远距离输电电路的分析与计算.

教学过程

一、复习预习

理想变压器的特点及规律

1.理想变压器的特点

2.电动势关系

3.电压关系

4.功率关系

5.电流关系

理想变压器的制约关系和动态分析1 .电压制约 2 .电流制约

3 .负载制约

4 .对理想变压器进行动态分析的两种常见情况

二、知识讲解

课程引入：

I表示输电线上的电能从发电厂到远方用户的传输过程，可用下图表示，其中r表示输电线的总电阻,

电流.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？

考点/易错点1 输电线上的电压损失和功率损失

1.输电电流

P 输电电压为U,输电功率为P,则输电电流I =

2 .电压损失

输电线始端电压U与输电线末端电压U '的差值.

△U = U —U'4R.

3.功率损失

远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率

(1)^P= I2R

(2)^P= I △U

△U2

(3) ^P=

其中I为输电电流，R为输电线的电阻，A U为输电线上损失的电压.

特别提醒：(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压 A U =IR.

(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率.

考点/易错点2远距离输电电路的分析与计算

2. 分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的 电源，联系各回路的桥梁是变压器.

3. 综合运用下面三方面的知识求解

(1)能量守恒

P = U 1I 1 = U 2I 2 = P 用户+ A P

A P = I 2r P 用户=U 3I 3 = U 4I 4. 1.解决远距离输电问题时, 应首先画出输电的电路图. h

—

o ~ 01

发电厂

U 2

Pm 如图所示.

汇I T

⑵电路知识：U2 = A U + U3 A U = I2r.

U i I2 n i U3 I4 n3

⑶变压器知识：U

2 I i n2 U4 I

3 n4

二、例题精析

【例题1】在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是（）

A .使输电线粗一些B.减小输电线长度

C.减少通电时间 D .采用高压输电

【答案】D

【解析】从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流.故选 D.

【例题2］某小型水电站的电能输送示意图如下，发电机的输出电压为220 V ,输电线总电阻为r, 升压变压器原副线圈匝数分别为n i、n2,降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压

器）.要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则（）

n2 n3

A. —>

n i n4

n2 n3

B.—v

n i n4

C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D .升用屯器

压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率

【答案】AD

【解析】由于输电线上的电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的

n2 n3 输入电压，根据变压器的电压与匝数之比的关系，可知要让用电器正常工作，必须有>—,A正确,

n i n4

B、C错误；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D也正确.故选AD.

【例题3】为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰.若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为P;除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )

A .输电电流为3I B.输电电流为9I

1

C.输电电压为3U D .输电电压为；U

3

【答案】AD

【解析】输电线上的热耗功率P线=I2R线，热耗功率由P变为9P，则电流I变为3I，选项A正确.输

1

电功率P不变，由P= UI，电流变为3I，输电电压为—U，选项D正确.

3

【例题4】输送4.0 X106W的电能，若发电机输出电压为2 000 V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm 2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功率为5.0 X105W .求：

(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；

⑵若已知铜的电阻率p= 1.7 X10 -8 Q m，在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大.

R为线路总电阻，两条导线总电阻R

因为P输入=P输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为

P2 n i U i 1

U2 = = 3.2 X104V 故一=—=—.

I n2 U2 16

⑵设U2 '为降压变压器原线圈两端的电压，则

U22 = U2 —IR 线=2.8 X104V.

四、课程小结

输电线上的电压损失和功率损失

1.输电电流

2 .电压损失

3.功率损失

远距离输电电路的分析与计算综合运用下面三方面的知识求解

(1)能量守恒

(2)电路知识

⑶变压器知识