电能的输送教程

课堂练习：
7．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损
D 失，可采用的最佳方法是 （ ） A．使输电线粗一些。 B．减短输电线长度。 C．减少通电时间。 D．采用高压输电。
课堂练习：
8．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提 高到原来的n倍，则下列说法中正确的是（ ） D A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电压损失变为原来的1/n2 C．输电线上的电功率损失变为原来的1/n D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度 可变为原来的n2倍
R用
升压变压器
降压变压器
4、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)
I1
P1
I2
P2
r线
I3
P3
（2）对升压变压器，据公式U1/U2＝n1/n2有： U2＝n2U1/n1＝25×250 V＝6250 V P1=P2，I2=P2/U2=100000/6250 A=16 A。 （3）因为：P线=I22R线，又P线＝0.04P1 所以：R线＝0.04P1 /I22＝4000/162Ω=15.625 Ω。 因为ΔU＝U2-U3＝I2R线，所以： U3＝U2-I2R线＝6250 V-16×15.625 V＝6000 V。 （4）P4＝P1-P线 ＝0.96P1＝ 0.96×100000W＝96 kW。
高中物理 选修3-2 第二章
5. 电能的输送
思考与讨论
比如：
热能
发 电 站
把各种
其 他 形 式 的 能 量
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？
学 校
工 厂
普通 用户
能源丰富 有利开发
能源缺乏 用电量大
电站站址
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 I2
△U
I3
I4
~
U1
P1 n1
P2 n2
r U2
线
U3
P3
P4 n4
n3
U4
R用
升压变压器
降压变压器
U 1 n1 U 3 n3 电压关系： U 2 n2 U 4 n4
电流关系：
输电回路中 U 2 U U 3
课堂练习：
9．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，
正确的是（ ） C A．因为热功率 电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。
U2 P ，所以应降低输送电压，增大输 R
B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流
输电，才能减小输电导线上的热损耗。
C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻
怎样计算 输电线路 损失的功 率？
P
U
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
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，同时损失一部分电压.
2 . 如何减少电能损失?
I1 n2 I 3 n4 , ,I 2 I r I 线 I 3 I2 n1 I 4 n3
三、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。
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。
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 P I 2 r 可知，在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。
P 可 U 知：线路中电流减为原来的一半，而损耗的功率减为原来的
远距离
用户(负载)
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。
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。
(3)输电线上损耗的电功率多大？
6、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? (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 输电?
I4
P4
F
U 1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U 4
R用
1:10 升压变压器
25:1 降压变压器
课堂练习
5、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22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？ (2)发电机的电动势多大？
(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?
Leabharlann Baidu
(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
在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由 I 四分之一。
P 2 P ( ) 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．
拓展知识
计算用户得到的功率P?
P P P 用户 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?
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?
(3)若输电导线中的电功率损失为输电功率的4%， 求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电 压； (4)计算降压变压器的输出功率。 【答案】(1)见解析 (2)6250 V；16 A (3)15.625 Ω；6000 V (4)96 kW
解析：（1）输电全过程的原理图如图：
知：P1=100 kW U1=250 V n1/n2＝ 1:25 求： U2＝？I2=？
(2)减小输电线中的电流
1.如何减小输电线路中的电流呢?
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
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?
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) I I I I
1
2
P1
P2
r线
3
4
P3
P4
F
U 1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U 4
升压变压器
三、远距离高压输电过程示意图
交流高压输电基本环节示意图
发 电 机 用 电 器
U1
U2
U3
U4
升压变压器
高压输电线路
降压变压器
远距离输电原理图
I1 发 电 站 I2 P2 n2 U2
△U
I3
I4 P4 n4 U4
用 户
~
U1
P1
r
线
n1
U3
P3 n3
升压变压器
降压变压器
功率关系：
P1=P2，P3=P4，P2=P损失+P3
U A、 R
C、 I 2 R
2 1
(U1 - U 2 ) B、 R
2
D、 I (U1 - U 2 )
课堂练习
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； 60kW (3)降压变压器原、副线圈的匝数比； 10:1 440kW (4)用户得到的功率。
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.
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 为I,学校输入电压为U2,下列4个计算输 电线损耗的功率式子中，不正确的是 ( A )
P I R 损
2
根据以上公式可知减少功率损失两种方法：
(1)减小输电线电阻
(2)减小输电线中的电流
(1)减小导线电阻
由电阻定律知
L R 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.
或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。
D．以上说法均不正确。
习题10：发电站的电源通过升压变压器、输 电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压 变压器和降压变压器都可视为理想变压器。 (1)画出上述输电全过程的原理图；
(2)发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V， 升压变压器的原、副线圈的匝数比为1:25，求升压 变压器的输出电压和输电导线中的电流；