巧妙入手分析变压器动态变化问题

or s o 对变压器动态分析的考查1、如图所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如图所示电路，开关S 原来闭合，且R 1＝R 2.现将S 断开，那么交流电压表的示数U 、交流电流表的示数I、电阻R 1上的功率P 1及该变压器原线圈的输入功率P 的变化情况正确的是( )A ．U 增大B ．I 增大C ．P 1减小D ．P 减小答案　AD解析　开关S 由闭合到断开时，负载的总电阻变大，变压器的输出电压U 2不变，则输出电流I 2变小，R 上的电压变小，R 1上的电压U 变大，电阻R 1上的功率P 1＝＝，R 1不变，U 变大，则P 1增大，故A 正确，C 错误．由电流与匝数的关U 2R 1R 1U 2R 1系可知电流表的示数I 减小，B 错误．输出功率P 出＝I 2U 2，U 2不变，I 2减小，则P 出减小，输入功率等于输出功率，所以D 正确．2、(2012·福建理综·14)如图所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小解析　电路中交流电表的示数为有效值，故A 、B 项均错误；P 向下滑动过程中，R 变小，由于交流电源和原、副线圈匝数不变，U 1、U 2均不变，所以I 2＝变大，由U 2R 0＋R ＝，得I 1＝I 2变大，故C 项正确，D 项错误．I 1I 2n 2n 1n 2n 1答案　C3、 如图甲所示，T 为理想变压器，原、副线圈匝数比为10∶1，副线圈所接电路中，电压表V 1、V 2和电流表A 1、A 2都为理想电表，电阻R 1＝4 Ω，R 2＝6 Ω，R 3的最大阻值为12 Ω，原线圈两端加上如图乙所示规律变化的电压．在R 3的滑片自最下端滑动到最上端的过程中，以下说法正确的是( )　图5A ．电压表V 1的示数增大B ．电压表V 2的示数为20 V2C ．电流表A 1、A 2的示数都增大D ．电压表V 1的示数与电流表A 1的示数的乘积一直减小答案　D 解析　当R 3的滑片向上移动时，R 2、R 3的总电阻减小，分压减小，所以电压表V 1的示数减小，A 错误．由变压比公式＝得U 2＝22 V ，B 错误．根据“串反并同”得220 VU 2101电流表A 1的示数增大，电流表A 2的示数减小，C 错误．电压表V 1的示数与电流表A 1的示数的乘积为电阻R 2、R 3消耗的功率之和，由于P 入＝P 出＝P 1＋P 23，且P 入＝P 出不变，P 1增大，故P 23减小，D 正确．4、(2011·福建理综·15)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1，S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )　A ．输入电压u 的表达式u ＝20sin (50πt ) V2B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W答案　D解析　由图象乙可知U m ＝20 V ，T ＝0.02 s ，故ω＝＝100π rad/s ，即输入电压u 的22πTi表达式u ＝20sin (100πt ) V ，所以A 项错误．断开S 2后两灯串联，总电压仍为4 V ，2所以L 1、L 2均不能正常发光，B 项错误．根据P 入＝P 出＝可知断开S 2后R 总增大，U 2R 总P 入变小，P 出变小，C 项错误．若S 1接2，由P ＝可得P ＝ W ＝0.8 W ，D 项正U 2R 4220确．5、 某同学自制变压器，原线圈为n 1匝，在做副线圈时，将导线ab 对折后并在一起，在铁芯上绕n 2圈，从导线对折处引出一个接头c ，连成图所示电路．S 为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u 1＝U m sin ωt 的交流电源．下列说法正确的是( )A ．S 接b 时，电压表示数为2n 2U m n 1B ．S 接c 时，电压表示数为2n 2U m 2n 1C ．S 接c 时，滑动触头P 向下移动，变压器输入功率变大D ．S 接c 时，滑动触头P 向上移动，变压器输入电流变大答案　BD 解析　S 接b 时，双导线ab 产生的感应电动势抵消为零，电压表示数为零，选项A 错误；S 接c 时，副线圈的电动势就是一个n 2线圈产生的感应电动势，由＝、U 1＝U 1U 2n 1n 2，所以U 2＝，选项B 正确；P 向下滑时，R 变大，消耗的功率变小，因此U m22n 2U m 2n 1输入功率也变小，同理分析，P 向上滑时，R 减小，回路电流变大，由I 1n 1＝I 2n 2知输入电流变大，选项C 错误，D 正确．6、 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别是n 1、n 2，b 是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，副线圈接定值电阻R ，其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压．当单刀双掷开关由a 拨向b 后，下列说法正确的是( )甲 乙A ．副线圈输出电压的频率变小B ．电压表的示数变大C ．电流表的示数变小D ．原线圈的输入功率变大答案　BD解析　变压器不会改变交流电的频率，A 项错误；当开关由a 拨向b 后，n 1变小，由＝U 1U 2，且U 1＝不变，可知n 1变小，n 2、U 1不变时，U 2变大，即电压表的示数变大，同样n 1n 2U m2电流表示数也要变大，B 项正确，C 项错误；由P 入＝P 出＝U 2I 2可知，D 项正确．7、(2010·海南·9)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( )A ．若电压表读数为6 V ，则输入电压的最大值为24 V2B ．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C ．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D ．若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍答案　AD解析　本题考查变压器的原理以及交流电的有关知识，意在考查考生对交变电流的认识和理解．因为电压表的读数为6 V ，则变压器的输出电压的有效值为6 V ，由＝，U 1U 2n 1n 2故U 1＝4U 2＝24 V ，所以输入电压的最大值为U m ＝U 1＝24 V ，所以选项A正确；22若输入电压不变，副线圈匝数增加，则U 2增大，由I 2＝可知，电流表示数增大，所U 2R 以选项B 错；输入电压和匝数比不变，则电压值不变，当负载电阻R 变大时，则I 2＝b，电流变小，又P 1＝P 2＝U 2I 2，故输入功率也减小，所以选项C 错；若负载电阻RU 2R 不变，输入电压变为原来的2倍，则输出电压也变为原来的2倍，I 2＝则输出电流也U 2R 变为原来的2倍，故输出功率P 2＝U 2I 2变为原来的4倍，所以选项D 正确．8、 (2011·山东理综·20)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示．以下正确的是( )　　甲 乙A ．u 2＝190sin (50πt ) VB ．u 2＝190sin (100πt ) V 22C ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移答案　BD解析　由题图乙知交变电流的周期T ＝2×10－2 s ，所以ω＝＝100π rad/s ，故u 2＝U m 2πT sin ωt ＝190sin (100πt ) V ，A 错误，B 正确．由＝得U 2＝U 1，欲使U 2升高，2U 1U 2n 1n 2n 2n 1n 1应减小，P 应上移，C 错误，D 正确．9、如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V 1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L 和滑动变阻器R ，R 上并联一只理想电压表V 2.下列说法中正确的是( )A ．若F 不动，滑片P 向下滑动时，V 1示数变大，V 2示数变小B ．若F 不动，滑片P 向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C ．若P 不动，滑片F 向下移动时，V 1、V 2的示数均变小D ．若P 不动，滑片F 向下移动时，灯泡消耗的功率变大解析　若F 不动，滑片P 向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，则副线圈回路中总电阻变大，则回路中电流减小，灯泡两端电压减小，功率变小，滑动变阻器两端电压变大，V 2的示数变大，而原线圈两端电压不变，则A 错误，B 正确；若P 不动，滑片F 向下移动时，根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变，副线圈两端电压减小，则副线圈回路中电流变小，灯泡L 消耗的功率减小，电压表V 2的示数变小，C 、D 错误．答案　B10、调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图甲所示．线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD 之间输入交变电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压．图甲中两电表均为理想交流电表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器．现在CD 两端输入图乙所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么( )A ．由乙图可知CD 两端输入交流电压u 的表达式为u ＝36sin 100t (V)2B ．当滑动触头P 逆时针转动时，MN 之间输出交流电压的频率变大C ．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D ．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R 2消耗的电功率变小答案　D解析　由题图乙可知u ＝36sin 100πt (V)，A 错误．M 、N 之间输出交流电压的频率由2输入的交流电压的频率决定，B 错误．滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，R 3减小，由“串反并同”可知电压表读数减小，电流表读数增大，R 2消耗的电功率P 2＝减小，U 2R 2C 错误，D 正确．11、如图所示，理想变压器原线圈的匝数n 1＝1100匝，副线圈的匝数n 2＝110匝，R 0、R 1、R 2均为定值电阻，且R 0＝R 1＝R 2，电流表、电压表均为理想电表．原线圈接u＝220sin (314t ) (V)的交流电源．起初开关S 处于断开状态．下列说法中正确的是2( )A ．电压表示数为22 VB ．当开关S 闭合后，电压表示数变小C ．当开关S 闭合后，电流表示数变大D ．当开关S 闭合后，变压器的输出功率增大答案　BCD解析　电源电压的有效值为U 1＝220 V ，由＝可知U 2＝22 V ，而电压表示数只是U 1U 2n 1n 2R 1两端的电压，一定小于U 2，A 项错误．S 闭合后，负载总电阻变小，而U 2不变，由P 出＝知P 出变大，I 2＝变大，而P 入＝P 出＝U 1I 1，U 1不变，I 1应变大，即电流U 2R 总U 2R 总表示数变大；电阻R 0的分压U 0＝I 2R 0，U 0变大，则电压表示数U ′＝U 2－U 0应变小．综上所述，选项B 、C 、D 正确．。

变压器运行状态监测与分析方法与案例随着电力设备技术的不断发展，变压器作为电力系统中的重要装备，其在电力系统中的重要性日益凸显。

然而，由于变压器的工作环境复杂、负荷变化大、易受电力系统其他设备的影响等因素，变压器的故障率较高，因此对变压器的运行状态进行监测和分析，对于提高电力系统的可靠性和稳定性具有重要的意义。

本文将重点介绍变压器运行状态监测与分析的方法和案例，以期为电力系统工程师提供一些参考。

一、变压器运行状态监测方法1.1 温度监测法变压器温度是反映其运行状态的重要指标。

变压器在运行过程中，绕组内部和外部会产生一定的热量，因此监测变压器的温度变化可以有效地判断变压器的负荷性能变化、故障情况等。

常用的温度监测方法包括：（1）绕组温度监测：通过在变压器绕组内安装温度传感器，实时监测绕组温度的变化情况。

（2）油温监测：通过安装油温传感器，监测变压器油温的变化情况，进而判断变压器的运行状况。

1.2 气体检测法变压器故障时，会产生一些特殊的气体，如氢气、甲烷、乙烯等。

因此，通过监测变压器内的气体变化情况，可以判断变压器故障的类型和程度。

常用的气体检测法包括：（1）氢气检测：氢气检测是监测变压器内部故障的一种有效方法。

通过监测变压器内部氢气浓度的变化，可以判断变压器绝缘材料的老化、某一部分绕组的短路等情况。

（2）热失控检测：如果变压器内部存在热失控现象，会产生大量的乙烯和甲烷等气体，因此可以通过检测变压器内部乙烯和甲烷的浓度变化来判断变压器是否存在热失控现象。

1.3 振动检测法变压器在运行过程中，受到负荷的影响，会产生一定的振动。

因此，通过监测变压器的振动情况，可以判断变压器的运行状况。

常用的振动检测法包括：（1）加速度传感器：通过在变压器周围固定加速度传感器，监测变压器的振动情况，进而判断变压器的安装质量和工作状态。

（2）声波传感器：通过安装声波传感器，检测变压器内部的噪声情况，可以判断变压器内部是否存在某种故障。

高中物理：理想变压器的动态分析
理想变压器动态分析大致有两类情形：
（1）负载不变，原、副线圈的电压U1、U2，电流I1、I2，功率P入、P出随匝数比变化而变化；
（2）匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化.
共同策略：①根据题意弄清变量和不变量；②弄清变压器动态变化的决定关系.
例、四川汶川特大地震致使供电系统严重破坏. 为了确保灾后人民的生活得到及时救助，电力部门启动了临时供电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图所示，图中R0表示输电线的电阻. 滑动触头P置于a处时，用电器恰好正常工作. 在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则（）
A. 当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向上滑动
B. 当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向下滑动
C. 如果电压表V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向上滑
D. 如果电压表V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向下滑
分析：分析时，关键是看到理想变压器变化的本质：（1）当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值时，意味着U1变小；（2）如果U1不变，当用电器增加时，实质就是负载电阻减小.
解析：当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，由可知，当U1变小，n2应变大，则选项A正确；如果电压表V1示数保持正常值不变，由可知，当U1不
变，假设n2保持不变，那么当用电器增加时，副线圈中的总电阻将减小，则副线圈中的电流增大，而R0分担的电压将增大，用电器上分得的电压必然减小. 所以，为了确保用电器正常工作，滑动触头P应向上滑，则选项C正确.本题正确选项为AC.。

变压器运行中常见异常及原因分析第一篇：变压器运行中常见异常及原因分析变压器运行中常见异常及原因分析摘要：变压器是发电、供电及用电企业中的重要设备。

在迁钢的电力系统中处于极为重要的地位。

变压器的运行、维护及检修水平将直接影响供用电的可靠性和供电的质量及用电设备的安全。

热轧分厂下辖的变压器容量较大，数量较多，种类多样，这就更加突出了变压器安全稳定运行的重要性，要求我们值班人员能够认真细致地对设备进行巡视检查，通过变压器在运行过程中暴露出地各种异常现象，发现各类不安全隐患，及时予以消除，确保安全稳定运行。

关键字：变压器、供电、原因1．前言变压器在运行中主要有以下几类异常情况，下面我结合自己在工作中的一些经验，对变压器的异常情况和形成原因进行分析。

2．变压器异音变压器正常运行时，应发出均匀的“嗡嗡”声。

如果产生不均匀的声音、声音加重或者有“噼啪”声等其他异音，都属于不正常现象。

2.1变压器的“嗡嗡”声比平时增大，声音不均匀，可能产生原因：2.1.1 电网产生过电压、单相接地，或发生谐振过电压。

变压器的声音较平常尖锐，可结合电压表等指示、接地信号等进行综合分析。

2.1.2变压器过负荷，或者系统短路，会发出沉重的“嗡嗡”声。

2.1.3大的动力设备启动，造成主变内部发生“哇哇”声音，如变压器带有电炉、硅整流等非线性设备，产生高次谐波，也会发出这种声音。

2.1.4由于短路或接地，会通过大量短路电流，使变压器内部发生异常声响，发出“噼啪”的噪声。

2.1.5由于内部零件松动，如穿心螺丝夹得不紧，铁心松动，也会造成变压器内部有强烈的噪声。

2.1.6由于铁磁谐振，使变压器发出不均的噪声。

2.1.7变压器运行中，声音中混有杂音，如电压、电流正常，有可能是外部附属设备及附件松动造成。

2.1.8变压器电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大而尖锐。

2.1.9音响中夹有连续的、有规律的撞击或摩擦声时，可能是变压器某些部件因铁心震动而造成机械接触，或者是因为静电放电引起的异常声响。

试述变压器故障原因分析及解决措施摘要:变压器在电力系统和供电系统中占有十分重要的地位。

本文对变压器运行中的异常现象及故障原因进行了分析，并对这些故障提出了解决的方法。

关键词:变压器异常运行故障分析变压器是一种静止的电气设备，一般由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管和冷却系统等5个主要部分构成。

为了保证变压器的安全运行，电气运行人员必须掌握有关变压器运行的基本知识，加强运行过程中的巡视和检查,做好经常性的维护和检修以及按期进行预防性试验，以便及时发现和消除绝缘缺陷。

对变压器运行过程中发生的异常现象，应及时判断其原因和性质，迅速果断地进行处理,以防止事故扩大而影响正常供电。

一、变压器出故障的异常运行1、声音异常①当有大容量的动力设备起动时，由于负荷变化较大，使变压器声音增大。

如变压器带有电弧炉、可控硅整流器等负荷时，由于有谐波分量，变压器的声音会变大。

②过负荷会使变压器发出声音很高而且沉重的“嗡嗡”声。

③个别零件松动使变压器发出强烈而不均匀的噪声，如铁芯的穿芯螺丝夹得不紧使铁芯松动等。

④内部接触不良或绝缘有击穿，变压器发出“劈啪”声。

⑤系统短路或接地，因通过很大的短路电流,使变压器发出很大的噪声。

⑥系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不均的噪声。

2、正常负荷和正常冷却方式下，变压器油温不断升高由于涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺丝绝缘损坏，均会使变压器的油温升高。

涡流使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘破坏，这时铁损增大油温升高。

而穿芯螺丝绝缘破坏后,使穿芯螺丝与硅钢片短接,这时有很大的电流通过使螺丝发热，也会使变压器的油温升高。

3、继电保护动作继电保护动作一般说明变压器内部有故障。

瓦斯保护是变压器的主要保护,它能监视变压器内部发生的大部分故障，经常是先轻瓦斯动作发出信号，然后重瓦斯动作跳闸。

轻瓦斯动作的原因有以下几个方面：①因滤油、加油和冷却系统不严密，致使空气进入变压器。

②温度下降和漏油使油位缓慢降低。

③变压器内部故障，产生少量气体。

等效法剖析变压器动向问题湖北省恩施高中陈恩谱变压器动向问题，按惯例思路来剖析，因其思想链条较长，所需列出的关系式许多，关于好多学生而言，这个问题显得较为复杂和困难。

笔者经过学习和研究，总结出了一套用等效电阻、等效电压源的方法，能够轻松破解变压器动向问题，使学生不再为思想链条过长而烦忧。

一、等效电阻、等效电压源的参数推导rI 1 I 2 如图（ 1）所示变压器电路，输入电压有效值为 U 0，原线圈回路总U 0U 1 U 2电阻为 r ，副线圈回路负载为纯电阻元件R ，变压器的参数如图。

n 1n21、等效电阻的参数推导如图（ 2）所示，我们能够将虚线框所围的电路等效为一个纯电阻rI 1 I 2R等效，其等效电路图如图（3）所示。

则 R 等效 两头的电压就是 U 1、经过的电流就是I 1，则有U 1 ， U 0U 1 U 2R 等效n 1 n 2I 1即n 1 U 2rI 1I 2U 1n 2( n 1 ) 2 U 2( n 1 ) 2 RR 等效U 0U 1 U 2I 1n 2I 2n 2 I 2n 2R 等效n 1n 1n22、等效电压源的参数推导如图（ 4）所示，我们能够将虚线框所围的电路等效为一个电压源（ E ， r ），其等效电路图如图（ 5）所示。

rI 1I 2则电压源（ E ， r ）的输出电压即 U 2I，则有2，输出电流即U 2 E I 2r ，而 U 1 U 0 I 1r ，即 n 1 U 2n 2 I 2 r ，变形，U 0U 1 U 2n 2 U 0n 1 n 2n 1得：U 2 n2U 0I 2 ( n 2 )2 rrI 1I 2n 1n 1对照 U 2E I 2 r ，可得U 0U 1E U 2En 2U 0， r( n2 ) 2 rn 1 rn 2n 1n 1总结：等效电动势与匝数比成正比，等效电阻与匝数比的平方成正比，等效电路张口朝哪侧，那侧的匝数就在分子上。

二、等效法在变压器动向问题中的应用【例 1】如下图，理想变压器原线圈接在沟通电源上，图中各电表均为理想电表。

变压器的动态变化问题变压器是高中物理第二册中的重要一章，由于与实际生活紧密联系，在历年的高考中均有一定的体现。

现根据对变压器工作原理的探讨来分析变压器的动态变化问题，从而找到解决问题的规律。

变压器是利用电磁感应原理制成的静止的电气设备，由闭合的铁芯和原副线圈两大部分组成。

它能将某一电压值的交流电变换成同频率的所需电压值的交流电，也可以改变交流电流的数值及变换阻抗或改变相位，在电力系统、自动控制及电子设备中被广泛应用。

变压器工作原理的物理过程示意图如图1所示。

原线圈上加交流电压U1产生交变电流；铁芯中产生交变磁场即产生交变磁通量，在副线圈中产生交变电动势U2；当副线圈加接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电，由于铁芯闭合，在不考虑铁芯漏磁的情况下，穿过原、副线圈的每匝线圈的磁通量及其变化率均相同，因此在原线圈上所加的交流电压值与原线圈匝数不变情况下，副线圈上产生的交变电压与副线圈的匝数成正比，这样可以通过绕制不同匝数的副线圈来得到各种数值的交流电动势，从而改变了交流电的电压。

要强调的是，从能量转换角度看，变压器是把电能转化为磁能，再将磁能转化成电能的装置，一般地说，经过转换后电压、电流均发生了变化。

在分析变压器时，一般不考虑铜损（原副线圈电阻产生的焦耳热），铁损（涡流和磁滞损耗在闭合铁芯中产生的焦耳热）和漏磁的变压器，在此条件下称为理想变压器，即它的输入功率和输出功率相等。

功率关系。

变压器不能改变功率，更不能增加电能，只能进行能量传递。

原线圈对应功率P1，副线圈对应功率P2，P2由负载决定，当负载功率增多时，P2增大，P1也随之变大，在变压器额定功率允许的条件下，P1随P2的变化而变化，即P1由P2决定，P2由负载决定。

电压关系。

由变压器原理可知U1/U2＝N1/N2，原线圈两端电压U1由电源电压决定，与N1、N2无关，U2电压通过电压与匝数比的关系可以推导出来U2＝N2/N1×U1，而U1固定不变，所以U2取决于U1、N1、N2。

等效阻抗秒解变压器动态问题一.应用技巧1.变压器原线圈接有负载R 时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路输入的总电压U 不再等于变压器原线圈的电压U 1，而是U =U 1+U 负载，显然U ≠U 1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P 也不等于原线圈两端的功率P 1，而是P =P 1+P 负载．2.等效负载电阻法变压器等效负载电阻公式的推导：设理想变压器原副线圈的匝数之比为n 1：n 2，原线圈输入电压为U 1，副线圈负载电阻为R ，如图1(1)所示，在变压器正常工作时，求a 、b 间的等效电阻。

先画出等效电路图如图1(2)所示，设变压器等效负载电阻为R 在(1)中由变压器的分压规律：U 1U 2=n1n 2得：U 2=n 2n 1U 1，所以负载电阻R 消耗的功率为：P =U 2R =n 22U 21n 21R在(2)中等效电阻消耗的功率为：P=U 21R因P =P，所以等效电阻为：R=n 21n 22R (重要结论)1一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。

当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I 。

该变压器原、副线圈匝数比为()A.2B.3C.4D.5【答案】B【解析】解法一：能量守恒法：设原副线圈匝数比为k S 断开P 1=IU =I 2R 1+(kI )2(R 2+R 3)①S 闭合P 2=4IU =(4I )2R 1+(4kI )2R 2②①②得P 2=4P 1即：4×（3I 2+5k 2I 2）=48I 2+16k 2I 2化简得k =3解法二：电流、电压关系法设原副线圈匝数比为k S 断开时U 1U 2=I 2I 1=k 由图可知U 2=I 2(R 2+R 3)=kI (R 2+R 3)=5kI 即U 1=5k 2I则U =U 1+IR 1=5k 2I +3I ①S 闭合U 1U 2=I 2I 1=k 由图可知U 2=I 2×R 2=4kIR 2=4kI 即U 1=4k 2I 则U =U 1+4IR 1=4k 2I +12I ②由①②得k =3解法三：等效负载电阻法设原副线圈匝数比为k S 断开时等效负载电阻为R =k 2(R 2+R 3)=4k 2则U =I (R +R 1)=5k 2I +2I ①S 闭合时等效负载电阻为R =k 2R 2=k 2则U =4I (R +R 1)=4k 2I +12I ②①②得k =3二、实战应用(应用技巧解题，提供解析仅供参考)1我国是全球唯一掌握超特高压直流输电技术的国家。

含理想变压器的动态电路分析策略作者：***来源：《中学生数理化·自主招生》2020年第08期含理想变压器的动态电路问题的呈现方式，可以是原、副线圈的匝数比变化引起原、副线圈的电压、电流等物理量发生变化;也可以是保持原、副线圈匝数比不变，副线圈所接外电路中的负载变化，从而引起原、副线圈电路中其他物理量发生变化。

分析此类问题的前提条件是明确理想变压器的工作原理，厘清理想变压器的特征和各物理量之间的制约关系，掌握恒定电路中各物理量的定量关系。

一、理想变压器的工作原理变压器工作的基础是互感现象，即通过原线圈的变化的电流在铁芯中激发变化的磁场，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。

二、理想变压器的三个特征1.因原、副线圈的电阻不计，故线圈上没有焦耳热的损失，即理想变压器无铜损。

2.忽略原、副线圈中的磁滞损耗和涡流损耗，即理想变压器无铁损。

3.忽略原、副线圈中的磁通泄露，即理想变压器无磁漏。

三、理想变压器中各物理量之间的制约关系1.功率之间的制约关系：因为不计焦耳热损失，所以原、副线圈上的电功率总是相等关系，且满足P 出制约P入，即副线圈上需要多少功率，原线圈中就提供多少功率。

如果有多个副线圈，则满足P入=P出1+P出2+……的关系。

2.电压制约关系：因为原、副线圈中无漏磁，所以原、副线圈上的电压比等于匝数比，即U原：U副=n原：n副。

3.电流制约关系：当理想变压器只接一对原、副线圈时，原、副线圈中的電流满足I原：I 副=n副：n原的关系。

四、恒定电路中各物理量的定量关系1.在串联电路中：电流相等，电压U=IR，功率P=I2R。

2.在并联电路中：电压相等，电流I=U/R，功率P=U2/R。

例题一含有理想变压器的电路如图l所示，定值电阻R1 =3 Ω，R2=1Ω，R3=4 Ω，电流表为理想电表，理想变压器原线圈接正弦式交流电压源U，其输出电压的有效值恒定。

当开关S断开时，电流表的示数为I;当开关S闭合时，电流表的示数为4I。

运行中变压器的异常原因分析与处理运行中变压器的异常原因可能有很多，下面将分析一些常见的原因并给出处理方法。

1. 温度过高：变压器运行过程中，如果温度过高，可能是由于过载、通风不良、绝缘材料老化等原因导致的。

处理方法是及时排除过载情况，确保通风良好，并定期检查绝缘材料的状态，如有老化迹象及时更换。

2. 油位异常：变压器油位异常可能是由于漏油、油泵故障、油管堵塞等原因引起的。

处理方法是定期检查变压器的油位情况，及时补充变压器油，并检查油泵和油管是否正常运行。

3. 正常绝缘损耗上升：变压器在运行过程中，绝缘损耗可能会上升，可能是由于污染、湿度增加等原因导致的。

处理方法是定期进行绝缘测试，保持变压器周围环境的清洁和干燥。

4. 过载：变压器如果长时间处于过载状态，会引起温度过高、损耗增加等问题。

处理方法是调整负载，确保变压器运行在合理的负载范围内。

5. 短路：变压器发生短路可能是由于绝缘击穿、接线不良等原因导致的。

处理方法是定期检查绝缘情况，确保接线连接良好，并配备短路保护装置，及时切断电源。

6. 阻尼器故障：变压器阻尼器如果出现故障，可能会导致电压波动较大。

处理方法是定期检查阻尼器的工作情况，确保其正常运行。

7. 绕组接地：变压器绕组如果发生接地，可能会导致电流异常、损耗增加等问题。

处理方法是定期检查绕组接地情况，及时修复故障。

对于运行中的变压器，我们应该定期进行检查和维护，及时发现并处理异常情况，以确保变压器的正常运行和延长其使用寿命。

合理的负载控制和配备相应的保护装置也是保证变压器安全运行的重要措施。

运行中变压器的异常原因分析与处理一、引言变压器是电力系统中不可或缺的重要设备，它承担着将高压输电线路的电能转变为低压供电线路所需的功能。

而变压器在长时间的运行中，难免会出现一些异常情况，可能会导致设备的损坏甚至造成事故，因此对于运行中变压器的异常原因进行分析并采取相应的处理措施显得尤为重要。

本文将就运行中变压器的异常原因进行详细的分析，并提出对应的处理方法，以期能够帮助相关从业人员更好地保障电力系统的安全稳定运行。

二、异常原因分析1. 变压器过载变压器过载是指变压器长时间工作在超过其额定负荷范围的工况下，这是导致变压器异常的一种常见原因。

变压器过载可能是由于系统负荷增加导致变压器的额定容量不足，也可能是由于变压器内部散热不良、冷却系统故障等原因导致的。

过载会引起变压器内部温度升高，从而导致绝缘材料老化，严重时甚至引发绝缘击穿，造成变压器的损坏。

处理方法：针对变压器过载问题，首先应对变压器的负荷情况进行合理规划和管理，避免长时间处于过载状态。

应保证变压器冷却系统的正常运行，定期清洗、检查冷却器、风机，确保其通风良好。

对于额定容量不足的情况，可以通过增加变压器容量或者分流负载来解决。

2. 绝缘老化变压器的绝缘系统是确保变压器正常运行的重要组成部分，而绝缘老化是导致变压器故障的另一常见原因。

绝缘老化可能是由于变压器长时间工作在高温状态下导致的，也有可能是由于潮湿、污染、电气应力等因素导致的。

处理方法：对于绝缘老化问题，首先应定期对变压器的绝缘系统进行检测和维护，定期检查变压器绝缘油的情况，确保其绝缘性能符合要求。

应保持变压器周围环境的清洁和干燥，避免绝缘系统被潮湿、污染等因素影响。

对于已经老化的绝缘部件，可以考虑更换或修复。

3. 短路变压器短路是指变压器内部或者与外部电路之间发生短路故障，短路可能由于绝缘损坏、绝缘击穿、涌入电压过高等原因引发。

短路会导致变压器内部电磁力和热力急剧增加，从而引起线圈和绝缘材料的损坏，甚至严重时引发火灾。

变压器运行状态监测与分析技术变压器是电力系统中不可或缺的设备，它负责将电能从一级电压传输到另一级电压。

然而，由于长期的运行和环境的影响，变压器可能会出现各种故障和问题，这对电力系统的安全和稳定运行带来了巨大的威胁。

因此，及时、准确地监测和分析变压器的运行状态显得尤为重要。

一、温度监测技术变压器温度是其正常运行的重要指标之一，过高的温度会损害变压器绝缘材料，导致绝缘老化和失效。

因此，采用温度监测技术可以及时发现变压器的温度异常，以便采取相应的措施。

常见的温度监测技术包括红外测温、纤维光学测温和湿丝测温等。

红外测温技术可以无接触地测量变压器的表面温度，而纤维光学测温技术可以在变压器内部精确测量温度。

湿丝测温技术则通过感应热导体温度的变化来判断变压器的温度状态。

这些技术的结合可以实现对变压器温度的全方位监测。

二、振动监测技术变压器内部的绝缘材料和绕组在工作过程中会产生振动，过大的振动可能会导致绝缘松动和柔性连接断裂。

因此，对变压器振动的监测可以帮助我们了解其运行状态并及时检测出潜在的故障。

振动监测技术主要包括加速度传感器、振动传感器和声发射传感器等。

这些传感器可以实时监测变压器的振动信号，并通过数据分析来判断变压器的健康状况。

三、气体监测技术变压器内部的故障会产生大量的气体，不同的故障会产生不同种类和浓度的气体。

因此，通过监测变压器内部的气体变化可以判断出潜在的故障类型和程度。

常用的气体监测技术包括热扩散式气体分析法、红外气体分析法和电化学气体传感器法等。

这些技术可以快速准确地检测出变压器内部的气体浓度，并通过与故障模型的对比来分析故障类型。

四、噪声监测技术变压器内部的故障还会产生噪声，通过监测变压器的噪声信号可以判断其是否存在故障。

噪声监测技术主要包括声级计和声振分析仪等。

这些设备可以实时监测变压器内部的噪声信号，并通过频谱分析来判断变压器是否存在异常振动或其他问题。

综上所述，变压器运行状态监测与分析技术对于确保电力系统的安全和稳定运行具有重要意义。

等效法解决含理想变压器的交流电路动态变化问题梁继华(宿州市第三中学ꎬ安徽宿州２３４０００)摘㊀要:常见的含有理想变压器的交流电路动态分析问题一般有两种:一是匝数比不变负载电阻发生变化的情况ꎬ二是负载电阻不变而匝数比变化的情况.学生在解决此类问题时ꎬ通常思路是根据电压与匝数㊁电流与匝数之间的关系ꎬ再结合电路动态变化综合求解.这种做法往往过程很繁琐复杂ꎬ而且运算量也很大ꎬ学生在短时间内很难得出正确结果.如若能采用等效电源法和等效电阻法处理这类问题可能会使问题更加简单明了.关键词:理想变压器ꎻ等效电源ꎻ等效电阻ꎻ动态分析中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２４)０１－０１１２－０３收稿日期:２０２３－１０－０５作者简介:梁继华(１９７４－)ꎬ男ꎬ安徽省宿州人ꎬ研究生ꎬ中学高级教师ꎬ从事高中物理教学研究.㊀㊀电路的动态分析是近几年高考重点考查内容之一ꎬ也是学生解题感到非常棘手的问题ꎬ对于含有理想变压器的动态分析常使学生感到更加困惑[１].常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种:一是匝数比不变的情况ꎬ二是负载电阻不变的情况[２].学生在解决此类问题时ꎬ通常思路是根据电压与匝数㊁电流与匝数之间的关系ꎬ再结合电路动态变化综合求解.这种做法过程复杂ꎬ运算量也很大ꎬ学生在短时间内很难得出正确结果[３].如若能采用等效电源和等效电阻的方法去处理这类问题可能会使问题更加简单明了[４].１含理想变压器交流电路等效电源法设原副线圈电压㊁电流㊁匝数分别为Ｕ１㊁Ｕ２㊁Ｉ１㊁Ｉ２㊁ｎ１㊁ｎ２其中ｎ１ｎ２＝ｋꎬ如图１.根据理想变压器对应规律:ｕ１ｕ２＝ｎ１ｎ２＝ｋ㊀Ｉ１Ｉ２＝ｎ２ｎ１＝１ｋ㊀Ｕ１＝ｋＵ２㊀Ｉ１＝１ｋＩ２由闭合电路欧姆定律:Ｕ＝Ｕ１＋Ｉ１Ｒ图１㊀电路示意图㊀㊀㊀㊀㊀图２㊀等效电源示意图联立整理得出:Ｕ２＝Ｕｋ－Ｉ２(１ｋ２)Ｒ等效电路图如图２ꎬ由闭合电路欧姆定律:Ｕ２＝Ｅ－Ｉ２ｒ由此可知ꎬ等效电源ꎬ等效电阻分别为:Ｅ＝１ｋＵ㊀ｒ＝１ｋ２Ｒ２含理想变压器交流电路等效电阻法如图３.设原副线圈电压㊁电流㊁匝数分别为Ｕ１㊁２１１Ｕ２㊁Ｉ１㊁Ｉ２㊁ｎ１㊁ｎ２ꎬ其中ｎ１ｎ２＝ｋ.根据理想变压器对应规律:Ｉ１Ｉ２＝１ｋ㊀Ｕ１Ｕ２＝ｋＩ＝Ｉｒ＋Ｕ１＝Ｉｒ＋Ｉｋ２Ｒ图３㊀电路示意图㊀㊀㊀㊀图４㊀等效电阻示意图等效电路图如图４.显然ꎬ等效电阻为Ｒ＝Ｋ２Ｒ３等效电源等效电阻法具体运用３.１匝数比不变的动态变化例１㊀如图５是给用户供电的电路示意图ꎬＲ１㊁Ｒ０表示变压器前后两侧的输电线的总电阻ꎬ假设用户端为纯电阻用电器ꎬ总电阻为Ｒ.若变压器视为理想变压器ꎬＵ恒定ꎬ电表视为理想电表ꎬ当用户使用的用电器数量增加时ꎬ下列说法正确的是(㊀㊀).Ａ.用户总电阻变大Ｂ.电压表示数Ｖ１Ｖ２增大Ｃ.电流表Ａ１示数减小Ｄ.用电器Ｒ两端电压降低图５㊀例１题图解析㊀当用户电器数量增多时即负载并联支路增多ꎬ变压器副线圈连接负载总电阻Ｒᶄ减小ꎻ两电压表示数之比等于变压器匝数之比ꎻ显然ＡＢ选项明显错误.对于Ｃ选项学生很难应对.由于负载总电阻Ｒᶄ减小ꎬ导致Ｉ２增大ꎬ由Ｉ１＝ｎ２ｎ１Ｉ２可知Ｉ１增大ꎬＲ１分担电压增大ꎬ电压表Ｖ１示数减小ꎬ电压表Ｖ２示数减小.导致结果是负载总电阻Ｒᶄ减小ꎬ电压表Ｖ２示数减小ꎬＩ２未必增大这样一个矛盾环节.同时Ｄ选项也变得很难确定了.为了解决这个问题ꎬ如若能采用等效电源法ꎬ这个问题便可迎刃而解.等效电路如图６ꎬ设原副线圈匝数比为:ｎ１ｎ２＝ｋ等效电源㊁等效电阻分别为:Ｅ＝１ｋＵ㊀ｒ＝１ｋ２Ｒ１图６㊀等效电源示意图由闭合电路欧姆定律:Ｉ２＝Ｅｒ＋Ｒ０＋Ｒ当Ｒ减小时ꎬＩ２增大ꎻ再由Ｕ２＝Ｅ－Ｉ２ｒ可知电压表示数ｕ２变小.３.２匝数比变化的动态变化例２㊀如图７所示ꎬ理想变压器原㊁副线圈分别与一个电阻Ｒ连接ꎬ原线圈匝数ｎ１通过移动滑片Ｐ来改变ꎬ副线圈匝数ｎ２固定ꎬ当滑片Ｐ滑到原线圈最高点时ｎ１>ｎ２.已知电压表和电流表均为理想电表ꎬ交流电源的电压瞬时值表达式为ｕ＝２２０２ｓｉｎ１００πｔ(Ｖ).下列说法中正确的是(㊀㊀).图７㊀例２题图Ａ.当ｎ１ʒｎ２＝２ʒ１时ꎬ电压表的示数为１１０ＶＢ.当ｎ１ʒｎ２＝１ʒ１时ꎬ电压表的示数为１１０ＶＣ.当滑片Ｐ从最高点向下移动时ꎬ电压表的示数将先变大后变小Ｄ.当滑片Ｐ从最高点向下移动时ꎬ电压表的示３１１数将一直变大解析㊀(１)对于ＡＢ选项用等效电源法求解:依题:Ｕ０＝２２０Ｖꎬ设ｎ１ｎ２＝ｋ等效电源电动势Ｅ＝１ｋＵ等效电源内阻ｒ＝１ｋ２Ｒ１等效电路如图８:图８㊀等效电源示意图Ｉ＝Ｅｒ＋Ｒ㊀Ｕ＝ＩＲ＝ＥＲｒ＋Ｒ整理得出:Ｕ＝ｋＵ０１＋ｋ２当Ｋ＝２时则Ｕ＝４５Ｕ０＝１７６Ｖ当Ｋ＝１时则有Ｕ＝１２Ｕ０＝１１０Ｖ故Ａ错Ｂ对.对于Ｃ㊁Ｄ两个选项:由公式Ｕ＝Ｕ０ｋ＋１ｋꎬ可知:当ｋ＝１时ꎬＵ有最大值.故当滑片Ｐ从最高点向下移动时ꎬｋ的值由大于１到等于１再到小于１的变化ꎬ故电压表示数将先变大后变小ꎬ故Ｃ对Ｄ错.３.３两种等效法在高考解题中具体呈现例３㊀(２０２２湖南卷)如图９ꎬ理想变压器原㊁副线圈总匝数相同ꎬ滑动触头Ｐ１初始位置在副线圈正中间ꎬ输入端接入电压有效值恒定的交变电源.定值电阻Ｒ１的阻值为Ｒꎬ滑动变阻器Ｒ２的最大阻值为９Ｒꎬ滑片Ｐ２初始位置在最右端.理想电压表Ｖ的示数为Ｕꎬ理想电流表Ａ的示数为Ｉ.下列说法正确的是(㊀㊀).Ａ.保持Ｐ１位置不变ꎬＰ２向左缓慢滑动的过程图９㊀例３题图中ꎬＩ减小ꎬＵ不变Ｂ.保持Ｐ１位置不变ꎬＰ２向左缓慢滑动的过程中ꎬＲ１消耗的功率增大Ｃ.保持Ｐ２位置不变ꎬＰ１向下缓慢滑动的过程中ꎬＩ减小ꎬＵ增大Ｄ.保持Ｐ２位置不变ꎬＰ１向下缓慢滑动的过程中ꎬＲ１消耗的功率减小答案:Ｂ.４结束语总之ꎬ对于含有理想变压器的交流电路两种状况的动态分析ꎬ一直是学生感觉非常困惑的问题.通过以上例题的对照分析ꎬ很容易发现常规解法过程过于繁琐复杂ꎬ而且较容易出错.而用等效电源法和等效电阻法在处理此类问题具有很大的优越性ꎬ不仅能使问题简化ꎬ而且运算量减小ꎬ准确率高.运用等效思维不仅是处理物理问题一种有效方式ꎬ还是解决物理问题的一种有效捷径.参考文献:[１]周蓉ꎬ陈峰ꎬ严晨雪ꎬ等.戴维南定理在交流电路中的分析[Ｊ].电子制作ꎬ２０１９(１３):５８－６０ꎬ４４.[２]段石峰.两种等效法解决含理想变压器的交流电路问题[Ｊ].物理教学ꎬ２０２３ꎬ４５(０１):５６－５９.[３]吕俊君. 等效负载法 与 等效电源法 解决变压器问题的优越性[Ｊ].物理教学ꎬ２０２１ꎬ４３(０９):４９－５２.[４]黄尚波.含理想变压器交流电路的两种等效方法[Ｊ].物理通报ꎬ２０１５(０８):５１－５３.[责任编辑:李㊀璟]４１１。

变压器的状态分析方法摘要：变压器在电力系统中发挥着输变配电的功能，变压器的运行状态直接关系着发电厂和电网的有效连接，对变压器的状态进行分析，并提出相应诊断方法是本论文研究的目的。

关键词：变压器状态分析、故障诊断0引言变压器是一种在电力系统中得到广泛应用并且价格昂贵的设备，在日常运行中一旦变压器发生事故，直接经济损失（因变压器跳闸引起的开停机和机组负荷损失）可达百万，另外因变压器故障引起的维修费用也不容忽视。

因此对变压器的运行状态进行分析，并提出相应整改措施就显得很有必要。

变压器故障状态：① 变压器内部音响很大，且不均匀，有爆裂声；② 在正常冷却条件及负荷情况下，变压器上层油温不正常，并不断上升；③ 变压器故障引起油枕或防爆管喷油；④ 严重漏油致使看不见油位或油面下降，低于油位计的指示限度；⑤ 油色变化过甚，油内出现碳质物等；⑥ 套管有严重的破损、放电现象；⑦ 压力释放装置动作而不返回，向外大量喷油；⑧ 干式变压器有放电声，并有异臭；⑨ 变压器冒烟着火；⑩当变压器附近的设备着火、爆炸或发生其它情况，对变压器构成严重威胁时；2电力变压器状态评估需要的参数如何才能全面的、准确的评估电力变压器的状态，这需要通过一些能体现电力变压器运作状态的相关参数来进行评估判断。

一般情况下，直接取得电力变压器的使用寿命模型是不现实的，所以才需要通过一些具体的运行参数来进行评估分析电力变压器的运行状态。

我们把这些能够反应出电力变压器运行状态的相关参考量和数据统称为状态量，即特征量。

我们可以通过电力试验、非电力试验、不良运行记录、运行历史数据等途径来获得这些可以反映出电力变压器运行状态的特征量，包括声音、图像、现象、数据等。

变压器的组成包括冷却系统、分接开关、套管、本体以及非电量保护，其中非电量保护包含油温、油位指示计、气体继电器以及压力释放阀等。

所以，只凭一个特征量来全面有效的评估电力变压器的运行状态是很困难的，一定要结合多个特征量来进行全面的准确的分析评估，才能取得真正有效的结果。