变压器电能的输送

变压器与电能的传输在现代社会中，电能的传输是我们生活和工作中必不可少的一部分。

而电能的传输与变压器息息相关。

本文将深入探讨变压器与电能的传输的关系，以及它们在能源领域中的重要性。

一、变压器的基本原理变压器是一种用来改变交流电压的装置。

它由一个铁心和两个或更多的线圈组成。

其中一个线圈被称为“主线圈”，用来输入电能；另一个线圈被称为“副线圈”，用来输出电能。

变压器的工作原理是基于电磁感应的。

根据法拉第电磁感应定律，当交流电通过主线圈时，产生的磁场会穿透副线圈，从而在副线圈中产生感应电压。

通过调整主线圈的匝数和副线圈的匝数比例，可以实现输入电能与输出电能之间的电压比例变化。

这就是变压器能改变交流电压的原因。

二、电能的传输过程在电能的传输过程中，变压器扮演着重要的角色。

当发电厂产生电能时，需要将其传输到不同地方供应给用户使用。

这个过程涉及到输电线路和变压器站。

首先，发电厂将发电的电能通过输电线路输送到变压器站。

输电线路通常采用高压电缆或电力铁塔进行输送，以减少能量损失。

然后，在变压器站中，电能经过变压器进行降压或升压处理，以适应不同区域的电压需求。

最后，经过变压器处理后的电能再次通过输电线路输送到用户家中或工厂等地方供应使用。

需要注意的是，在电能的传输过程中，变压器不仅起到了改变电压的作用，同时还能够实现输电线路中电能的调整与控制。

通过调整变压器的参数，可以实现对电能的稳定传输与分配，确保用户能够得到稳定可靠的电力供应。

三、变压器在能源领域中的重要性变压器作为电能传输的关键设备，在能源领域中具有重要的地位和作用。

首先，变压器能够实现电能的长距离传输。

由于电能的传输过程中存在能量损耗，所以在进行长距离传输时，需要采取措施来减少能量损失。

而变压器能够将电能的电压进行升高，在高电压状态下进行输送，从而减少能量损耗，提高电能传输的效率。

其次，变压器能够实现电能的分配与调整。

在不同地区，电压需求可能存在差异。

通过变压器站中的变压器进行升压或降压处理，能够根据不同地区的需求实现对电能的分配与调整，确保不同地区的用户得到合适的电压供应。

变压器 电能的输送一、理想变压器1、构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．2、作用：在输送电能的过程中改变电压．3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象．（互感）．4、理想变压器的理想化条件及其规律．在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：t n E ∆∆Φ=111，tn E ∆∆Φ=222，忽略原、副线圈内阻，有 U 1＝E 1 ，U 2＝E 2，另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 21∆Φ=∆Φ由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U = 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有21P P = ，而111U I P = ，222U I P = 于是又得理想变压器的电流变化规律为12212211,n n I I I U I U ==，由此可见：理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）二、变压器的物理量变化的规律1、电压规律 2211n U n U = 理解：（1）U 1由电源决定，U 2 随U 1和n 的变化而变化，副线圈相当于一个新电源（2）U / n 表示单匝线圈的电压。

（类比于砌墙）2、功率规律 2211I U I U =理解：（1）理想变压器只传递能量，不消耗能量（2）p 1随p 2的变化而变化，但p 1不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类比：银行出纳）3、电流规律1221..n n I I =理解：R 增大，I 2 减小，p 2 减小，p 1减小，I 1 减小n 2增加，U 2增加，I 2 增加，p 2增加，p 1增加，I 1增加结论：I 1随I 2地变化而变化4、 多组副线圈（1）无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有 ===332211n U n U n U （类比：砌墙）（2）332211I U I U I U +=令k n U n U n U ===332211U 1 I 1U 3I 3U 2 I 2++=⇒332211..I n I n I n【例1】 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n 1=1760匝、n 2=288匝、n 3=800 0匝，电源电压为U 1=220V 。

、变压器的原理1构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.2•电压关系I L n⑴百n ：，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的.U n⑵ 据一=二知当n 2>n 1时L 2>Ui ,这种变压器称为升压变压器，当L 2 n 2器称为降压变压器.3.电流关系：根据p= U 1，由功率关系得：皿=Ul1，所以卜再由Uh2得，电流关系为：n =和n1l1=m.若有多个副线圈时，有 R = R+R+…，即 Ul i = U 2I 2 + Ul 3 +… 将 U : U 2 : U 3 :…=n i : n 2: n 3 ：…代入得n i l 1 = rul 2 + ml 3 +…4. 功率关系：理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率.当副线圈为断路时，原线圈输入功率为零. 对有多个副线圈输出时， 输入功率等于副线圈上输出功率 之和.变压器和电能的输送(1)原线圈：与交流电源相连的线圈. (2)副线圈：与负载相连的线圈.2. 原理：变压器工作的基础是电磁感应现象.3. 作用：改变交流电流的电压.三、常用的变压器一一互感器1•分类：电压互感器(如图甲)和电流互感器(如图乙). 2•电压互感器：如图甲所示 ，原线圈并联在高压电路中,副线圈接电压表.互感器将高压变为低压，通过电压表测 低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压.3.电流互感器：如图乙所示,原线圈串联在待测高电流电路中,副线圈接电流表.互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流. 四、理想变压器中的几个关系： 1•电动势关系:由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同 的磁通量的变化率△①■jp.如图根据法拉第电磁感应定律，原线圈中△①E n 1，副线圈中6= n 2■△匸，所以有-=-n ><n i 时，U 2<Ui ,这种变压L 2UJ5•频率关系：变压器不能改变交变电流的频率•在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电.特别提醒：（1）变压器只能改变交流电压， 若初级线圈加直流电压则次级线圈输出电压为零.（2）变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值间的关系，对最大值也适用，但对某时刻的瞬时值其关系并不成立. 五、变压器工作时的制约关系1电压制约：输出电压 U 2由输入电压 U 决定，即 U= rbU /n i .2•电流制约：原线圈中的电流 11由副线圈中的输出电流 |2决定，即I i= el 2/n i . 3.负载制约：（1）变压器副线圈中的功率 P 2由用户负载决定，F 2 = P 负i+ P 负2+…;⑵ 变压器副线圈中的电流 12由用户负载及电压 U 确定，12= R/U ;即变压器的输入功率是由输出功率决定的. 练习题:圈接入“220 V,60 W ”灯泡一只，且灯泡正常发光. A.电流表的示数为1. 理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有（ A. 交流电的频率 B .磁通量的变化率 功率D •交流电的峰值2. 对理想变压器，下列说法中正确的是 （ ） A. 原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B .原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大C . 原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D . 当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零 3.如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比 n 1 : n 2= 1 :2, U = 220/2S in w t V, 6= 1100匝，以下说法中正确的是 （） A. 穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为 1 : 2 B .穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为 C . 原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为:b'ni 氐&D .原、副线圈电动势的瞬时值之比为 1 : 2 4. 如图所示，理想变压器原、畐y 线圈匝数之比为 20 ： 1, 原线圈接正弦式交流电源，副线（3）理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入” ,即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率,P l= P 2；B .电源输出功率为 1200 WC . 电流表的示数为220 AD . 原线圈两端电压为 11 V 5.（变压器的动态分析高考天津卷 ）为探究理想变压器原、 副线圈电压、电流的关系，将原线 圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡 L i 、L 2,电路中分别接了 理想交流电压表 V 1、V 2和理想交流电流表 A 、A 2,导线电阻不计，如图所示•当开关 S 闭合 A. A i 示数变大,A 与A 示数的比值不变B . A i 示数变大, A 与A 示数的比值变大C . V 2示数变小,V 与V2示数的比值变大 D .V 与V 2示数的比值不变 6. V 2示数不变， 有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触 头Q 调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻 R ）和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为 U 的交流电，则（ ） A. 保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时, 电流表的读数变大 B .保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时, 电流表的读数变小 C . 保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时, 电流表的读数变大 D . 保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时, 电流表的读数变小 7.如图 5-4- 16,电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压 均为U, 变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则 变压器的匝数比 n 1 : n 2和电源电压 U 分别为（ ） niA. 1 : 2 2U B . 1 : 2 4U C. 2 : 1 4U D . 2 : 1 2U &如图5 — 4- 18甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10 : 1, R1= 20 Q, R2= 30 Q,C 为电容器.已知通过 R1的正弦式交流电如图乙所示，则 （ A. 交流电的频率为 Hz B .原线圈输入电压的最大值为 200边 V C . 电阻R 的电功率约为WD . 通过F 3的电流始终为零电能的输送、降低输电损耗的两个途径1由于输电导线有电阻，在输电过程中必有一部分电能要转化成热能而损失掉，设输电导线中电流为I ，输电导线的电阻为 R,则输电导线上的功率损失为△P = I 2R2.减小输电导线上的功率损失的两种方法 (1)减小输电导线上的电阻：由电阻定律R= PQ 可知，距离一定，选用电阻率 P 小的金属做S导线，增大导线横截面积 S 可减小电阻.⑵ 减小输电导线的电流：由 P = UI 可知，当传输功率 P 一定时，升高电压可以减小电流3.远距离输电基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压. 二、输电线上的电压损失和功率损失1电压损失：输电线始端电压 U 与输电线末端电压 U'的差值.△ U= U- U = IR .2.功率损失：远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率 A U 2⑶ A P=-R-I 为输电电流，R 为输电线的电阻，△ U 为输电线上损失的电压. 特别提醒:(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U,损失电压是指降落在输电线路上的电压A U=IR .(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率.二、远距离输电的几个基本关系电路(如图所示)Pl2(1) A P = I R (2) A P = I A U;升压变压器降压变压器1.功率关系：R = R , p3= R, R= P 线+ P a若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9 X 108 kW3.中国已投产运行的1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用 1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损 耗的电功率将变为（）U n 1 I 2 U 3 n a I 42.电压、电流的关系： U 2= n 2— h ，Ur n^= hU 2=A U+ U, 12 = 13 = I 线.P 2 P 3 U 2 - Ufe3.输电电流： I 线=77=77=—；=；-P 2 24.输电导线上损耗的电功率： P 线=12线R 线，P 线=（订）"R 线.U E练习题:1. 在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么 A. 输电线路上损失的电压与输送的电流成正比 B. 输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大 C. 输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D. 输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比2.某变电站用11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R 现若用变压器将电压升高到220 kV 送电，下面选项正确的是A.I =R 所以输电线上的电流增为原来的20倍 B.U ，所以输电线上的电流减为原来的 1 20C.P =U，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D. 若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的4003.某水电站，用总电阻为 Q 的输电线输电给 500 km 外的用户,其输出电功率是 3 X 106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是（ ）A. 输电线上输送的电流大小为2 X 105 AB. 输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC. D. 输电线上损失的功率为AP = U / r , U 为输电电压，r 为输电线的电阻.4P4•如图3甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为变压器的副线圈接有负载R,升压、降压变压器之间的输电线路的电阻不能忽略，变压器均为理想变压器，升压变压器左侧输入如图乙所示的正弦式电压，下列说法正确的是A .交变电流的频率为 100 HzC.增加升压变压器副线圈匝数可减少输电损失D.当R 减小时，发电机的输出功率减小正确的是TV电 厂A . U < U 2, L 3 > U 4B . U = 220返 VD.用户得到的交变电流频率为25 Hz1 : 10，降压升Em 器降器甲B .升压变压器副线圈输出电压为22 V5.如图7为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u i = 22^/2sin( 100 n t )V ，则下列表述C.若L t 提高为原来的1 10倍，输电线上损失的功率为原来的100( )X 10 ^8 )。

变压器电能的输送专题一、变压器的工作原理1、原理：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能（U1I1）→磁场能（变化的磁场）→电能（U2I2）转化2、几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器122⎧⎨⎩、电压互感器，用来把高电压变成低电压。

（）互感器、电流互感器，用来把大电流变成小电流。

理想变压器(1)没有能量损失(2)没有磁通量损失基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P P入出＝电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，公式：1212//U U n n＝，与负载、线圈的多少无关电流关系①只有一个副线圈时：1221//I I n n＝②有多个副线圈时：由P P入出＝得112233112233n n n nI U I U I U I U I n I n I n I n⋯⋯＝＋＋＋或＝＋＋＋频率关系12f f＝(变压器不改变交流电的频率)制约关系电压副线圈电压2U由原线圈电压1U和匝数比决定功率原线圈的输入功率1P由副线圈的输出功率2P决定电流原线圈电流1I由副线圈电流2I和匝数比决定题型一、变压器原理及规律1．（2012四川卷）．如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则( )A．线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场2.(2015新课标I-16). 理想变压器的原、副线圈的匝数比为3 ：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接有电压为220V 的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为k ，则( )A. U=66V ，k=1/9B. U=22V ，k=1/9C. U=66V ，k=1/3D. U=22V ，k=1/33. （2019年高考江苏卷1）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V 时，输出电压( )（A ）降低2 V （B ）增加2 V （C ）降低200 V （D ）增加200 V4．（2016全国新课标III 卷，19） 如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b 。