關(guān)系 1 u1由電源決定 輸出電壓u2由u1和匝數(shù)比決定 u2與負(fù)載r無關(guān) 3 輸出電流i2由u2和負(fù)載決定i2 u2 r輸入電流i1由i2決定 2 輸入功率p1由輸出功率p2決定 p1 p2 注意 若副線圈空載 輸出電流為零 輸出功率為零 則輸入電流為零 輸入功率也為零 u1 六 幾種常用的變壓器 自耦變壓器 1 特點(diǎn) 鐵芯上只有一個(gè)線圈 其中有一部分的線圈為原 副線圈共用 2 自耦變壓器可以降壓 也可以升壓 3 調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器 自耦變壓器 升壓變壓器 降壓變壓器 問題 有沒有只用一組線圈來實(shí)現(xiàn)變壓的變壓器 自耦變壓器的原 副線圈共用一個(gè)線圈 2 互感器互感器也是一種變壓器 它可以把不能直接測量的高電壓 大電流變換成低電壓 小電流后再測量 1 電壓互感器 把高電壓變成低電壓 變壓比u1 u2 在電路中的連接如右圖所示 電壓互感器 2 電流互感器 把大電流變成小電流 變流比i1 i2 在電路中的連接如下圖所示 電流互感器