高中物理 第七节 电能的输送课件 粤教版选修32.ppt

7电能的输送 远距离输电到底为什么要用高压输送呢 1 了解电能的输送过程 知道交变电流便于远距离输送2 知道输电线上的电压损失和电能损耗 知道减少损失的方法 重点 3 理解为什么远距离送电要用高压 电能来源广泛 电能便于输送 电能使用方便 电能有利于保护环境 电能的应用具有四方面的优越性 需要电能的地方分布很广 而发电站相对来说比较集中 因此要把发电站的电能向外输送 有的需要输送到远方 这就涉及电能的输送问题 例如 我国西部地区有丰富的水利资源 而用电集中地区主要分布在东部沿海 西电东输 工程建有多条输电线路 从三峡到上海的输电线路就是其中之一 一 电能输送中的电压损失和电能损耗 1 远距离输电过程中 在输电线上为什么会有电压损失和能量损耗呢 由于导线自身存在电阻r 当导线上有电流通过时 导线上的电压损失 u损 ir 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 减小输电线的电阻减小输电线中的电流 2 如何减小输电线上的电能损失呢 一般选用铝或铜 缩短输电距离 两地距离一定 不可行 增大导线的横截面 可行性思考 选用电阻率小的金属作导线材料 导线太粗了 耗费材料 架设困难 由电阻定律 如果把电流变为原来的 p损就变为原来的 可见减小电流能有效地减小功率的损失 那么怎样减小电流呢 减小输电导线中的电流p损 i2r 用户 p损 i2 r线 p u i u损 i r线 必须提高输电电压u 有效减小功率损失p损 i2 r线有效减小电压损失u损 i r线p不变 由p ui可知 保证输送功率p不变且电流i减小 减小输电导线中的电流 在远距离输电中 各国都采用了高电压 而且输送功率越大 距离越远 电压就越高 当然 也不是电压越高越好 电压越高 线路及变压器等设备的绝缘要求也越高 从而修建和维护输电线路及设备的费用也越高 在实际中 要综合考虑各种因素 选用合适的输电电压及相应的设计方案 1 低压输电线路 220v输电电压220v 输电功率100kw以下 距离为几百米以内 2 高压输电线路 35kv或110kv输电电压35kv或110kv 输电功率100kw以下 距离为几十千米到上百千米 3 超高压输电线路 330kv 500kv 750kv输电电压220kv以上 输电功率10万kw以上 距离为几百千米以上 三峡到上海采用的是输电功率300兆瓦特高压输电线路 依据实际情况选择合适的电压 二 远距离输电系统 升压变压器 降压变压器 交流 高压输电线路 输电线路中的参量关系 功率关系 电压关系 电流关系 u2 u损 u3 p3 p4 i2 i3 p2 p损 p3 p1 p2 三 直流输电 1882年爱迪生电气照明公司在伦敦建立了第一座发电站 安装了三台110伏 巨汉 号直流发电机 这是爱迪生于1880年研制的 这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电 威斯汀豪斯 1846年10月6日生于纽约州中布里奇 1885年 在匹兹堡建立交流电网 1886年 他创办了西屋电器公司并购买了n 特斯拉的交流电动机专利 在美国推广交流电机发电和交流输电 威斯汀豪斯在与t a 爱迪生激烈竞争后 以交流发电方式赢得开发尼亚加拉水电站的承建合同 公司也随之兴盛 随着电力工业的发展 交流输电呈现出一定的局限性 如交流输电线路中 当输电电功率很大时 线路中既有电阻造成的电压损失 也有感抗和容抗 总称电抗 造成的电压损失 同一电网供电的发电机同步运行 技术上也存在困难等 所以现在有些大功率输电线路已经开始采用直流输电 例1 输送10kw的电功率 采用400v的电压输电 输电线的总电阻为10 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 2 输电线损失的功率 用户得到的功率 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 解 1 由公式p iu得线路上损失的电压u损 i1r 25 10v 250v用户得到的电压u用 u u损 150v 2 输电线损失的功率p损 i2r 6250w用户得到的功率p用 10000 6250 w 3750w 3 采用4000v电压输电 由p iu得i2 2 5ap损 i22r 62 5wp用 10000 62 5 w 9937 5w可见高压输电能有效地减少线路损失 升压变压器 降压变压器 所用升压和降压变压器的原 副线圈的匝数比是多少 例2 某交流发电机输出功率为5 105w 输出电压为1 0 103v 假如输电线的总电阻为10 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380v 求 解 输电线路上损耗的功率p损 p 5 25000w由p i2r得输电线路中电流i2 50a又p1 p2u2 10000vu1 1000v由得n1 n2 1 10线损u线 i2r线 50 10v 500vu3 u2 u线 9500v又u4 380v由得n3 n4 25 1 1 为什么要采用高压输电 无论从减小输电中的功率损失 还是从减小电压损失来看 都要求提高输电电压 减小输电电流 2 高压输电 电压关系 电功率关系 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 下列四个计算输电线损耗的式子中 不正确的是 a b c d a 2 某发电厂原来用11kv的交流电压输电 后来改用升压变压器将电压升高到220kv输电 输送的电功率都是p 若输电线路的电阻为r 则下列说法中正确的是 a 根据公式 提高电压后输电线上的电流降为原来的b 根据公式提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍c 根据公式p i2r 提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的d 根据公式提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍 ac 3 如图所示 理想变压器的原线圈接高电压 降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器 s原来闭合 且r1 r2 现将s断开 那么交流电压表的示数u 交流电流表的示数i和用电器r1上的功率p1的变化情况分别是 a u增大 i增大 p1增大b u增大 i减小 p1增大c u减小 i减小 p1减小d u减小 i增大 p1减小 b 4 用10kv高压输送电功率为100kw的交流电 在输电线上损失2 的电功率 输电线的总电阻为 若改用5kv电压输送100kw的交流电 输电线上损失的电功率为 kw 5 从甲地通过某输电线向乙地输送1 0 105kw电功率 如果