介紹變壓器的構(gòu)造

1、1 1介紹變壓器的構(gòu)造介紹變壓器的構(gòu)造 : : 原線圈：跟電源相連，用絕緣線繞成的原線圈：跟電源相連，用絕緣線繞成的副線圈：跟負(fù)載相連，用絕緣線繞成的副線圈：跟負(fù)載相連，用絕緣線繞成的閉合鐵芯閉合鐵芯: :是由涂有絕緣漆的硅鋼薄片疊合是由涂有絕緣漆的硅鋼薄片疊合而成。防止渦流造成能量損失而成。防止渦流造成能量損失. .34121234鐵芯鐵芯原線圈原線圈副線圈副線圈U1U2U2U12 2變壓器的工作原理變壓器的工作原理: :問(wèn)題問(wèn)題:如果在原線圈上接上恒定電壓如果在原線圈上接上恒定電壓,副線副線圈有無(wú)電流圈有無(wú)電流.為什么為什么?接交變電壓呢接交變電壓呢?問(wèn)題：原、副線圈并沒(méi)有直接連接，為問(wèn)題

2、：原、副線圈并沒(méi)有直接連接，為什么副線圈兩端的電壓表會(huì)有讀數(shù)？什么副線圈兩端的電壓表會(huì)有讀數(shù)？ (1)(1)套在變壓器鐵芯上的兩只線圈起什么作用？套在變壓器鐵芯上的兩只線圈起什么作用？討論討論:(2)根據(jù)分析，原、副線圈即使不套在閉合鐵芯根據(jù)分析，原、副線圈即使不套在閉合鐵芯上，它們之間仍然存在電磁感應(yīng)關(guān)系，那么為上，它們之間仍然存在電磁感應(yīng)關(guān)系，那么為什么說(shuō)鐵芯是變壓器的必要組成部分？什么說(shuō)鐵芯是變壓器的必要組成部分？ 沒(méi)有鐵芯但靠得很近的原、副線圈的確存在互沒(méi)有鐵芯但靠得很近的原、副線圈的確存在互感關(guān)系，但它傳輸電能的效率太差，因?yàn)榇蟛扛嘘P(guān)系，但它傳輸電能的效率太差，因?yàn)榇蟛糠执鸥芯€都流失

3、在線圈外，漏失的磁感線不會(huì)分磁感線都流失在線圈外，漏失的磁感線不會(huì)在原、副線圈之間起傳輸電能作用。而鐵芯由在原、副線圈之間起傳輸電能作用。而鐵芯由于被磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯上，大于被磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯上，大大增強(qiáng)了變壓器傳輸電能的效率。大增強(qiáng)了變壓器傳輸電能的效率。 原、副線圈有共同的鐵芯，穿過(guò)它們的磁原、副線圈有共同的鐵芯，穿過(guò)它們的磁通量和磁通量的變化時(shí)刻都相同，由于原、通量和磁通量的變化時(shí)刻都相同，由于原、副線圈中有交變電流而發(fā)生了副線圈中有交變電流而發(fā)生了互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象，使電能可以通過(guò)交變磁場(chǎng)從原線圈到達(dá)副使電能可以通過(guò)交變磁場(chǎng)從原線圈到達(dá)副線圈線圈 歸納歸納:（

4、1 1）原、副線圈之間的電壓關(guān)系）原、副線圈之間的電壓關(guān)系 :由于原、副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通由于原、副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通量相同，因而這兩個(gè)線圈的每匝產(chǎn)生的感量相同，因而這兩個(gè)線圈的每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。原、副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小分別為原、副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小分別為：tnE11tnE22由此得由此得:2121nnEE理想變壓器的規(guī)律理想變壓器的規(guī)律:根據(jù)自感現(xiàn)象，原線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)根據(jù)自感現(xiàn)象，原線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E1 1起阻礙電起阻礙電流變化的作用，跟加在原線圈兩端電壓流變化的作用，跟加在原線圈兩端電壓U U1 1的作用的作用相反，且電阻很小，則有相

5、反，且電阻很小，則有E E1 1U U1 1。副線圈相當(dāng)于副線圈相當(dāng)于一個(gè)電源一個(gè)電源，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E2 2相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻很小，則有內(nèi)阻很小，則有E E2 2U U2 2，所以得所以得:2121nnUU 若若: n: n2 2n n1 1 時(shí)，時(shí)，U U2 2U U1 1，稱升壓變壓器，稱升壓變壓器 若若: n: n2 2n n1 1 時(shí)，時(shí)，U U2 2U U1 1，稱降壓變壓器，稱降壓變壓器結(jié)論：理想變壓器（結(jié)論：理想變壓器（這種忽略原、這種忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器稱為理想變壓器失的變壓器稱為理想

6、變壓器）的）的原副、線圈的兩端電壓之比等于原副、線圈的兩端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)比。這兩個(gè)線圈的匝數(shù)比。從能量角從能量角度看，變壓器不能產(chǎn)生電能，它度看，變壓器不能產(chǎn)生電能，它只是通過(guò)交變磁場(chǎng)傳輸電能只是通過(guò)交變磁場(chǎng)傳輸電能 大型變壓器鐵芯中漏磁可以忽略不計(jì)，電能大型變壓器鐵芯中漏磁可以忽略不計(jì)，電能沒(méi)有通過(guò)電磁波輻射出去，銅導(dǎo)線繞成的線沒(méi)有通過(guò)電磁波輻射出去，銅導(dǎo)線繞成的線圈電阻很小，不計(jì)導(dǎo)線上的熱損，即無(wú)銅損。圈電阻很小，不計(jì)導(dǎo)線上的熱損，即無(wú)銅損。硅鋼片極薄，且彼此絕緣，由于電感產(chǎn)生的硅鋼片極薄，且彼此絕緣，由于電感產(chǎn)生的渦流可忽略，即無(wú)鐵損。所以大型變壓器均渦流可忽略，即無(wú)鐵損。

7、所以大型變壓器均可認(rèn)為是理想變壓器，即無(wú)任何電能損失可認(rèn)為是理想變壓器，即無(wú)任何電能損失。 因此因此: P: P入入P P出出 （2 2）變壓器原、副線圈功率的關(guān)系）變壓器原、副線圈功率的關(guān)系: : 變壓器變壓器輸入功率的大小隨輸出功率大小輸入功率的大小隨輸出功率大小變化而變化變化而變化, ,副線圈消耗功率越大副線圈消耗功率越大, ,原線原線圈輸入的功率就越大圈輸入的功率就越大. .（3 3）變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系）變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系: :因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篜 P入入P P出出，即，即I I1 1U U1 1I I2 2U U2 2，而，而U U1 1/U/U2 2=n=n1

8、 1/n/n2 2所以所以:1221nnII提問(wèn)：根據(jù)以上分析，請(qǐng)同學(xué)想想看提問(wèn)：根據(jù)以上分析，請(qǐng)同學(xué)想想看, ,原、副原、副線圈的導(dǎo)線粗細(xì)為不什么不同？這樣做有什線圈的導(dǎo)線粗細(xì)為不什么不同？這樣做有什么好處？么好處？提問(wèn)提問(wèn):你能直接看出哪是高壓線圈你能直接看出哪是高壓線圈?U U1 1,U,U2 2是原、副線圈兩端的電壓是原、副線圈兩端的電壓, ,不可習(xí)慣不可習(xí)慣地以為一定也是原副線圈上所接用電器地以為一定也是原副線圈上所接用電器兩端的電壓兩端的電壓 44問(wèn)題討論問(wèn)題討論:（1） U U1 1,U,U2 2是哪兩端的電壓？是哪兩端的電壓？UO U1 U2如圖如圖14-1714-17所示所示

9、, ,理想變壓器初級(jí)線圈接一理想變壓器初級(jí)線圈接一個(gè)燈泡個(gè)燈泡, ,次級(jí)線圈接次級(jí)線圈接3 3個(gè)相同的燈泡個(gè)相同的燈泡, ,均正常均正常發(fā)光發(fā)光, , 求變壓器初、次級(jí)匝數(shù)之比和求變壓器初、次級(jí)匝數(shù)之比和U U1 1、U U2 2之比之比U1 U2 (2)變壓器能改變直流的電壓?jiǎn)?？變壓器能改變直流的電壓?jiǎn)幔?圖中的圖中的T T是繞有兩組線圈的閉合鐵心，線圈繞是繞有兩組線圈的閉合鐵心，線圈繞向如圖所示，向如圖所示，D D是理想二極管（有單向?qū)щ娦裕┦抢硐攵O管（有單向?qū)щ娦裕┙饘侔艚饘侔鬭bab可在兩條平行的金屬導(dǎo)軌上沿導(dǎo)軌滑行，可在兩條平行的金屬導(dǎo)軌上沿導(dǎo)軌滑行，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。若電流計(jì)

10、磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。若電流計(jì)G G中有電流通中有電流通過(guò)，則過(guò)，則abab棒的運(yùn)動(dòng)可能是棒的運(yùn)動(dòng)可能是 A A向左勻速運(yùn)動(dòng)向左勻速運(yùn)動(dòng) B B向右勻速運(yùn)動(dòng)向右勻速運(yùn)動(dòng)C C向左勻加速運(yùn)動(dòng)向左勻加速運(yùn)動(dòng)D D向右勻加速運(yùn)動(dòng)向右勻加速運(yùn)動(dòng) E.變加速運(yùn)動(dòng)變加速運(yùn)動(dòng)結(jié)論結(jié)論: :變壓器對(duì)恒定電流不能變壓變壓器對(duì)恒定電流不能變壓, ,對(duì)直流對(duì)直流電也能變壓。但是它只能使電流大小不斷電也能變壓。但是它只能使電流大小不斷變化的直流電變壓。變化的直流電變壓。( (3)3)公式公式U U1 1U U2 2=n=n1 1n n2 2，對(duì)這樣的變壓器怎，對(duì)這樣的變壓器怎么適用嗎？么適用嗎？ 例：在繞制變壓器時(shí)，

11、某人誤將兩個(gè)線圈例：在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在圖繞在圖1313所示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上。所示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上。當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂。已知線圈中間的臂。已知線圈1 1、2 2的匝數(shù)之比的匝數(shù)之比n n1 1n n2 2=2:1=2:1。在不接負(fù)載的情況下。在不接負(fù)載的情況下 A A當(dāng)線圈當(dāng)線圈1 1輸入電壓輸入電壓220220伏時(shí)，線圈伏時(shí)，線圈2 2輸出電壓為輸出電壓為110110伏。伏。 B B當(dāng)線圈當(dāng)線圈1 1輸入電壓輸入電壓220220

12、伏時(shí)，線圈伏時(shí)，線圈2 2輸出電壓為輸出電壓為5555伏。伏。 C C當(dāng)線圈當(dāng)線圈2 2輸入電壓輸入電壓110110伏時(shí)，線圈伏時(shí)，線圈1 1輸出電壓輸出電壓220220伏。伏。 D D當(dāng)線圈當(dāng)線圈2 2輸入電壓輸入電壓110110伏時(shí)，線圈伏時(shí)，線圈1 1輸出電壓為輸出電壓為110110伏伏 (4)(4)如何計(jì)算用雙線繞制的變壓器的電壓比？如何計(jì)算用雙線繞制的變壓器的電壓比？ 例如圖例如圖1515所示，一理想變壓器的原、副線圈分所示，一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線圈別由雙線圈abab和和cdcd（匝數(shù)都是（匝數(shù)都是n n1 1）、）、efef和和ghgh（匝數(shù)都是（匝數(shù)都是n n2 2）

13、組成，用）組成，用I I1 1和和U U1 1表示輸入電流和表示輸入電流和電壓，電壓，I I2 2和和U U2 2表示輸出的電流和電壓。在下列表示輸出的電流和電壓。在下列二種連接法中，電壓和電流比為多少二種連接法中，電壓和電流比為多少? ? (A (A）b b與與c c相連，以相連，以a a、d d為輸為輸入端；入端；f f與與g g相連，相連，e e、h h為輸出為輸出端端 （B B）a a與與c c相連，相連，b b與與d d相連作相連作為輸入端；為輸入端；f f與與g g相連，以相連，以e e、h h為輸出端。為輸出端。(5)若副線圈有多組線圈組成若副線圈有多組線圈組成,變壓器規(guī)律怎樣變

14、壓器規(guī)律怎樣A A、理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系、理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系： 332211nUnUnUC C、理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系：、理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系： B B、理想變壓器功率的關(guān)系：、理想變壓器功率的關(guān)系： P P入入P P出出 即：即：U1I1= U2I2+ U3I3n1I1=n2I2+ n3I35、變壓器規(guī)律應(yīng)用：、變壓器規(guī)律應(yīng)用：（6）副線圈的電流頻率多大？）副線圈的電流頻率多大？副線圈的電流頻率與原線圈相同副線圈的電流頻率與原線圈相同例例1 1：有一匝數(shù)比為：有一匝數(shù)比為10:110:1的變壓器的變壓器, ,當(dāng)原線圈兩端所加電壓為圖甲所示當(dāng)原線圈兩端所加電壓為圖甲所示

15、的規(guī)律變化時(shí)的規(guī)律變化時(shí), ,試畫出副線圈輸出電試畫出副線圈輸出電壓隨時(shí)間變化圖線。壓隨時(shí)間變化圖線。20uab0T/2 T tucd0T/2 T t 2 2、如圖如圖1717所示，理想變壓器的副線圈上所示，理想變壓器的副線圈上通過(guò)輸電線接兩個(gè)相同的燈泡通過(guò)輸電線接兩個(gè)相同的燈泡L L1 1和和L L2 2，輸，輸電線的等效電阻為電線的等效電阻為R.R.開(kāi)始時(shí)，電鍵開(kāi)始時(shí)，電鍵K K斷開(kāi)，斷開(kāi)，當(dāng)當(dāng)K K接通時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是：接通時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是：A A副線圈兩端副線圈兩端M M、N N的輸出電壓減小。的輸出電壓減小。B B副線圈輸電線等效電阻副線圈輸電線等效電阻R R上的電壓降增

16、大。上的電壓降增大。C C通過(guò)燈泡通過(guò)燈泡L L1 1的電流減小。的電流減小。D D原線圈中的電流增大原線圈中的電流增大。 例例3 3、(2000(2000年北京、安徽春季高考題年北京、安徽春季高考題) )如如圖圖14-1514-15所示所示, ,理想變壓器的原副線圈匝數(shù)理想變壓器的原副線圈匝數(shù)之比之比n n1 1nn2 2=41=41原線圈回路中電阻原線圈回路中電阻A A與副與副線圈回路中負(fù)載電阻線圈回路中負(fù)載電阻B B相等相等.a.a、b b端加一定端加一定交流電壓后交流電壓后, ,兩電阻消耗的電功率之比兩電阻消耗的電功率之比P PA APPB B= = , ,兩電阻兩端電壓之比兩電阻兩端

17、電壓之比u uA AuuB B= = . .4.4.如圖如圖14-1814-18所示是一個(gè)理想變壓器所示是一個(gè)理想變壓器,K,K為為單刀雙擲電鍵單刀雙擲電鍵,P,P是滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸是滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭頭,U,U1 1為加在原線圈兩端的電壓為加在原線圈兩端的電壓,I,I1 1為原線為原線圈上的電流強(qiáng)度圈上的電流強(qiáng)度, ,則則( () ) A.A.保持保持U U1 1及及P P的位置不變的位置不變,K,K由由a a合在合在b b時(shí)時(shí),I,I1 1將增大將增大 B.B.保持保持P P的位置及的位置及U U1 1不變不變,K,K由由b b合在合在a a時(shí)時(shí),R,R消耗的功率減小消耗的功率減小 C.C

18、.保持保持U U1 1不變不變,K,K合在合在a a處處, ,使使P P上上滑滑I I1 1將將 D.D.保持保持P P的位置不變的位置不變,K,K合在合在a a時(shí)時(shí), ,若若U U1 1增大增大,I,I1 1將增大將增大 如圖所示如圖所示M M為理想變壓器為理想變壓器. .電源電壓不變電源電壓不變. .當(dāng)變阻器的滑動(dòng)頭當(dāng)變阻器的滑動(dòng)頭P P向上移動(dòng)時(shí)向上移動(dòng)時(shí), ,讀數(shù)發(fā)讀數(shù)發(fā)生變化的電表是生變化的電表是A AA A1 1 B BA A2 2 C CV V1 1 D D V V2 2如圖所示，交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的有效值如圖所示，交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的有效值=20V=20V，內(nèi)阻不計(jì)，它通過(guò)一個(gè)，內(nèi)阻不計(jì)，它通過(guò)一個(gè)R=6R=6的指的指示燈連接變壓器。變壓器輸出端并聯(lián)示燈連接變壓器。變壓器輸出端并聯(lián)2424只只彩色小燈泡，每只燈泡都是彩色小燈泡，每只燈泡都是“6V 0.25W”6V 0.25W”，燈泡都正常發(fā)光，導(dǎo)線電阻不計(jì)。求：（燈泡都正常發(fā)光，導(dǎo)線電阻不計(jì)。求：（1 1）降壓變壓器初級(jí)、次級(jí)線圈匝數(shù)比；（降壓變壓器初級(jí)、次級(jí)線圈匝數(shù)比；（2 2）發(fā)電機(jī)的輸出功率。發(fā)電機(jī)的輸出功率。 如圖示如圖示, ,一個(gè)理想變壓器一個(gè)理想變壓器,O,O為副線圈的為副線圈的中心抽頭中心抽頭, ,電路中的兩個(gè)電阻的大小相電路中的兩個(gè)電阻的大小相同同, ,設(shè)開(kāi)頭設(shè)開(kāi)頭K K閉