人教版选修32 　电能的输送 课件（33张）.ppt

5 5电能的输送 第五章交变电流 秦山核电站 内蒙古准格尔热电厂 达板城风力发电站 三峡水电站 1 电能输送的优点 2 输送电能的基本要求 可靠 是指保证供电线路可靠地工作 少有故障和停电 电能通过输电线就可以输送到远方 相对于煤炭 石油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说 方便和节约 是它突出的优点 保质 就是保证电能的质量 即电压和频率稳定 经济 是指输电线路建造和运行的费用低 电能损耗小 可靠 保质 经济 一 电能的输送 二 输电线上的功率损失 损失的功率 p i2r 减少功率损失 减小输电线的电阻 减小输电电流 1 如何减小输电线的电阻 1 减小材料的电阻率 2 减小输电线的长度l 3 增加导线的横截面积s 怎样计算输电线路损失的功率 r 用银 金最好 一般用铝或铜 怎样计算输电线路损失的功率 p i2r 2 在输电电流一定的情况下 如果线路的电阻减为原来的一半 线路上损失的功率减为原来的几分之一 在线路电阻一定的情况下 如果输电电流减为原来的一半 线路上损失的功率减为原来的几分之一 3 通过第2步的两项计算 你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效 减小输电电流 造成电压损失的因素 思考 在输电过程中 电源输送的电压是否全部加在用户上 输电线电阻造成电压损失 高中阶段计算中只考虑输电线电阻造成的电压损失 例1 某交流发电机的输出电压为220v 输出的电功率为4400w 发电机到用户的输电线的电阻为4 求 1 输电导线中的电流是多少 2 输电导线中损失的电压和电功率各是多少 3 用户得到的电压和电功率各是多少 1 i p u 4400 220 20 a 2 ur ir 20 4 80 v pr i2r 202 4 1600 w 3 u用 u ur 220 80 140 v p用 p pr 4400 1600 2800 w 例2 某交流发电机的输出电压为220v 输出的电功率为4400w 发电机到用户的输电线的电阻为4 求 如果有变压比为1 10的升压变压器升压后向用户输电 用户得到的实际电压和电功率又是多少 p1 4400 w u1 220 v u2 n2u1 n1 2200 v i2 p2 u2 p1 u2 4400 2200 2 a pr i22r 16 w u3 u2 ur 2200 i2r 2192 v p用 p1 pr 4400 16 4384 w u用 u4 n4u3 n3 219 2 v u1 u2 u3 u4 发电机 升压变压器 高压输电线路 降压变压器 用电器 交流高压输电基本环节示意图 二 远距离输电原理图 功率关系 p1 p2 p3 p4 p2 pr p3 电压关系 电流关系 四 典型例题例3 在电能输送过程中 若输送的电功率一定 则在输电线上损耗的功率 随输电线电阻的增大而增大 b 和输送电压的平方成正比 c 和输送电线上电压降的平方成正比 d 和输电线上电流强度的平方成正比 e 和输送电压的平方成反比 ur ir pr i2r i2 pr p2r u2 1 u2 pr i2r p u 2r ur2 r pr ur2 r ur2 acde 例4 远距离输电线路如图所示 若发电机的输出电压不变 则下列叙述中正确的是 a 升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关b 输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定c 当用户用电器总电阻减小时 输电线上损失的功率增大d 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 p1 p2 p3 p4 p2 pr p3 u1i1 i1 i2 p1 u2 p1n1 n2u1 i2 i3 n4i4 n3 c u2 ur u3 pr i22r i1 i2n2 n1 i2 例5 一台发电机端电压为5000v 输出功率104kw 向400km外的用户输电 输电线的电阻率 1 7 10 8 m 横截面积s 0 85cm2 输电导线上的电功率损失要求不超过输出功率的4 则在输电时 电压应升高到多少伏 所用的升压变压器的原 副线圈匝数比是多少 r线 2l s 1 7 10 8 8 105 0 85 10 4 160 u1 5000 v p1 107 w pr i22r 0 04p1 4 105 w i22 pr r 4 105 160 i2 2 102 4 50 a u2 p2 i2 p1 i2 107 50 2 105 v n1 n2 u1 u2 5 103 2 105 1 40 若用户电压为220v 则降压变压器的原 副线圈匝数比是多少 u3 u2 ur ur i2r 8000 v u3 u2 ur 200000 8000 192000 v n3 n4 u3 u4 192000 220 96 103 11 10 某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电 当发电厂输出的功率为p0时 额定电压为u的用电设备消耗的功率为p1 若发电厂电一台升压变压器t1先把电压升高 仍通过原来的输电线供电 到达用电设备所在地 再通过一台降压变压器t2把电压降到用电设备的额定电压 供用电设备使用 如图所示 这样改动后 当发电厂输出的功率仍为p0 用电设备可获得的功率增至p2 试求所用升压变压器t1的原线圈与副线圈的匝数比n1 n2以及降压变压器t2的原线圈与副线圈的匝数比n1 n2各为多少 1 不使用变压器 pr p0 p1 i2r p0 u1 2r 2 使用变压器 i4 i3 n1 n2 u1 u2 u1 u u1 u2 p r p0 p2 i22r p0 u2 2r p0 p1 p0 p2 i2r i32r i2 p1 i2r p2 i42r i2 p1 r p1i42 p2 6 有一条河流 河水流量为4m3 s 落差为5m 现利用它来发电 使用的发电机总效率为50 发电机输出电压为350v 输电线的电阻为4 允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5 而用户所需要电压为220v 求所用的升压 降压变压器上原 副线圈的匝数比 g 9 8m s2 线路上损耗的功率为pr 4900w pr i22r 电流为i2 35a 线路上的电压为ur i2r 140v u2 p2 i2 2800v n1 n2 u1 u2 350 2800 1 8 u3 u2 ur 2660v u4 220v n3 n4 u3 u4 2660 220 12 1 机械功率p mgh t 1000 4 9 8 5 1 96 105w 发电机的输出功率p1 0 5 p 9 8 104w 7 学校有一台应急备用发电机 内阻为r 1 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 4 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 发电机的输出功率多大 发电机的电动势多大 输电线上损耗的电功率多大 输电效率多大 4 若使用灯数减半并正常发光 则发电机的输出功率是否也减半 所有灯都正常工作的总功率为 p4 22 6 40 5280w 用电器总电流为 输电线上的电流 降压变压器上 u3 4u4 880v 输电线上的电压损失为 ur irr 24v 因此升压变压器的输出电压为u2 ur u3 904v 输入电压为u1 u2 4 226v 输入电流为i1 4i2 24a 所以发电机输出功率为p出 u1i1 5424w 发电机的电动势e u1 i1r 250v 输电线上损耗的电功率pr ir2r 144w 输电效率 p4 p1 5280 5424 97 3 4 p 4 22 3 40 2640w i 4 2640 220 12 i 2 i 4 4 3 a pr i r2r 144 4 36 w p1 p 4 p r 2640 36 2676 w p1 2 12 发电站发电机端电压u 5000sin314tv 输出功率5000kw 远距离输电线的电阻为80 输电线上功率损耗要求不超过总功率的4 则 1 所用升压变压器的原 副线圈匝数比多大 2 到达用户区使用匝数比为192 1的降压变压器 对负载电阻为10 的用电器供电 最多可接这样的用电器几个 1 u1 5000v pr i22r 0 04p1 2 105w p1 5 106w i2 50 a i1 p1 u1 103 n1 n2 i2 i1 50 1000 1 20 2 u2 n2u1 n1 105 u3 u2 ur 105 50 80 96 103 v i4 n3i3 n4 192 50 9600 a r用 u4 i4 500 9600 10 n n 192 u4 n4u3 n3 96000 192 500v 1 当远距离高压输送一定电功率时 输电线上损耗的功率与电路中的 a 输送电压的平方成正比b 输送电压的平方成反比c 输电线中电流的平方成正比d 导线中电流的平方成反比 bc pr i2r p u 2r ur2 r 五 课后作业 2 关于减小远距离输电线上的功率损耗 下列说法正确的是 a 由功率p u2 r 应降低输电电压 增大导线电阻b 由p iu 应低电压小电流输电c 由p i2r 应减小导线电阻或减小输电电流d 上述说法均不对 c 3 用电器电阻值为r距交变电源l 输电线电流为i 电阻率为 要求输电线上电压降不超过u 则输电线截面积最小值为 a l rb 2 li uc u lid 2ul i r 2l s u ir 2l s u i r 2l s s 2 li u b 4 发电厂输出功率为9900kw 输电线电阻为2 分别用18kv和110kv的高压输电 则导线上损失的功率分别为 pr i2r p2r u2 9900 18 2 2 605000 w 605000 w pr i2r p2r u2 9900 110 2 2 16200 w 16200 w 5 变压器接入某输电电路中 现以相同的输入电压u 不同的输出电压输送相同的电功率p 输电线电阻为r 当副线圈与原线圈匝数比为k时 输电线线路上损耗的功率为 当匝数比为nk时 线路上损耗的功率为原来的 倍 u2 n2u n1 ku pr i22r i2 i2 p u2 p ku pr i22r p2r k2u2 u 2 n 2u n 1 nku p2r k2u2 i 2 p u 2 p nku p r i 22r p2r n2k2u2 1 n2 6 有一条河流 河水流量为4m3 s 落差为5m 现利用它来发电 使用的发电机总效率为50 发电机输出电压为350v 输电线的电阻为4 允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5 而用户所需要电压为220v 求所用的升压 降压变压器上原 副线圈的匝数比 g 9 8m s2 线路上损耗的功率为pr 4900w pr i22r 电流为i2 35a 线路上的电压为ur i2r 140v u2 p2 i2 2800v n1 n2 u1 u2 350 2800 1 8 u3 u2 ur 2660v u4 220v n3 n4 u3 u4 2660 220 12 1 机械功率p mgh t 1000 4 9 8 5 1 96 105w 发电机的输出功率p1 0 5 p 9 8 104w 7 学校有一台应急备用发电机 内阻为r 1 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 4 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 发电机的输出功率多大 发电机的电动势多大 输电线上损耗的电功率多大 输电效率多大 4 若使用灯数减半并正常发光 则发电机的输出功率是否也减半 所有灯都正常工作的总功率为 p4 22 6 40 5280w 用电器总电流为 输电线上的电流 降压变压器上 u3 4u4 880v 输电线上的电压损失为 ur irr 24v 因此升压变压器的输出电压为u2 ur u3 904v 输入电压为u1 u2 4 226v 输入电流为i1 4i2 24a 所以发电机输出功率为p出 u1i1 5424w 发电机的电动势e u1 i1r 250v 输电线上损耗的电功率pr ir2r 144w 输电效率 p4 p1 5280 5424 97 3 4 p 4 22 3 40 2640w i 4 2640 220 12 i 2 i 4 4 3 a pr i r2r 144 4 36 w p1 p 4 p r 2640 36 2676 w p1 2 8 一电站向某地输送一定功率的电能 输电线上损失的功率为100kw 若把输送电压提高为原来的10倍 同时将输电线的直径减为原来的一半 则输电线上损失的电功率为多少瓦 pr i2r 105 w p r i 2r r 4r r l s 1 s i i 10 p r 4pr 100 p r 4 103 w 9 有一理想变压器 原 副线圈的匝数比为100 原线圈所加电压为23kv副线圈通过总电阻为2 的供电导线向用户供电 用户用电器得的电压是220v 求供电导线上损耗的功率 u1 23 103 v u2 n2u1 n1 230 v u1 u2 u用 220 v ur u2 u用 10 v pr u2r r 102 2 50 w 11 如图所示 一小型发电站通过升压 降压变压器把电能输送给用户 已知发电机的输出功率为500kw 端电压为500v 升压变压器b1的原副线圈的匝数比为1 5 两变压器间输电导线的总电阻为1 5 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b1