交流电的基本知识及变压器原理.doc

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一、正弦交变电流
目的要求
复****交流电的基本知识及变压器原理。
知识要点
1. 正弦交变电流的产生
B
O1
ω
O2
当闭合线圈由中性面位置(图中O1O2位置)开始在匀强磁场中匀速转动时,线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数:e=Emsinωt,其中Em=nBSω。这就是正弦交变电流。

交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的:让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的/2倍。
⑵通常所说的交变电流的电流、电压;交流电表的读数;交流电器的额定电压、额定电流;保险丝的熔断电流等都指有效值。(电容器的耐压值是交流的最大值。)
、有效值、瞬时值和平均值
正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别。以电动势为例:最大值用Em表示,有效值用E表示,瞬时值用e表示,平均值用表示。它们的关系为:E=Em/,e=Emsinωt。平均值不常用,必要时要用法拉第电磁感应定律直接求:。特别要注意,有效值和平均值是不同的两个物理量,千万不可混淆。
生活中用的市电电压为220V,其最大值为220V=311V(有时写为310V),频率为50HZ,所以其电压即时值的表达式为u=311sin314tV。

理想变压器的两个基本公式是:
⑴,即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。
⑵P入=P出,即无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。
需要特别引起注意的是:
⑴只有当变压器只有一个副线圈工作时,才有:
⑵变压器的输入功率由输出功率决定,往往用到:,即在输入电压确定以后,输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比,与原线圈匝数的平方成反比,与副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值,而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上,R越大,负载越小;R越小,负载越大。这一点在审题时要特别注意。
n1 n1/ n2 n2/ R
D1 r D2
I1 I1/ I r I2 I2/
~

一定要画出远距离输电的示意图来,包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/ n2、n2/,相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。从图中应该看出
功率之间的关系是:P1=P1/,P2=P2/,P1/=Pr=P2。
电压之间的关系是:。
电流之间的关系是:。
可见其中电流之间的关系最简单,中只要知道一个,另两个总和它相等。因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。
输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用,而不能用。
特别重要的是要会分析输电线上的功率损失,由此得出的结论:
⑴减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比,当然选择前者。
⑵若输电线功率损失已经确定,那么升高输电电压能减小输电线截面积,从而节约大量金属材料和架设电线所需