4.(2017·海南省海南中学高二上学期期末)小型水利发电站的发电机输出功率为24.5kW,输出电压为350V,输电线总电阻为4Ω,为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%,需在发电机处设升压变压器,用户所需电压为220V,所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示,求:
(1)输电线上的电流。
(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比。
(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比。
解析:(1)输电线上功率损失:P=5%P1=5%×24.5kW=1225W,
又因为ΔP=IR线,所以,输电线上的电流为:
I2==A=17.5A。
(2)升压变压器原线圈上的电流
I1=P1/U1=24.5kW/(350V)=70A,
升压变压器原、副线圈的匝数之比为
n1︰n2=I2︰I1=17.5︰70=1︰4。
(3)输电线上的电压损失:ΔU=I2R线=U2-U3,
降压变压器输入电压:
U3=U2-ΔU=U1-I2R线=(4×350-17.5×4)V=1330V。
降压变压器原、副线圈的匝数之比为
n3︰n4=U3︰U用=1330︰220=133︰22。
答:(1)17.5 A (2)1︰4 (3)133︰22