高中物理--电能的输送
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为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地 方.而用电的地方却很多,例如:
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．即:
能源丰富 有利开发
能源缺乏 用电量大
电站站址 远距离 用户(负载)
电能的输送是一个理论性和 技术性很强的系统工程。
输送电能的基本要求：
2、在远距离输电时,要考虑尽量减少 输电线上的功率损失.有一个坑口电站,输 送的电功率为P=500kW,当使用U=5kV的 电压输电时,测得安装在输电线路起点和终 点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度. 求：
(1)这时的输电效率η和输电线的总电
阻r? η=60%
r=20Ω
(2)若想使输电效率提高到98%,又不改 变输电线,那么电站应使用多高的电压向外
60kW
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；10:1
(4)用户得到的功率。
440kW
3、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总 电阻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380 V
(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的
符号) I1
输电? 5 104 v
(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?
(3) 62.5W 9937.5W
提高输电电压,
是减少电能损失的最有效的办法
交流高压输电的基本环节
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电线
发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
1:10 25:1
升压变压器10000 9降50压0 变压器
输送电路的计算步骤
(1)画出供电示意图
(2)以变压器铁心为界,分出各个回 路,各回路可独立运用欧姆定律分 析.
(3)各回路间通过线圈匝数比与电 压比和电流比的关系,总功率不变 等联系.
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
3、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总 电阻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380 V
(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的 匝数比是多少?(使用的是理想变压器)
,
I3 I4
n4 n3
, I2
Ir
I3
课堂练习
1.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至 学校的输电线电阻为R,通过导线的电流
Baidu Nhomakorabea
为I,学校输入电压为U2,下列4个计算输
电线损耗的式子中，不正确的是( A )
A、
U
2 1
B、 (U1 -U2 )2
R
R
C、 I 2 R D、 I (U1 -U2 )
远距离输电示意图
(2)减小输电线中的电流
思考与讨论
1.怎样计算输电线路损失的功率?
P损 I 2R
2.在输电电流一定的情况下,如果线路的 电阻减为原来的1/100,线路上损失的功率 减为原来的1/? 在线路电阻一定的情况下, 如果输电电流减为原来的1/100,线路上损 失的功率减为原来的1/?
3.哪个途径对于降低输电线路的损耗更 为有效?
远距离输电
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。
是不是输电电压越高越好?
思
电压越高，对输电线路和变压器考的要
求越高，建设费用越高。
输电线上的电压损失，除了与输电线 的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输 电线路电压较高、导线截面积较大时，电 抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。
2、如何减少电能损失?
P损 I 2R
(1)减小导线电阻
(2)减小输电线中的电流
(1)减小导线电阻
由电阻定律知 R L
方
S
法
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.可适当增大横截面 积.太粗不可能,既不经济又架设困难.
交流高压输电基本环节示意图
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
二、远距离输电原理图
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
功率关系：
P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
电压关系：
U1 U2
n1 n2
, U3 U4
n3 n4
,U2
Ur
+U3
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
电流关系：
I1 I2
n2 n1
4.怎样计算用户消耗的功率P?
P用户 P输送-P损
5.在保证用户的电功率的前提下,怎样才 能减小输电电流?
P输送 U输送 I输送
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
小结
课后练习
1、学校有一台应急备用发电机,内阻为 r=1Ω, 升压变压器匝数比为1:4,降压变压器 的匝数比为4:1,输电线的总电阻为R=4Ω,全 校33个教室,每个教室用“220V,40W”的灯6 盏,要求所有灯都正常发光,则：
(1)发电机的输出功率多大？8244W (2)发电机的电动势多大？265V (3)输电线上损耗的电功率多大？324W
三、电网供电
通过网状的输电线、变电站,将许多电 厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区 性的输电网络,这就是电网.
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.
课堂练习
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：是指保证电能的质量,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.
2、一小型发电站通过升压,降压变压器 把电能输给用户.已知发电机的输出功率是 500kW,端电压为500V,升压变压器原、副线 圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电 阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不 计变压器的损耗.求：
(1)升压变压器的副线圈两端电压； 2500V
(2)输电导线上的功率损失；
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．即:
能源丰富 有利开发
能源缺乏 用电量大
电站站址 远距离 用户(负载)
电能的输送是一个理论性和 技术性很强的系统工程。
输送电能的基本要求：
2、在远距离输电时,要考虑尽量减少 输电线上的功率损失.有一个坑口电站,输 送的电功率为P=500kW,当使用U=5kV的 电压输电时,测得安装在输电线路起点和终 点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度. 求：
(1)这时的输电效率η和输电线的总电
阻r? η=60%
r=20Ω
(2)若想使输电效率提高到98%,又不改 变输电线,那么电站应使用多高的电压向外
60kW
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；10:1
(4)用户得到的功率。
440kW
3、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总 电阻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380 V
(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的
符号) I1
输电? 5 104 v
(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?
(3) 62.5W 9937.5W
提高输电电压,
是减少电能损失的最有效的办法
交流高压输电的基本环节
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电线
发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位
I1
I2
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P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
1:10 25:1
升压变压器10000 9降50压0 变压器
输送电路的计算步骤
(1)画出供电示意图
(2)以变压器铁心为界,分出各个回 路,各回路可独立运用欧姆定律分 析.
(3)各回路间通过线圈匝数比与电 压比和电流比的关系,总功率不变 等联系.
I2
I3
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P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
3、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总 电阻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380 V
(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的 匝数比是多少?(使用的是理想变压器)
,
I3 I4
n4 n3
, I2
Ir
I3
课堂练习
1.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至 学校的输电线电阻为R,通过导线的电流
Baidu Nhomakorabea
为I,学校输入电压为U2,下列4个计算输
电线损耗的式子中，不正确的是( A )
A、
U
2 1
B、 (U1 -U2 )2
R
R
C、 I 2 R D、 I (U1 -U2 )
远距离输电示意图
(2)减小输电线中的电流
思考与讨论
1.怎样计算输电线路损失的功率?
P损 I 2R
2.在输电电流一定的情况下,如果线路的 电阻减为原来的1/100,线路上损失的功率 减为原来的1/? 在线路电阻一定的情况下, 如果输电电流减为原来的1/100,线路上损 失的功率减为原来的1/?
3.哪个途径对于降低输电线路的损耗更 为有效?
远距离输电
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。
是不是输电电压越高越好?
思
电压越高，对输电线路和变压器考的要
求越高，建设费用越高。
输电线上的电压损失，除了与输电线 的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输 电线路电压较高、导线截面积较大时，电 抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。
2、如何减少电能损失?
P损 I 2R
(1)减小导线电阻
(2)减小输电线中的电流
(1)减小导线电阻
由电阻定律知 R L
方
S
法
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.可适当增大横截面 积.太粗不可能,既不经济又架设困难.
交流高压输电基本环节示意图
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
二、远距离输电原理图
I1
I2
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r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
功率关系：
P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
电压关系：
U1 U2
n1 n2
, U3 U4
n3 n4
,U2
Ur
+U3
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
电流关系：
I1 I2
n2 n1
4.怎样计算用户消耗的功率P?
P用户 P输送-P损
5.在保证用户的电功率的前提下,怎样才 能减小输电电流?
P输送 U输送 I输送
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
小结
课后练习
1、学校有一台应急备用发电机,内阻为 r=1Ω, 升压变压器匝数比为1:4,降压变压器 的匝数比为4:1,输电线的总电阻为R=4Ω,全 校33个教室,每个教室用“220V,40W”的灯6 盏,要求所有灯都正常发光,则：
(1)发电机的输出功率多大？8244W (2)发电机的电动势多大？265V (3)输电线上损耗的电功率多大？324W
三、电网供电
通过网状的输电线、变电站,将许多电 厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区 性的输电网络,这就是电网.
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.
课堂练习
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：是指保证电能的质量,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.
2、一小型发电站通过升压,降压变压器 把电能输给用户.已知发电机的输出功率是 500kW,端电压为500V,升压变压器原、副线 圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电 阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不 计变压器的损耗.求：
(1)升压变压器的副线圈两端电压； 2500V
(2)输电导线上的功率损失；