电能输送(课件,内有习题例题)

学校 工厂 普通用户
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远
距
发电的地方：为了合理的利用能源和保护环境,发电站要建在靠近这些能源的地方（一
离
般离城市较远）.
用电的地方却很多，有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉 及电能的输送问题．
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能源丰富有利开发
能源缺乏用电量大
电站站址
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远距离
由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时损失一部 分电压.
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2 . 如何减少电能损失?
P损 I2R
根据以上公式可知减少功率损失两种方法：
(1)减小导线电阻
L r =r
S
(2)减小输电线中的电流
P I=
U
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(1)减小导线电阻 由电阻定律知
I1 I
2
n n2,I I3 14
n n4, I2 3
Ir
I线I3
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四、电网供电
采用电网供电的优点： 可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可 以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。
Rr L
S
①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小,但价格昂贵, 目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.
②减小输电线的长度L不可行,因为要保证输电距离. 3 可适当增大横截面积.太粗不可能,既不经济又架设困难.
总结：
不采用这个方法：减小导线电阻。
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(2)减小输电线中的电流 1.如何减小输电线路中的电流呢?
探究与交流： 在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？
I1
P1 U1 ~
n1
I2
P2 U2
n2
△U
r 线
I3
P3 U3
n3
I4
P4
U4
R用
n4
升压变压器
降压变压器
电压关系：
电流关系：
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U1 n1 U 3 n3 U 2 n2 U4 n4
输电回路中U2 U U3
P输出 I U
在输出功率一定的条件 下
要想减小电流
必须要提高电压U
降低输电损耗的两个途径之一：减少输电线路上
总结：
的发热损失的功率中两个方法中只有第二个方法：
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减小电流比较有效。而要减小电流必须要采用高压电。
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降低输电损耗的两个途径 减少输电线路上的发热损失的功率
减少输电线路上的发热损失的电压
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高中物理 选修3-2 第二章 5. 电能的输送
物理组 马合沙提
2020/12/192来自思考与讨论发把各种
电
站
其他 形式 的能 量
比如： 热能 核能 风能 水流能 太阳能 化学能
转化为
电能
再 输 送 给
电能在从发电站传输给用户的过程中要考虑 什么问题？要注意什么？
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P U
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二、输电线上的电压损失 1 . 为什么输电线上有电压损失? 由于输电线有电阻，当电流通过输电线时，输电线上有一部分电压损耗.
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2 . 如何减少电压损失?
U损 IR电线
欧姆定律
根据以上公式可知减少电压损失的两种方法：
(1)减小导线电阻 (2)减小输电线中的电流
P
U
怎样计算输
电线路损失 的功率？
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如何降低输电损耗？
设输电电流为I，输电线 的电阻为r，则功率损失 为: ΔP=I2r
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二、降低输电损耗的两个途径 减少输电线路上的发热损失的功率
减少输电线路上的发热损失的电压
P U
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一、输电线上的功率损失
1 . 为什么输电线上有电能损失?
P输送U输送 I输送
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练习： 输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求 (1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?用户得到的电压?
(1)25A 250V 150V (2)输电线损失的功率?用户得到的功率?
(2)6250W 3750W (3)如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率?用户得到的功率?
发电
机
U1
U2
U3
U4
用
电
器
升压变压器
高压输电线路
降压变压器
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二、远距离输电原理图
发 电 站~
I1
P1 U1
n1
I2
P2 U2
n2
△U
r 线
I3
P3 U3
n3
I4
P4 用户 U4
n4
升压变压器
降压变压器
功率关系：
P1=P2，P3=P4，P2=P损失+P3
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是不是输电电压越高越好?
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。还有对电线绝缘的要求就越高， 不经济。
所以要综合考虑各种因素。
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拓展知识
从公式分析哪种途径对于降低输电线路的损耗更有效？
由
PI r 可知，在2输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路损耗的功率减
为原来的一半。
在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由 损耗的功率减为原来的四分之一。
可知：线路中电流减为原I 来 的P一半，而 U
P ( P )2 r U
采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施．
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拓展知识
计算用户得到的功率P?
P
用户
P
-P
输送
损
在保证用户的电功率的前提下,怎样才能减小输电电流?
提高输电电压,
(3) 62.5W 9937.5W 是减少电能损失的最有效的办法
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交流高压输电的基本环节 发电站
升压变压器
用户
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降压变压器
高压输电线
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升压变压器
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三、远距离高压输电过程示意图
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交流高压输电基本环节示意图
L r =r
S
P I=
U
方法与途径一：减小功率损失是一样，最后结论：要采用高压电。
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降低输电损耗的两个途径 减少损失的功率
减少损失的电压
都需要采用高压输电。
我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、 330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网达到750kV。
用户(负载)
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一、电能的输送
可靠
输送电能的基本要求：
保质
经济
可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
经济：是指输电线路建造，运行的费用低，损耗小， 电价要低。
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远距离大功率输送电面临的问题是什么？ 电流流过输电导线时，由于电流的热效应，必然有一部分电能转化成热能而损失掉。