54变压器1学习教案

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1、会计学154变压器变压器1第一页，共22页。用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V36V扫描仪扫描仪12V12V防身器防身器3000V3000V手机充电手机充电器器4.2V 4.4V 5.3V4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管 几万伏几万伏录音机录音机6V 9V 12V6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管 十几万伏十几万伏 但我们国家民用统一供电均为但我们国家民用统一供电均为220V220V，那么如何使这些额定，那么如何使这些额定( dng)( dng)电电压不是压不

2、是220V220V的电器设备正常工作的呢？的电器设备正常工作的呢？ 第1页/共22页第二页，共22页。几种(j zhn)常见的变压器第2页/共22页第三页，共22页。一、变压器的构造一、变压器的构造(guzo)1. 1.示意图示意图 U1U2 n1n2原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.2.构造构造(guz(guzo)o)：（1 1）闭合）闭合(b h)(b h)铁铁芯芯 （绝缘硅钢片叠合（绝缘硅钢片叠合而成）而成）（2 2）原线圈（初级线）原线圈（初级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n1 1表示表示（3 3）副线圈（次级线圈）副线圈（次级线圈）：其匝数用）：其匝数用n n2 2表示表示（4

3、 4）输入电压：）输入电压：U U1 1; ; 输出电压：输出电压：U U2 2. .第3页/共22页第四页，共22页。3.3.电路图中符号电路图中符号(fho)(fho)n1n2问题：变压器副线圈和原线圈电路问题：变压器副线圈和原线圈电路(dinl)(dinl)是否相通？是否相通？ 变压器原副线圈不相通变压器原副线圈不相通(xingtng)(xingtng)，那么，那么在给原线圈接交变电压在给原线圈接交变电压U1U1后，副线圈电压后，副线圈电压U2U2是怎样产生的？是怎样产生的？铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1U2 n1n2第4页/共22页第五页，共22页。二、变压器的工作二、变压

4、器的工作(gngzu)原理原理-互感互感(hgn)现象现象 变压器通过闭合铁变压器通过闭合铁芯，利用互感芯，利用互感(hgn)(hgn)现象实现现象实现了电能（了电能（U1U1、I1 I1）到）到磁场能（变化的磁场磁场能（变化的磁场）再到电能（）再到电能（ U2 U2、I2I2）转化。）转化。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2互感现象：在原副线圈中由于有互感现象：在原副线圈中由于有交变电流交变电流而发生的互相感应现象。而发生的互相感应现象。若给原线圈接若给原线圈接直流电压，直流电压，U副线圈电压副线圈电压U U2 2 ？第5页/共22页第六页，共22页。闭合铁芯实现闭合铁芯实现

5、(shxin)(shxin)了电能了电能-磁场能磁场能-电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型中引入了一种理想化模型-理想变压器。理想变压器。下面我们定下面我们定量分析理想量分析理想(lxing)变变压器的变压压器的变压规律。规律。无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理理想想(l (lxi xingng) )变变压压器器第6页/共22页第七页，共22页。实验结论：原副线圈两端电压之比等

6、于这两个线圈的匝数比。 次数次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系研究原副线圈两端电压关系(gun x)的实验的实验第7页/共22页第八页，共22页。三、理想三、理想(lxing)变压器的变变压器的变压规律压规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感原、副线圈中产生的感应应(gnyng)电动势分别电动势分别是：是：E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t tE1 1/n/n1 1= = E2 2/n/n2 2原线圈回路原线圈回路(hul)(hul)有：有：U U1 1 E E1 1=I=I1 1r r1 1 0 0则则U U1 1=E

7、E1 1副线圈回路有：副线圈回路有： E E2 2=U U2 2 +I+I2 2r r2 2 UU2 2则则U U2 2=E=E2 2若不考虑原副线圈的内阻，则若不考虑原副线圈的内阻，则U U1 1=E=E1 1；U U2 2=E=E2 2则：则：U U1 1/U/U2 2= n= n1 1/n/n2 2第8页/共22页第九页，共22页。理想理想(lxing)变压器原副线圈的端电压之比变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比等于这两个线圈的匝数之比n2 n1 U2U1 -n2 n1 U2U1 -升压升压(shn y)(shn y)变压器变压器n2 n1 U2 U1 -n2 n1 U2

8、 U1 -降压降压(jin (jin y)y)变压器变压器U U1 1/U/U2 2= n= n1 1/n/n2 2第9页/共22页第十页，共22页。四、理想四、理想(lxing)变压器的变流变压器的变流规律规律问题：原副线圈的电流可能问题：原副线圈的电流可能(knng)满足何满足何规律？规律？1. 1.理想变压器输出功率应等于输入理想变压器输出功率应等于输入(shr)(shr)功率功率即即: : U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2I I 1 1/ / I 2 2= U U2 2 / U U1 1= n= n2 2 / n n1 1P出出= P入入第10页/共22页第十一页，共

9、22页。2.2.理想变压器原副线圈的电流理想变压器原副线圈的电流(dinli)(dinli)跟它们跟它们的匝数成反比的匝数成反比I I 1 1/ / I 2 2= n= n2 2 / n n1 1变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线圈的一种这也是判定高压线圈和低压线圈的一种(y zhn)(y zhn)方法。方法。此公式(gngsh)只适用于一个副线圈的变压器第11页/共22页

10、第十二页，共22页。U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R输入输出电压、电流输入输出电压、电流(dinli)(dinli)、功率大小、功率大小之间的因果关系之间的因果关系 1.输入功率输入功率(gngl)P1由输出功率由输出功率(gngl)P2决定；决定； P1P22.U1由电源由电源(dinyun)决定；决定；3.U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定； U2n2/n1U14.I2由由U2和负载决定；和负载决定； I2U2R5.I1由由I2和匝数比决定；和匝数比决定； I1n2/n1I2第12页/共22页第十三页，共22页。【例【例1 1】理想变压器原

11、、副线圈的匝数比】理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2n1:n24 4：1 1，当导体，当导体(dot)(dot)棒在匀强磁场中向左做匀速直棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表线运动切割磁感线时，图中电流表A1A1的示数的示数12mA12mA，则电流表，则电流表A2A2的示数为的示数为（ ）A A3mA B3mA B0 C0 C48mA D48mA D与负载与负载R R的的值有关值有关解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化(binhu)，在副线圈n2上无

12、感应电动势出现，所以A2中无电流通过。 第13页/共22页第十四页，共22页。图（图（a）A铁铁芯芯图（图（b）C C例题例题2 2、钳形电流表的外形和结构如图（、钳形电流表的外形和结构如图（a a）所示。图（）所示。图（a a）中电）中电流表的读数流表的读数(dsh)(dsh)为为1.2A 1.2A 。图（。图（b b）中用同一电缆线绕了）中用同一电缆线绕了3 3匝匝，则，则A.A.这种电流表能测直流电流，图（这种电流表能测直流电流，图（b b）的读数）的读数(dsh)(dsh)为为2.4A2.4AB.B.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数）的读数(dsh

13、)(dsh)为为0.4A0.4AC.C.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数）的读数(dsh)(dsh)为为3.6A3.6AD.D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b b）的读）的读数数(dsh)(dsh)为为3.6A3.6A第14页/共22页第十五页，共22页。五、几种五、几种(j zhn)常常用变压器用变压器1. 1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压升压(shn y)变压器变压器n1n2U1U2降压降压(jin y)变压器变压器问题：有没有只问题：有没有只用一组线圈来实用一组

14、线圈来实现变压的变压器现变压的变压器？ 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈第15页/共22页第十六页，共22页。2.2.互感器互感器 A电流电流(dinli)互感器互感器电压电压(diny)互互感器感器V 使用时把原线圈与电路并联(bnglin)，原线圈匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数第16页/共22页第十七页，共22页。六、解决六、解决(jiju)有多个副线圈的理想变压器的问题有多个副线圈的理想变压器的问题 一个一个(y )(y )原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1n1，两个副线圈的匝数分别为，两个副线

15、圈的匝数分别为n2n2和和n3n3，相应的电压分别为，相应的电压分别为U1U1、U2U2和和U3U3，相应的电流分别为，相应的电流分别为I1I1、I2I2和和I3I3，根据变压器的工作原理可得：，根据变压器的工作原理可得： 11221UnUn 11332UnUn12由（ ）（ ）式得：2233U(3)Unn第17页/共22页第十八页，共22页。PP入出根据得112233I UI UI U -4（ ）134将（ ）（ ）式代入（ ）式得3112223222I UnnI UI Unn1 12233I nI nI n第18页/共22页第十九页，共22页。例例3、如图所示：理想、如图所示：理想(lxi

16、ng)变压器的交流输入电压变压器的交流输入电压U1=220V，有两组副线圈，其中，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有匝，标有“6V，9W”、“12V，12W”的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：（1）原线圈的匝数为）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流）原线圈的电流I1。 n3 n2n1解：（解：（1）由于两灯均正常发光，）由于两灯均正常发光，所以有：所以有：U2=6V，U3=12V根据原、副线圈电压根据原、副线圈电压(diny)与匝数的关系，有：与匝数的关系，有：U1/U2=n1/n2 n1= U1n2/

17、U2=1320匝。匝。U3/U2=n3/n2，n3= U3n2/U2=72匝。匝。（2）根据能量守恒，有）根据能量守恒，有P入入=P出。即出。即I1U1=P2+P3，则则I1=（P2+P3）/U1=0.095A第19页/共22页第二十页，共22页。练习练习1 1如图所示，理想变压器的原线圈接上如图所示，理想变压器的原线圈接上220V220V交流交流(jioli)(jioli)电压，副线圈有电压，副线圈有A A、B B两组，两组，A A组接组接44的电阻，的电阻，B B组组接规格为接规格为“10V24W”“10V24W”的灯泡。已知的灯泡。已知A A组的线圈匝数为组的线圈匝数为3030匝，匝，两端电压为两端电压为6V6V，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。12122203011006U nnU匝2222U6P9WR4223311I UI U924I0.15AU220第20页/共22页第二十一页，共22页。小结：小结：1. 1.变压器的结构变压器的结构(jigu)(jigu)和工作原理和工作原理2.2.理想变压器的理想化模型及功率传输规律理想变压器的理想化模型及功率传输规律3.3.理想变压器的变压和变流规律理想变压器的变压和变流规律第21页/共22页第二十二页，共22页。