远程输电讲义.docx

5电能的输送［目标定位］ 1.了解远距离输电线路的基本构成.2.掌握远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.3.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.一、降低输电损耗的两个途径■知识梳理 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. 输电线上的功率损失(1) 损失功率计算：^P=hR线,I为输电电流，R线为输电线的电阻.(2) 减小输电线上功率损失的方法：① 减小输电线的电阻R线：由R线=>4得，要减小R线，在l保持不变的情况下，可以减小p，增大S.② 减小输电电流/：由P=UI得，在输送功率一定的情况下，提高输电电压，即可减小输电电流 采用高(选填“高”或“低”)压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施.3. 输电线上的电压损失(1)输电线路始端电压U跟末端电压U的差值，称为输电线上的电压损失，AU=U—U，如图1所示， 电压损失还可以表示为\U=IR线=快线.图1(2)减少输电线上电压损失的方法：① 减小输电线的电阻.② 提高输送电压.【深度思考］“ 提高电压，减小电流” 与欧姆定律矛盾吗？答案 不矛盾.欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律，而“提高电压，减小电流”是从输送角度，由P = UI,且P 一定的条件下得出的结论，两者没有矛盾.【例1中国已投产运行的lOOOkV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程•假设甲、乙两地原来用 500kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用lOOOkV特高压输电，不考 虑其他因素的影响•则（）A. 输电电流变为原来的2倍 B.输电线上降落的电压将变为原来的2倍C.输电线上降落的电压将变为原来的g D.输电线上损耗的电功率将变为原来的1「总结提升I 1⑴注意区别：① 输电电压U与输电线上降落的电压AU ；② 输电功率P与输电线上损失的功率AP.⑵抓住不变量：输送电功率不变，由P = UI判断出输电电流I的变化，从而由AU二/R、AP二I2R判断AU、AP的变化.[例2】发电厂发电机的输出电压为5，发电厂至学校的输电线总电阻为R线，通过输电线的电流为/,学校 1 线输入电压为u2,下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是（）A#B.（U1；q）2C./2R 线D./（U] —u2）线线「总结提升I jP损二/2R二爷二AU・/・式中必须注意，AU为输电线路上的电压损失，而不是输电线电压二、高压输电线路的分析与计算■知识梳理 1•输送过程图（如图2所示）:升压变压辎 降压壹压器（1）功率关系P1=P2, P3=P4, p2=ap+p3—能量守恒（2）电压、电流关系U n 厶 U3_n3□Cl U4_n4一理想变压器3UK+U I2 = I3=I厂串联电路中电压、电流关系P P U －U⑶输电线中电流：I厂 百百十.2 3 线⑷输电线上损耗的电功率：AP=AUI线=1 线只线^ = 2R线.2. 特别强调：(1) 升压变压器副线圈的电压不等于降压变压器原线圈的电压，输电线上的电压损失AU=I线R线，输电线上线线的功率损耗AP=I线R线线线.(2) 输电线的电阻计算时，应注意输电线长度为距离的两倍.【深度思考］在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I二，对不对？为什么？r■典例精析 【例3】一台发电机最大输出功率为4000kW、输出电压为4000V,经变压器T1升压后向远方输电•输电线路 总电阻R=1kQ•到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V,60W)•若在输电线路上消耗的 功率为发电机输出功率的10%，变压器T和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，贝y()A. T］原、副线圈电流分别为103A和20A B.T2原、副线圈电压分别为1.8X105V和220VC.T］和T2的变压比分别为1 ： 50和40 : 1 D.有6X104盏灯泡(220V,60W)正常发光I总结提升［ 远距离输电问题的四个关键：⑴画出一个模型一远距离输电模型图.⑵抓住输电的两端一电源和用电器.(3) 分析两条导线一输电导线.(4) 研究两次电压变——升压和降压.［例4】发电机两端的电压为220V，输出功率44kW，输电导线的总电阻为0.20,如果用原、畐U线圈匝数比 为 1： 10 的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10： 1 的降压变压器降压供给用户.(1) 画出全过程的线路示意图；(2) 求用户得到的电压和功率；(3) 若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率.■对点检测自查自纠1. （输电线上的损耗）（多选）某发电厂原来用电压为U］的交流电输电，后改用变压比为1 ： 50的升压变压器将 电压升高为U2后输电，输送的电功率保持不变•若输电线路的总电阻为R线，则下列说法中正确的是（）PA. 由公式I=n可知，U2B. 由公式1=^可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍c.由公式p=hR线可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的2500D.由公式P=U可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2500倍2. （输电线上的损耗）图3为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数 分别为〃］、n2，在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinrnt的交流电源，若输送电功率为P,输电线的总电 阻为2尸，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（）A.B.n P n PC.4（才）2（丁）2 尸 D.4（才）2（乔）2 尸2 m 1 m3. （远距离高压输电）（多选）某小型水电站的电能输送示意图如图4所示，发电机的输出电压为200V,输电线升压变压器 降压变压器总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为〃］、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为“3、n4（变压器均 为理想变压器）•要使额定电压为220V的用电器正常工作，贝％B—ni n4C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率4. （远距离高压输电）某小型水力发电站的发电输出功率为5X104W，发电机的输出电压为250V，输电线总电阻R线= 50.为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4%，必须采用远距离高压输电的方法，在发电 线机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器•设用户所需电压为220V，不计变压器的损失•求：（g取10m/s2）（1） 输电线上的电流；（2） 升、降压变压器原、副线圈的匝数比；⑶可供多少盏“220V 40W”的白炽灯正常工作？题组训练解题纠偏题组一 输电线路中的损耗问题1. 输电导线的电阻为人，输送电功率为P现分别用U和U两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为（ ）a. q : q b. 5： uC. U2 ： U1 D U2：U2. 以下关于电能输送的分析，正确的是（ ）A. 由公式P=U知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B. 由公式P=U知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C. 由公式P=I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大D. 由公式P=UI知，输电导线上的功率损失与电流成正比3. （多选）如图1为模拟远距离输电电路，两理想变压器的线圈匝数ni=n4