高二物理选修3-2 5-5电能的输送

5.5电能的输送,第五章交变电流,课堂引入,为了合理利用能源，发电厂要建在靠近能源的地方，而用电的地方却分布很广，大部分地方离发电厂很远，故需要把电能输送到很远的地方远距离输电。而在远距离输电中，面临的就是如何输送电能？如何减少损耗节约电能？等问题。,输送电能的基本要求：可靠、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：是指保证电能的质量,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,【远距离输电面临的问题】,“西电东送”，我国东西部距离远达数千公里，输电线上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗,输电线上的功率损失,输电线上的电压损失,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，同时输电线上有电压降，故又损失一部分电压.,一、输电线上的功率损失,(1)减小导线电阻,2、如何减少电能损失?,(2)减小输电线中的电流,由电阻定律知,(1)减小导线电阻,减小材料的电阻率.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.,减小输电线的长度L不可行,因为要保证输电距离.,增加导线的横截面积.可适当增大横截面积.太粗不可能,既不经济又架设困难.,方法,(2)减小输电线中的电流,思考与讨论,1.怎样计算输电线路损失的功率?,2.在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原来的1/100,线路上损失的功率减为原来的1/?在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的1/100,线路上损失的功率减为原来的1/?,(2)减小输电线中的电流,1/100,1/10000,3.哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?,4.怎样计算用户消耗的功率P?,5.在保证用户的电功率的前提下,怎样才能减小输电电流?,减小电流,二、输电线路上的电压损失,、电压损失：输电线路始端电压U跟末端电压U的差值，称为输电线路上的电压损失，UUU，如图所示：,U,U,U,2、造成电压损失的因素（1）输电线电阻造成电压损失UIr（2）输电线的感抗和容抗造成电压损失,以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失,不可行,高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失，但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不同的情况，选择合适的输电电压,实际生活中的远距离输电,我国目前采用的远距离输电方式：110kv220kv330kv500kv,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?,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?,(1)25A250V150V,(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?,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?,(1)25A250V150V,(2)6250W3750W,(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?,提高输电电压,是减少电能损失的最有效的办法,(3)62.5W9937.5W,交流高压输电的基本环节,发电站,升压变压器,高压输电线,降压变压器,用户,发电站升压变压器高压输电线降压变压器用电单位,远距离输电示意图,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,升压变压器,降压变压器,1、功率关系：,2、电压关系：,升压变压器：P1=P2,降压变压器：P3=P4,传输过程：P2=Pr+P3,升压变压器：,降压变压器：,传输过程：,升压变压器,降压变压器,3、电流关系：,传输过程：,降压变压器：,升压变压器：,4、输电导线上损耗的功率：,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式子中，不正确的是()A、B、C、D、,课堂练习,A,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.,通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区性的输电网络,这就是电网.,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1.5,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器的损耗.求：,(1)升压变压器的副线圈两端电压；(2)输电导线上的功率损失；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；(4)用户得到的功率。,440kW,2500V,60kW,10:1,课堂练习,3、某交流发电机输出功率为5105W，输出电压为1.0103V，假如输电线的总电阻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,(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的符号),(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),1:1025:1,3、某交流发电机输出功率为5105W，输出电压为1.0103V，假如输电线的总电阻10，在输