高中物理--电能的输送 (3)
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电能的输送
大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
新疆风力发电站
271.5万千瓦
主题：输电线路的电压、功率损失的来源
例题1、 一小型发电机输出功率1600KW,输出电压 2KV,用ρ=2×10-8Ω·m ,S=200mm2的铜 导线,给距离10km的教室供电。 求输电线路的功率损失和电压损失。
发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位
远距离输电的流程
Hale Waihona Puke Baidu
发 电
站 U1
U2
用
电
单
U3
U4 位
升压变压器
高压输电 线路
降压变压器
小结
节约能源,保护自然。 珍惜资源,爱护地球。
U=160 V P=128 KW
输电电流减小为10倍, 损失电压减小为10倍, 损失功率减小为100倍.
输电电阻减小为10倍 损失电压减小为10倍, 损失功率减小为10倍.
相同情况下,减小电流比减小电阻效果更好,所 以我们采用高压输电。
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
14
14 1.6 105
99.99﹪
有效降低输电线损耗
主题2： 如何减小输电线上的电压、功率损失？
1、减小输电线的电阻
P=I2R
(1)选用电阻率小的金属作导线材料 R=ρ L S
(2)缩短距离
(3)增大导线的横截面积
2、减小输电线的电流 在功率一定的情况下,增大电压
银 1.65 ×10-8 铜 1.75 ×10-8
输电线上的电阻、 输电线上损失的电压、功
电流
率
R=2 Ω I= 800 A
U=1600 kV P=1280 KW
U=20kV=10U0
其他条件不变
L=1km=
1 10
L0
其他条件不变
S=10S0
其他条件不变
1
ρ= 10 ρ0
其他条件不变
R=2 Ω I= 80 A
R=0.2 Ω I= 800 A
U=160
发电机
用户
发电机
R1 用户
R2
发电机
R 用户
R
U=2kV P=1600KW
用户
U=UR+U用户
UR=IR P热=I2R
输电线电流：I =P电/U电 1600103 800A
2000
输电线R电阻：R
2l s
2.0 108
2 104 200 106
2
R的电压: UR IR 800 2 1600V
金 2.40×10-8 铝 2.83 ×10-8
钨 5.48 ×10-8 铁 9.78 ×10-8
铂 2.22 ×10-7 锰铜 4.4 ×10-7
汞 9.6 ×10-7 康铜 5.0 ×10-7
镍铬合金
1.0 ×10-6
铁铬铝合金 1.4 ×10-6
铝镍铁合金 1.6 ×10-6
保持输电功率P=1600KW不变 U0=2kV,S0=200mm2,L0=10km, ρ=2.0×10-8 Ω·m
V
P=12.8 KW
U=160
V
P=128
KW
R=0.2 Ω
U=160
V
I=800 A
P=128
KW
R=0.2 Ω U=160
V
I= 800 A
P=128
KW
R=2 Ω I= 80 A
R=2 Ω I= 800 A
R=0.2 Ω I=800 A
U=160 V P=12.8 KW
U=1600 V P=1280 KW
R的功率： PR I 2R 8002 2 1280000W
1280KW
用户电压及功率：400V,320KW P损/P: 1280 100％= 80％
1600 用户利用率： 320 100％= 20％
1600
例题2、 网上查询得知：无锡太湖新城占地面积150km2,常 住人口约100万,用户负荷3000MW,以无锡望亭电 厂为电源,输电距离70km,输电线横截面积300mm2, 电阻率为=3×10-8Ω·m ,用户电压为220V。 请思考： 1、输电线电阻 2、计算用户等效电阻 3、输电时线路损耗占比(即输电线上损失功率与 输电电路总损失功率之比)
3
1、输电线电阻：r
2l s
3 108
2 7010 300 106
14
2、用户等效电阻：
用户电流:I1=P用户/U用户= P 3000 106 1.36 107 A
U
220
用户等效电阻： R U
I1
220 1.36 107
1.6 105
3、线路损耗占比： P=P输+P用户
P输/P=
r rR
大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
新疆风力发电站
271.5万千瓦
主题：输电线路的电压、功率损失的来源
例题1、 一小型发电机输出功率1600KW,输出电压 2KV,用ρ=2×10-8Ω·m ,S=200mm2的铜 导线,给距离10km的教室供电。 求输电线路的功率损失和电压损失。
发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位
远距离输电的流程
Hale Waihona Puke Baidu
发 电
站 U1
U2
用
电
单
U3
U4 位
升压变压器
高压输电 线路
降压变压器
小结
节约能源,保护自然。 珍惜资源,爱护地球。
U=160 V P=128 KW
输电电流减小为10倍, 损失电压减小为10倍, 损失功率减小为100倍.
输电电阻减小为10倍 损失电压减小为10倍, 损失功率减小为10倍.
相同情况下,减小电流比减小电阻效果更好,所 以我们采用高压输电。
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
14
14 1.6 105
99.99﹪
有效降低输电线损耗
主题2： 如何减小输电线上的电压、功率损失？
1、减小输电线的电阻
P=I2R
(1)选用电阻率小的金属作导线材料 R=ρ L S
(2)缩短距离
(3)增大导线的横截面积
2、减小输电线的电流 在功率一定的情况下,增大电压
银 1.65 ×10-8 铜 1.75 ×10-8
输电线上的电阻、 输电线上损失的电压、功
电流
率
R=2 Ω I= 800 A
U=1600 kV P=1280 KW
U=20kV=10U0
其他条件不变
L=1km=
1 10
L0
其他条件不变
S=10S0
其他条件不变
1
ρ= 10 ρ0
其他条件不变
R=2 Ω I= 80 A
R=0.2 Ω I= 800 A
U=160
发电机
用户
发电机
R1 用户
R2
发电机
R 用户
R
U=2kV P=1600KW
用户
U=UR+U用户
UR=IR P热=I2R
输电线电流：I =P电/U电 1600103 800A
2000
输电线R电阻：R
2l s
2.0 108
2 104 200 106
2
R的电压: UR IR 800 2 1600V
金 2.40×10-8 铝 2.83 ×10-8
钨 5.48 ×10-8 铁 9.78 ×10-8
铂 2.22 ×10-7 锰铜 4.4 ×10-7
汞 9.6 ×10-7 康铜 5.0 ×10-7
镍铬合金
1.0 ×10-6
铁铬铝合金 1.4 ×10-6
铝镍铁合金 1.6 ×10-6
保持输电功率P=1600KW不变 U0=2kV,S0=200mm2,L0=10km, ρ=2.0×10-8 Ω·m
V
P=12.8 KW
U=160
V
P=128
KW
R=0.2 Ω
U=160
V
I=800 A
P=128
KW
R=0.2 Ω U=160
V
I= 800 A
P=128
KW
R=2 Ω I= 80 A
R=2 Ω I= 800 A
R=0.2 Ω I=800 A
U=160 V P=12.8 KW
U=1600 V P=1280 KW
R的功率： PR I 2R 8002 2 1280000W
1280KW
用户电压及功率：400V,320KW P损/P: 1280 100％= 80％
1600 用户利用率： 320 100％= 20％
1600
例题2、 网上查询得知：无锡太湖新城占地面积150km2,常 住人口约100万,用户负荷3000MW,以无锡望亭电 厂为电源,输电距离70km,输电线横截面积300mm2, 电阻率为=3×10-8Ω·m ,用户电压为220V。 请思考： 1、输电线电阻 2、计算用户等效电阻 3、输电时线路损耗占比(即输电线上损失功率与 输电电路总损失功率之比)
3
1、输电线电阻：r
2l s
3 108
2 7010 300 106
14
2、用户等效电阻：
用户电流:I1=P用户/U用户= P 3000 106 1.36 107 A
U
220
用户等效电阻： R U
I1
220 1.36 107
1.6 105
3、线路损耗占比： P=P输+P用户
P输/P=
r rR