在當今社會的電力系統中，“變壓器”作為其中的核心設備元件，其承擔著電壓與電流的變換、電能傳輸與分配等重要任務.在日常生活中，無論是電視、冰箱、空調等小型的家用電器，還是城市與工業(yè)地區(qū)的大型電力網絡配置，都能夠在其中找到變壓器的存在，可見變壓器在實際生活中扮演著十分關鍵的角色.但是，由于受制于日常生活中復雜多變的運行環(huán)境，變壓器電路的性質與穩(wěn)定性常常會受到影響.

1應用于電力系統安全防御體系中的抽水蓄能技術

例1“抽水蓄能技術”是目前最為成熟的大容量儲能方式，是電力系統安全防御體系的重要組成部分，其流程簡化如圖1所示.發(fā)電站通過輸電線路向電動發(fā)電機供電，電路如圖2所示，輸電線路總電阻是 r=200Ω ，電動發(fā)電機內阻是 R=20Ω ，其中U₁=22200V，U₂=22000V，U₃=2200V. 那么理論上電動發(fā)電機內阻消耗的電功率是（ ）

圖1

(A)1000W. (B)2000W.

(C)20000W. (D)0.2W.

解析 降壓變壓器原線圈與副線圈的匝數比是

輸電線路中的電流是：

圖2

由理想變壓器變流規(guī)律，可得知電動發(fā)電機所在回路中的電流是

所以，電動發(fā)電機內阻消耗的功率是 P=I^′2R= (10A) ²×20Ω=2000W ，因此選項(B)正確.

點評本題以“抽水蓄能技術”為背景設計題目，主要考查了學生對變壓器、功率等知識內容的理解與掌握程度.在解決該題的過程中，可根據輸電線路上損失的電壓得到輸電線路的電流.

2應用于高壓電力網絡中的自耦變壓器

例2“自耦變壓器”具有低成本、高效率等特點，現其被廣泛應用于高壓電力網絡中，成為傳遞重要電能的電壓轉換設備.圖3為自耦變壓器，其環(huán)形鐵芯上只繞有一個匝數為 n₀=200 的線圈，通過滑動觸頭 P ，可以改變負載端線圈的匝數.已知輸入端a 與線圈觸點 M 之間的線圈匝數是50匝， N 是線圈上的觸點.已知定值電阻 R₀ 的阻值是 16Ω ，定值電阻 R₁ 的阻值是 ^4Ω ，滑動變阻器 R₂ 的總阻值足夠大，電表均是理想電表，線圈的電阻不計，忽略漏磁.

當如圖4所示的交流電被接入 a.b 端時，下列說法錯誤的是（ ）

圖3

圖4

（A）當 P 位于 M，K 置于 c 時，電壓表的示數是144V ，電流表的示數是12A.（B）當 P 位于 M，K 置于 c 時， R₀ 消耗的功率是1296W ：（C）若 P 位于 N_αK 置于 c ，當 R₁ 消耗的功率最大時， a，N 間線圈匝數是100.（D）若 P 位于 M，K 置于 d ，當 R₂ 消耗的功率最大時， R₂ 接入的阻值是 9Ω

解析 由圖4可知，交流電電壓的有效值是

假設負載端接入電阻是 R ，原、副線圈的匝數分別是 n₁…n₂ ，原、副線圈兩端的電壓分別是 U₁、U₂ ，原、副線圈的電流分別是 I₁，I₂ ，將自耦變壓器與負載整體等效視作一個電阻R，則R=T （204號

當 P 位于 M，K 置于 c 時 ，其中（204號 n₁=200，n₂=200-50=150 ，可解得 則定值電阻R。中的電流是I1=R。+Rx1 ，定值電阻 R₀ 消耗的功率是 P= I₁²R=9²×16W=1296W ，電壓表的示數是 U₁=U -I₁R=208V-9A×16Ω=64V. 然后根據原線圈與副線圈中電流與匝數的關系 ，可解得副線圈中的電流是 因此選項（A）錯誤，選項(B）正確.

若 P 位于 N_λK 置于 Ψ_c ，將定值電阻 R₀ 等效視作交流電源的內阻，則當自耦變壓器與負載整體的等效電阻與電源內阻相等，即 時，定值電阻 R₁ 消耗的功率最大，可解得 ，可得知（2 間線圈匝數是100，因此選項(C）正確.

當 P 位于 M.K 置于 d ，可得知當自耦變壓器與負載整體的等效電路與電源內阻相等，即 時，滑動變阻器 R₂ 消耗的功率最大，可解得 R₂=9Ω 0因此選項(D)正確.

點評本題選擇\"自耦變壓器”為背景設題，主要考查了含變壓器電路的動態(tài)分析問題，其中設置了理想變壓器、正弦式交變電流、線圈匝數可調的三種模型，有助于培養(yǎng)學生的理解分析能力、邏輯推理能力和綜合實踐能力.解決此類問題的關鍵在于將負載與變壓器這一整體等效視作一個電阻，進而求算出該等效電阻的阻值.

3結語

通過對兩道例題的深入剖析，不難發(fā)現，含變壓器的電路在日常生活的電力系統中比比皆是，其在給人們的衣食住行提供便利的同時，還需要時刻注意節(jié)約用電與用電安全.經過本文的學習，不僅幫助學生鞏固復習了變壓器的基本原理、功率等相關知識內容，還極大地提高了學生靈活應用理論知識解決實際問題的綜合實踐能力.