《变压器、远距离送电》学案

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约2590字。

  变压器 远距离送电

  【教学结构】

  一、变压器

  1.变压器的功能:改变交流电电压。能把低电压升高,也能把高电压降低,但不能改变直流电压。

  2.变压器的结构:如图1所示。闭合铁心和绕在铁心上的两个线圈组成。原线圈(又称初级线圈):与电源连接的线圈。其匝数为n1,加在原线圈上的交流电压为U1,线圈中电流强度为I1,线圈的电阻为r1,副线圈(又称次级线圈):与负载连接。做为用电器的电源。其各物理量符号分别为:n2U2I2r2

  3.理想变压器的变压原理

  在原线圈上加上交变电压,原线圈中就有交流电,在铁心中产生交变磁通量,原、副线圈中都产生感应电动势,若副线圈接有负载,就产生感应电流。

  (1)忽略漏磁现象:原、副线圈中的电流都产生变化磁通量,都集中在铁心中,忽略漏到铁心外面的磁通量,故此可认为在闭合铁心中各处磁通量变化率均相同,且为 。原线圈产生的感应电动势 ,副线圈感应电动势 。所以 。

  (2)忽略原、副线圈的电阻r1r2。加在原线圈的电压与感应电动势就可近似认为: ,同理副线圈的感应电动势与输出电压关系为: 所以 。变压器的原、副线圈的端电压之比就等于这两个线圈匝数之比。当n1 < n2时,变压器为升压器,使电压升高,当n2 < n1时,变压器为降压器,使电压降低。调整原副线圈的匝数之比,在副线圈可得到任意大小的电压,满足各种用电器的需要。

  应明确n1n2不能很小,否则不能起变压作用。

  (3)忽略变压过程中的能量损失,电源对变压器的输入功率P1与变压器的输出功率P2的关系为P1 = P2,即U1I1 = U2I2,所以 ,变压器的原、副线圈的电流与原、副线圈匝数成反比。高压线圈电流较小、绕制导线较细,低压线圈电流较大,绕制导线较粗。

  二、远距离送电

  为了环境保护,减少空气污染和自然资源的应用,发电站往往建立在离用电单位很远的地方,自然会出现远距离送电问题。

  远距离送电的突出问题是电能的损失问题。能量损失在很长的输送电线上,输送线越长电阻越大,能量损失越多。

  如何减少能量损失,是远距离送电的关键问题。在导线损失的电能转化为内能,其规律为Q = I2Rt。输电时间t不能减少。只能减小电阻。R= l由输送距离决定不能减小。ρ材料电阻率,不能无限减小,只能选用ρ小的材料,银成本太高。其次铜,多数用钼导线。S为导线横截面积,但S不能太大,否则导线重量太大难以架设。电阻减小也不能大幅度减小能量损失。最有效的办法是减小电流强度,电流强度减为原来的 ,能量损失减为原来 。根据输送功率P = UI,在输送一定的电功率时,输送电压越高,输送电流越小,为减少能量损失,采用高压输电方法。输送电压高达几十万伏。

  输送过程:把发电机送出的交流电经过变压器升压,经过远距离输送,进入变压器,经

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