4.3电能的远距离传输详解
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输课件
3.电网送电的优点 (1)降低一次能源的运输成本,获得最大经济效益. (2)减少 断电 的风险,调剂不同地区 电力供需 的平衡, 保障供电的质量. (3)合理地调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高. 三、高压直流输电 直流输电系统只在输电这个环节是直流,发电和用电环节仍 是交流;输电过程中只用两根导线. 整流器 和 逆变器 可以 实现交流电和直流电的转换.
一、为什么要采用高压输电 1.输送电能的基本要求 (1)可靠:保证供电线路可靠地工作,少有故障. (2)保质:保证电能的质量—— 电压 和 频率 稳定. (3)经济:输电线路建造和运行的费用低、电能损耗少. 2.输电线上的电能损失 (1)原因:导线有电阻,电流通过时,因发热而损失电能.输 电线上的功率损失ΔP=I2r. (2)降低输电损耗的两个途径 ①减小输电线的 电阻 . ②减小输电导线中的电流.
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
一、远距离输电损耗的产生及减损方法
1.输电导线上的功率损失
(1)损失功率计算:设输电电流为I,输电线电阻为 R,则输电线上的功率损失为ΔP=I2R
(2)减小输电线上功率损失的方法.
①减小输电线的电阻R:由R=ρL S,得要减源自R,可以减小ρ、L,增大S.
第3节 电能的远距离传输
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
1.了解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有 关.
2.应用理想变压器,电路知识对简单的远距离输 电线路进行定量计算.
3.了解交变电流从变电站到用户的输电过程及电 网设计.
4.了解高压直流输电的原理.
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
43《电能的远距离传输》教案(鲁科版选修3-2)
个人采集整理- 仅供参照4. 3《电能地远距离传输》教案【学习目标】<1)知道“便于远距离输送”是电能地长处,知道输电过程;<2)知道降低输电消耗地两个门路;<3)认识电网供电地长处和意义.【学习重点】理解高压输电原理,差别导线上地输电电压U 和损失电压U.【知识重点】1.为何要采纳高压输电输送电能地基本要求是:靠谱、保质、经济. 靠谱,是指保证供电线路靠谱地工作,罕有故障和停电 . 保质,就是保证电能地质量,即电压和频次稳固 . 经济是指输电线路建筑和运转地花费低,电能消耗小 .1)电功率损失因为输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转变为电热而损失掉了 . 这是输电线上功率损失地主要原由.设输电电流为 I ,输电线地电阻为 r ,则功率损失为P I 2r.=依据功率损失地表达式 P=I 2 r 可知,要减少输电线上地功率损失,有两种方法:其一是减小输电线地电阻;其二是减小输电电流 .要减小输电线地电阻r ,可采纳下述方法:①减小资料地电阻率ρ. 银地电阻率最小,但价钱昂贵,当前采纳电阻率较小地铜或铝作输电线 .②减小输电线地长度 l 不行行,因为要保证输电距离 . ③增添导线地横截面积,可适合增大横截面积 . 太粗不行能,既不经济又架设困......难 .2)电压损失在输电功率必定地条件下,依据P=UI 可知,要减小输电线中地电流I ,必须提升输电电压U,这就是采纳高压输电地道理.3)高压输电采纳高压输电 . 在输电电流必定地状况下,线路电阻减为本来地一半,线路中消耗地功率减为本来地 . 在线路电阻必定地状况下,电压提升一倍,线路中地电流减为一半,而消耗地功率减为本来地.2. 高压沟通输电我国远距离高压输电状况及远距离高压输电地原理 . 以下列图所示 .设发电机地输出功率为 P ,则功率损失为P I 22 ,用户获得地功率为 P= R用PP ,输电线路上地电压损失为:UI 2,则U 3U 2U= -= R= -.3. 高压直流输电【典型例题】,输出电压为×,若是输 例题 1:某沟通发电机输出功率为 5× 105W3 U=1.0 10 V电线地总电阻 R=10Ω,在输电线上损失地电功率等于输电功率地 5%,用户 使用电压 U=380 V. <1)画出输电线路地表示图 .<注明各部分地符号) <2)所用升压和降压变压器地原、副线圈地匝数比各为多少? <使用地变压 器是理想变压器)解读: I 1==500 AI 1I 2 I 3I 4 厂 发 UU U用 P 损 =5%P=5%× 5× 105=2.5×104 W电 U电22n 1 n 2n 3 n 4P 损=I 2R =50 AI =I 4=A所以<也可从电压角度去剖析和计算) 【达标训练】1、小型水力发电站地发电机有稳固地输出电压,它发出地电先经过电站邻近地 升压变压器升压,而后经过输电线路把电能输送到远处用户邻近地降压变压 器,经降低电压后再输送至各用户.设变压器都是理想地,那么在用电顶峰期,随用电器电功率地增添将致使 < ) A.升压变压器初级线圈中地电流变小B.升压变压器次级线圈两头地电压变小C.高压输电线路地电压损失变大D.降压变压器次级线圈两头地电压变小2.人们利用发电机把天然存在地各样形式地能<水流能、煤等燃料地化学能)转变为电能,为了合理地利用这些能源,发电站要修筑在凑近这些天然资源地地方,但用电地地方却散布很广,所以需要把电能输送到远方. 某电站输送电压为 U=6000 V,输送功率为 P=500 kW,这时安装在输电线路地起点和终点地电能表一日夜里读数相差 4800 kW·h<即 4800 度电) . 试求:<1)输电效率和输电线地电阻;<2)若要使输电线损失地功率降到输送功率地2%,电站应使用多高地电压向外输电?答案: 1.CD2 解读: <1)依题意,输电线上地功率损失为P 损 =kW=200 kW则输电效率η=× 100%=60%.因为 P 损=I2R线,又因为 P=IU,所以 R 线= Ω=28.8Ω .<2)设升压至 U′可知足要求,则输送电流I ′= A.输电线上损失功率为P 损′=I′2R 线 =P× 2%=10000 W,<2 分)则有 <)2× R线=10000 W,得 U′ =V=2.68×104 V.【反省】收获疑问声明:全部资料为自己采集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途.。
新课标鲁科版32选修三4.3电能的远距离传输2
4.3 电能的远距离传输[课时安排]1课时[教学目标]:(一)知识与技能1.知道“便于远距离输送”是电能的优点,知道输电过程。
2.知道降低输电损耗的两个途径。
3.了解电网供电的优点和意义。
(二)过程与方法通过思考、讨论、阅读,培养学生阅读、分析、综合和应用能力(三)情感、态度与价值观1.培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。
2.介绍我国远距离输电概况,激发学生投身祖国建设的热情。
[教学重点]找出影响远距离输电损失的因素,使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。
[教学难点]:理解高压输电原理,区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。
[教学器材]:投影仪、投影片[教学方法]:自学讨论法、阅读法、讲解法。
[教学过程](一)引入新课师:人们常把各种形式的能(如水流能、燃料化学能、核能)先转化为电能再进行传输,这是因为电能可以通过电网来传输,那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题?这节课我们就来学习远距离输电的知识,请同学们认真仔细地阅读教材,回答老师提出的下列问题(屏幕上打出)。
(二)进行新课1.降低输电损耗的两个途径问题1:输送电能的基本要求是什么?问题2:远距离大功率输电面临的困难是什么?问题3:输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式是什么?降低输电损耗的两个途径是什么?问题4:如何减小输电线的电阻呢?问题5:如何减小输电线中的电流呢?阅读并回答教材49页“思考与讨论”中的问题。
问题6:以上两个途径中,哪一个对于降低输电线路的损耗更有效?举例说明。
问题7:大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求,怎么办?而到达目的地的电压也不符合用户的要求,怎么办?问题8:投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。
如下图所示。
设发电机的输出功率为P,则功率损失为ΔP=I22R用户得到的功率为P用=P-ΔP.输电线路上的电压损失为:ΔU=I2R,则U3=U2-ΔU.问题9:目前,我国常用的远距离输电采用的电压有哪几种?问题10:是不是输电电压越高越好?为什么?问题11:采用电网供电的优点是什么?2.高压交流输电高压输电的优点【例1】远距离输送交变电流都采用高压输电。
4.3电能的远距离传输课件(鲁科版)
第4章 远距离输电
A.升压变压器的输出电压增大 B.降压变压器的输出电压增大 C.输电线上损耗的功率增大 D.输电线上损耗的功率占总功率的比例减小
栏目 导引
第4章 远距离输电
解析:选 C.升压变压器的输出电压由发电厂 的输出电压决定,A 错误.发电厂输出功率 增大,而输出电压不变,所以升压变压器的 输入电流增大,由I1=n2知,升压变压器输出
栏目 导引
第4章 远距离输电
(2)减小输电电流 I 因为 I=UP,所以在输送电功率 P 不变的前提 下,提高输电电压 U 是有效措施.
栏目 导引
第4章 远距离输电
3.输电线路上的电功率损失 一般输电导线都有电阻,因此当电能通过输 电导线送向远方时,电流流过输电导线,因 输电导线有电阻而发热,从而损失电功率. 设输电电流为I,输电导线电阻为R,则输电 导线上的功率损失P损=I2R.
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第4章 远距离输电
(3)提高输电电压 U:在输送功率 P 和输电导 线电阻 R 一定的条件下,输电电压提高到原
来的 n 倍,据 P 损=UP 2·R 知,输电线路上
的功率损耗将降为原来的n12. 根据以上分析知,采用高压输电是减小输电 线路上功率损耗最有效、最经济的措施.
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第4章 远距离输电
栏目 导引
第4章 远距离输电
2.现代供电系统把许多发电站连为一体,构 成庞大的交流输电网,这就要求电网中的每 台发电机发出的交流电并网时必须做到同步, 即交变电流的__频__率__必须相同.并联输电线 中的交变电流的_相__位__必须相同.
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第4章 远距离输电
3.基本环节: 发电厂(站)
9.8×104 35
4.3 电能的远距离传输
4.3 电能的远距离传输学习目标:1.理解为什么远距离输电要用高压.2.知道输电线上电压和电功率的损失和如何减少损失.基础知识梳理一、为什么要采用高压输电1.电功率损失:电流流过输电导线时,电流的热效应会引发 的损失.损失的电功率P = ,即在输电线路上由于发热而损耗的电功率与电阻成正比,与电流的二次方成正比.因此,可以考虑通过减小输电线 或减小输送 来减少电能输送时的电功率损失.2.电压损失:导线有电阻,输电线上损失(损失的电压U =IR ),使得用电设备两端的电压比供电电压 .在输送电功率不变的前提下,要减少电压损失,只能采取 输电电流的方法.电压损失(1)ΔU =U -U ′;(2)ΔU =IR功率损失(1)ΔP =P -P ′;(2)ΔP =I 2R =⎝⎛⎭⎫P U 2R输送电流(1)I =P U ;(2)I =U -U ′R. 3.高压输电:由P =UI 可知,在保证输送电功率P 不变的情况下,必须提高输送 ,才能减小电流I .输送一定功率的电能,输送电压越高,输电线中电流越小,导线因发热而损耗的电能就越 ,输送线路中电压的损失也就越 .二、电能的远距离传输过程分析输电过程中的基本关系电路被划分为三个独立的回路,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,每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律,串、并联电路规律,而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁.课堂互动讲练一、电损的计算例1.某变电站用220 V的电压送电,导线损失电功率为输送功率的20%,若要使导线损失的电功率降为输送功率的5%,则输送电压应为多少?例2..远距离输送一定功率的交流电,若输电线电阻一定,下列说法正确的是( )A.输电线上的电压损失跟输电电压成正比B.输电线上的功率损失跟输电电压成正比C.输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D.输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比二、远距离输电问题的分析例1.发电机的端电压220 V,输出电功率44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户.(1)画出全过程的输电线路示意图.(2)求用户得到的电压和功率.例2.某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为9.8×104 W,电厂输出电压仅为350 V,为减少输送功率损失,先用一升压变压器将电压升高再输送,在输送途中,输电线路的总电阻为4 Ω,允许损失的功率为输送功率的5%,求用户所需电压为220 V时,升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少?课堂练习1.远距离输送交流电都采用高压输电,采用高压输电的优点下列说法错误的是()A.可节省输电线的材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的功率损失D.可降低输电线上的电压损失2.下列关于高压直流输电的说法,正确的是()A.高压直流电可以经过变压器提升电压后进行输送B.在输送过程中直流输电不考虑输电线的电感对电流的影响C.在输送过程中直流输电不考虑输电线的电阻对电流的影响D.直流输电,用户可以直接得到直流电3.为了减少输电线路中电能损失,发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送,再经过降压变电站将高压变为低压,某降压变电站将电压U 0=11 0002sin 100πt (V)的交流电降为220 V 供居民小区用电,则下列说法错误的是( )A .降压变电站原、副线圈匝数比为50∶1B .输电电流的频率是50 HzC .降压变电站副线圈的导线比原线圈的要粗D .输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和4.某发电机的端电压为U ,经总电阻为R 的输电线向远方用户输送功率为P 的电能,则下列说法中不正确的是( )A .输电线上的电流为P UB .输电线上消耗的电功率为P 2R U 2C .输电线用户一端的电压为U -P UR D .输电线上消耗的电功率为U 2R5.超导是当今高科技研究的热点,利用超导材料可实现无损耗输电。
新课标鲁科版3-2 选修三4.3《电能的远距离传输》 PPT课件1
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比;
(4)用户得到的功率。
(1)2500V (2)60kW
(3)10:1
(4)440kW
例2、某交流发电机输出功率为5×105 W, 输出电压为U=1.0×103 V,假如输电线 的总电阻R=10Ω,在输电线上损失的电 功率等于输电功率的5%,用户使用电压 U=380 V.
( 1 )画出输电线路的示意图(标明各部 分的符号)
(2)所用升压和降压变压器的原、副线 圈的匝数比是多少?(使用的变压器是 理想变压器) 1:10 25:1
110 kV、220 kV、330 kV,输电 干线采用500 kV的超高压,西北电网 正在建设750kV的线路。
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。实际输送电能时, 要综合考虑,如输送功率的大小、距离的 远近、技术和经济要求等,要依照不同情 况选择合适的输电电压。
5.5 电能的输送
输送电能的基本要求是:
可靠、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:是指输电线路建造和运行的费用 低,电能损耗小
一、输电线上的功率损失
1、为什么输电线上有电能损失?
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, 同时输电线上有电压降,故又损失一部 分电压.
(1)25A 250V 150V (2)6250W 3750W
(3) 62.50W
提高输电电压,是减少 电能损失的行之有效的办 法
二、远距离输电原理图
I1
I2
I3
I4
P1
4.3 电能的远距离传输 课件-2020-2021学年高二下学期物理鲁科版选修3-2
n3 n4
P用=U3I3=U4I4
P输送=∆P+P用=I22R+P用
U2=I2R+U3
❖ 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,西北电网正在建设 750kV的线路。
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。实际输送电能时,要综合考虑, 如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要 求等,要依照不同情况选择合适的输电电压。
用 户
U3=2196V
P路=8W
U4=219.6V P4=4392W
例3、某交流发电机输出功率为5×105 W, 输出电压为U=1.0×103 V,假如输电线 的总电阻R=10Ω,在输电线上损失的电 功率等于输电功率的5%,用户使用电压 U=380 V.
( 1 )画出输电线路的示意图(标明各部 分的符号)
②减小电阻率:目前一般用电阻率较小的铜或
铝作导线材料.
③增大导线的横截面积S,这要多耗资金属材料 ,增加成本,同时给输电线的架设带来很大的困 难.
(2)减小输电电流 I
①减小输送功率P:由于电站的装机容量一定, 因此电站向外输送的电功率是一定的,即在实际中 不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损 失.
(2)所用升压和降压变压器的原、副线 圈的匝数比是多少?(使用的变压器是 理想变压器) 1:10 25:1
三、高压直流输电
小结
②提高输电电压U:在输送功率P一定,输电线 电阻R一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍, 输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍.
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.
高二物理鲁科版选修3~2课件4.3 电能的远距离传输
由 Δ P=I2R 和 R=ρ 知,输电线可用 ρ 小、S 大的导线,但增大成 本,施工困难 由 P=UI 知,P 不变时,提高电压 U,减小电流 I ,即远距离输电采用 高压输电
1
2
3
练一练
远距离输送交流电都采用高压输电,我国正在研究用比较高的电压进行输电,采 用高压输电的优点是( )
A.可提高输电电流的最大值 BБайду номын сангаас可根据需要调节交流电的频率
②增加导线的横截面积。可适当增大横截面积,太粗不可能,既不经济又架设困
难。
探究一
探究二
(2)减小输电电流: 在输电功率一定的条件下,根据P=UI可知,要减小输电线中的电流I,必须提高输电电 压U。在输送功率P一定,输电线电阻R线一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍,根 ������ ������ 1 R 线 知,输 据ΔU=IR线= ������ R线知,输电线上的电压损失将变为原来的 ,根据 ΔP=(������)2· ������ 1 电线上的功率损失将降为原来的 2。所以减小输电电流,采用高压输电的方法比减小
1
2
3
练一练
(多选)为了减小输电线路中的能量损耗,可采用的方法是( A.提高输电电压 B.增大输电电流 )
C.增大输电导线的截面积
D.采用电阻率较小的导线
解析:减小输电线路中的能量损耗,可以有两个途径:减小输电导线的电阻,减小 输电电流。而增大导线横截面积、采用电阻率较小的导线,均可减小导线的电阻, 故选项A、C、D符合题意。 答案:ACD
输电线电阻的方法更有效。
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特别提醒
(1)分析电压损失时,注意U和ΔU的区别,U是输电电压,ΔU是输电线上损失的电压。
高中物理4.3 电能的远距离传输 课件02(鲁科版选修3-2 )
图4-3-4
(1)输电线上损耗的电功率P损多大? (2)发电机的电动势E多大? [审题指导] 解答本题时应把握以下三点:
(1)根据电灯的总功率计算出输电电流。 (2)根据输电电流和导线电阻计算损失功率。 (3)根据闭合电路的电动势与内、外电压的关系求出
[思路点拔]
两次输送相同功率,利用电功率损失和
输电电压的关系求解。
[解析] 设输送功率为 P,输电电压 U1=220 V 时,损 失功率 ΔP=20%P
2 P P 又 ΔP1=I2 ,则 ΔP1= 2R 线 1R 线,而 I1= U1 U1
P2 现要求 ΔP2=5%P,同理 ΔP2= 2R 线 U2 20% U2 2 因此可得 = ,所以 U2=2U1=440 V。 5% U1 2
解析:P 损=I2r I=P/U0 P2 1 由①②得:P 损= 2r,所以 P 损∝ 2。 U0 U0 1 所以当 P 损为原来的 时,U0′= 10 U0。 10
① ②
答案:B
1.输电线上的功率损失 (1)原因:输电导线有电阻 R 线、电流流过输电线时,电 流的热效应引起电功率的损失。 (2)计算式:①P 线=I2R 线,②P 线=IU 线, U线2 ③ P 线= 。 R线
线路上的电压损失,不能与输电线路的始端电压 U2 或末端 电压 U3 相混,ΔU=U2-U3。
三、高压直流输电
1.组成部分
主要由 整流站 、直流线路和 逆变站 三部分组成。
2.原理图 如图所示。
3.主要用途 主要用于远距离 大功率 输电、联系不同 频率 或 相同频率但非同步运行 的交流系统等。
4.3 电能的远距离传输
3 电能的远距离传输教师 杨汉书授课时间 20 16 年 月 日 课时 1 课题 电能的远距离传输课型新授课教学目的1、了解远距离输电的意义。
2、理解远距离输电中的输电损耗及解决方案。
.3、理解远距离输电的模型并能进行计算。
重点 培养学生把物理规律应用于实际的能力和用公式分析实际问题的能力. 难点 高压输电的道理.步骤教学内容二次备课(手写) 周复习上节内容3分钟 讲述:前面我们学习了电磁感应现象和发电机,通过发电机我们可以大量地生产电能.比如,三峡电站通过发电机把水的机械能为电能,发电功率可达271.5万千瓦,这么多的电能当然要输到用电的地方去,发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢?今天,我们就来学习输送电能的有关知识.课堂预习检查 8分钟 自主学习室课程讲授 15分钟一、让学生阅读课本,然后引导学生把导学案上“知识体系梳理”部分的空填上。
1.输送电能的基本要求是 可靠、保质、经济2.设输电电流为I ,输电线电阻为r ,则输电线上的功率损失为2P I r损.输电线上损失的电压为U Ir 损=.据此,可以有两个途径来减少输电损失。
一个途径是 减小输电线上的电阻R ,另一个途径是 减小输电电流.3.远距离输电时,提高输电 电压,是减少电能损失的行之有效的办法4.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。
二、让学生分组讨论导学案上“基础学习交流”部分的三个主题内容,然后每组请一学生回答,教师点评总结。
基础学习交流主题1:输送电能的基本要求 问题:(1)输送电能的基本要求是什么?(2)远距离大功率输电面临的困难是什么?原因是什么?如何解决?课件展示结论:(1)可靠、保质、经济 (2)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,同时输电线上有电压降,故又损失一部分电压.主题2:降低输电损耗的两个途径问题:(1)输电线上的功率损失和电压损失跟哪些因素有关?怎样计算?(2)降低输电损耗的两个途径是什么?(3)远距离输电时减少电能损失的最行之有效的办法是什么?课件展示结论:(1)2P I r损 U Ir 损= (2)降低输电损耗的两个途径:①减少导线电阻R 。
4.3 电能的远距离传输
3.I2由U2和负载决定; I2=U2/R
4.I1由I2和匝数比决定; I1=n2/n1· I2 5.P2由U2和负载决定;
P2=U22/R
6. P1由P2决定; P1=P2
福建省罗源第一中学
结论:如果变压器的负载发生变化,确 定物理量变化时,依据以下原则:
学科网
①输入电压U1决定输出电压U2; ②输出电流 I2 决定输入电流I1 ;
户,求用户得到的电压和功
率.
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例3 风力发电作为新型环保新能 源,近几年来得到了快速发展,如 图所示,风车阵中发电机输出功率 100 kW,输出电压是250 V,用户 需要的电压是220 V,输电线电阻为 10 Ω.若输电线因发热而损失的功率 为输送功率的4%,试求: (1)画出此输电线路的示意图; (2)在输电线路中设置的升、降压 变压器原、副线圈的匝数比; (3)用户得到的电功率是多少.
二、降低输电损耗的两个途径
1.输电导线上的功率损失 (1)损失功率计算:设输电电流为I,输电线 电阻为R线,则输电线上的功率损失为
ΔP=I2R线
福建省罗源第一中学
二、降低输电损耗的两个途径
(2)减小输电线上功率损失的方法. L ①减小输电线的电阻 R 线: 由 R 线=ρS得, 要减小
U损 I 2 R P 2P3 (U 2 U 3 )I 2 R
高中物理第4章远距离输电4.3电能的远距离传输课件鲁科版选修3
入功率 P,即输电线上的电流 I= ,输电线上损失的电功率
2
2
2
) ,所以
P'=I2·2r=4r( 1 )2(
【答案】C
C 项正确,A、B、D 三项错误。
(
3.关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是
)。
A.由功率
2
P= 可知,应降低输电电压,增大导线的电阻
B.由 P=UI 可知,应降低电压,减小输电电流
3×106 ×103 2
r=( ) r=(
) ×2.5
5000
W=9×108 kW,但从实际考虑,
损失的功率不可能大于总功率,故 C 项错误。D 项中注意公式中的 U
应为输电线上损失的电压,D 项错误。
【答案】B
【点拨】在有关线路电能损耗方面的计算时,注意公式中物理量
表示意义的一致性,输电电流 I= ,I= ;损失功率ΔP=I2R 线,损失电
压变压器降为 220 V。要求在输电线上损失的功率控制为 5 kW。为
此,请你计算:
(1)降压变压器输出的电流是多少?输电线上通过的电流是多
少?
(2)输电线上损失的电压是多少?升压变压器输出的电压是多
少?
(3)两个变压器的匝数比各为多少?
【解析】输电线路的原理图如图所示。
(1)设降压变压器输出电流 I4,输电线上的电流为 I2
法非常有效。
知识链接:当输送电功率一定时,输电电压越大,输电导线上电
流就越小,损失的功率也就越小。
主题 3:输电线路上的电压损失
(1)如图所示的演示实验,A、C 与 B、D 之间是很长的电阻丝。
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(3) 62.50W
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提高输电电压,是减少电能 损失的行之有效的办法
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是不是输电电压越高越好? 不是
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,西北电网正在建设 750kV的线路。
(逆变器、降压变压器)
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直流输电的基本过程
交流电
交流电力系统I(发电端)
整流站(升压、交流变直流 )
高压直流电
远距离输送
交流电力系统II(用电端 )
交流电
逆变站(直流变交流、降压)
发电环节和用电环节都是交流电,只有输电环节是直流电
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高压直流输电的优点:
1.经济,直流输电线材和电塔的结构都比交流输电简单。 2.稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗。 3.直流输电时,不需要考虑电网中各台交流发电机的同步运 行问题。
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交流输电系统的缺点:
交流电在输送时会产生感抗和容抗,引起电功率和电 压损耗,而且输送的功率越大,感抗和容抗的抵抗作 用越强,交流输电系统不能进行大功率输电。
因此,直流输电系统开始受到人们的重视!
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高压直流输电
主要结构:交流电力系统I 直流输电系统 交流电力系统II
整流站
高压直流线路
逆变站
(升压变压器、整流器)
缺点是:直流输电的换流设备制造难,价格高。
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交流高压输电的基本过程
升压变压器 发电站
用户
降压变压器
高压输电
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高压交流输电的基本原理图(重点)
发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位
I1
P1
I2
P2
输电线
I3
P3
I4
P4
F
U 1 n1
n2 U2
U 3 n3
n4 U 4
R用
升压变压器
降压变压器
13
I1
F
I2
n2 U2
P2
输电线
由电阻定律
(不可行)
L R S
方法二:减小输电线电流I
(可行)
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增加导线的横截面积,但太粗不可能,既不经济又架设困难。
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问:远距离输电会遇到什么困难呢?
困难二:输电线上的电压损失
3 P 4 4 1 0 2 A 2 0A U2 2200
U 3 U 2 U 损 U 2 I 2 R ( 2 2 0 0 4)V 2 1 9 6 V U3 n3 n4 U4 U3 219 .6V U4 n4 n3
2 P P P P P I W 4 3 2 2 2 R 43920 损
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因此,在保证输送电功率 P IU 不 变的情况下,要减小输电线电流, 必须提高输电线电压。 “远距离输电必须采用高压输电”
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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是多少?用户得到的 电压是多少?(2)输电线损失的功率是多少? (3)如果采用4000V电压输电,输电线损失的 功率是多少?
第3节、电能的远距离传输
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大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
新疆风力发电
2
发电厂一般都建在离用电单 位较远的地方,我们需要 把电能输送到远方,这就 必须用输电线进行远距离
传输电能。
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输送电能的基本要求是: 可靠:保证供电线路可靠地工作,少有故障和 停电。 保质:保证电能的质量,即电压和频率稳定。 经济:输电线路建造和运行的费用低,电能损 耗小
在输电线上,有三个因素会使电压损失 导线有电阻,阻抗; 当交流电通过输电导线时,由于自感电动势阻碍电流变化,产生感抗; 当导线架在空中时,和大地这一导体构成电容器;导线敷设在地下,需用绝缘层和大地隔 开,导线和大地构成电容器.电容器对交统称为电抗,都会造成电压损失) 根据公式,想要减小损失电压,减小输电线电阻R方法是不可 行的,所以还是只能采取减小输电线电流I的方法。
I3
P3
I4 n4 U 4
P4
U 1 n1
P1
U 3 n3
降压变压器
R用
升压变压器
1.功率关系: P1=P2,P3=P4,P2= P损+ P3
2.电压关系:
U1 n1 U 3 n3 , ,U 2 U 3 U U 2 n2 U 4 n4 I2 n1 I 4 n3
3.电流关系: I1 n2 , I 3 n4 , I I I 2 r 3
4
问:远距离输电会遇到什么困难呢? 困难一:输电线上的电功率损失
原因:由于输电线长,电流流过输电导线时, 由于电流的热效应,必然会有一部分电能转化 成热功率而损失掉。 2
P损 I R
思考:根据该公式,同学们有什么方法可以 减少电功率损失?
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我们可以选择如下的两种方法,看哪种方法可行!
方法一:减小输电线电阻R
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例:发电机的输出电压为220V,输出的电功率为 44KW,输电线电阻为0.2Ω,如果发电站用匝数比为 1:10的变压器将电压升高,经过同样的输电线后再用 匝数比为10:1的变压器将电压降低供给用户,用户得 到的电压和电功率各是多少?
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解:
3 P P 4 4 1 0 W 1 2
U1 n n 1 U 2 2 U1 2 2 0 0 V U2 n2 n1 I2