第十章学案49变压器远距离输电

1、学案4 9变压器远距离输电i果前双基回扌D |以題挖点二回扣慨念规律和方法一、概念规律题组1. 理想变压器的原、副线圈匝数比nz : n10 : 1,原线圈两端接通交流电源，则（）A. 原、副线圈中电流频率之比fi : fz = 10 : 1 B.原、副线圈两端电压之比为U】:Uc =10 : 1 C.原、副线圈内交变电流之比Ii : 1=1 : 10 D.变压器输入和输出功率之 比 Pi : Pz = 10 : 12. 远距离输电时，在输送电功率不变的条件下（）A.只有增大导线的电阻，才能减 小电流，提高输电效率B. 提高输电电压，能减小电流，提高输电效率C. 提高输电电圧势必增大输电导线上

2、的能量损耗D.提高输电电圧势必增大输电导线上的电流图13. 如图1所示，理想变圧器原、副线圈匝数之比为20 : 1,原线圈接正弦交流电源, 副线圈接入“220 V, 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，贝畀）.电流表的示数为32220 AB一 .电源输出功率为1 200 WC.电流表的示数为3220 AD原线圈端电压为11 V二、思想方法题组4. 某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为P。，输电电圧为U,输电 导线的总电阻为R.则下列说法正确的是（）A. 输电线上的电流I=URB.输电线上的电流I = PoUC.输电线上损失的功率P=（PcU）:RM R图25. 如图2所示，理想变

3、压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L】和止，输 电线等效电阻为R.开始时，开关S断开.当S接通时，以下说法中正确的是（）A. 副线圈两端M、N的输出电压减小B. 副线圈输电线等效电阻R上的电圧増大C. 通过灯泡Li的电流减小D. 原线圈中的电流增大讲练结合，突破更点、热点和难点电压关系U1一、理想变压器原、副线圈基本量的关系基 本 关 系1功率关系P A=P 出与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系只有一个副线圈时，Iil2 = n2m；多个副线圈时，由输入功 率和输出功率相等确定电流关系A2频率关系原、副线圈中交流电的频率相等制约关系电压副线圈的电压5由原线圈的电压U】和匝数比决定

4、 功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率厂决定电流原线圈的电流:】由副线圈的电流厂和匝数比决定【例1（2011 广东 19）图3 （a）左侧的调压装置可视为理想变圧器，负载电路中R=55 Q,、为理想电流表和理想电压表，若原线圈接入如图3（b）所示的正弦交变电 压，电压表的示数为110 V,下列表述正确的是（）（a）（b）图3A. 电流表的示数为2 AB. 原、副线圈匝数比为1： 2 C.电圧表的示数为电压的有效值D. 原线圈中交变电压的频率为100 HZ规范思维二、变压器的动态分析问题此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电圧（5、U:）、电流（I】、 12）.输入功率、

5、输出功率随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各 物理量随负载电阻变化而变化的情况.根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的 相互制约关系，这是处理此类问题的关键.动态分析问题的思路程序可表示为：! 场H,3j胡卩巧76）汀; 耳飞 &二畅“ I 転 1:I 抉定 2 決定、2 - Pl =p,:巴【例2】如图4所示，T为理想变圧器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S闭合时图4A. 交流电压表Vi和的示数一定都变小B. 交流电压表也的示数变小C. 交流电流表加、去和M的示数一定变大D. 只有的示数变大规范思维三、输电电路的基本分析iR仪

6、发 电ULT用站pP图51. 如图5所示，发电站的输出电功率为P,输出电压为U,用户得到的电功率为V ,电压为,则输电电流为I = P_ U = U-U R =UnR一2. 输电导线损失的电压：Un=U-U* =IR线.3. 输电导线上损失的电功率 p=p_p =I-R= (PU)2Ri=?Utt?2R .4. 减少电能损失的基本途径：根据公式AP = IzR= (P_ U)zR.可知有两个基本途 径：减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等；高压 输电，在输送功率一定的条件下，提高电压，减小输送电流.【例3】(2010 浙江理综 17)某水电站，用总电阻为2.5 Q的输

7、电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3XlOe kW,现用500 kV的电圧输电，则下列说法正确 的是()A. 输电线上输送的电流大小为2.0X105 A B.输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC. 若改用5 kV电圧输电，则输电线上损失的功率为9X103 kWD. 输电线上损失的功率为AP = Uc/r, U为输电电压，r为输电线的电阻规范思维四、远距离高压输电问题的分析)图6(1) 功率关系Pl=Pz, P3 = P4, Pc=P l4-P3(2) 电压、电流关系UU_ c = nin 二=工二I. 1, U?U_ 4 =4 = l4l3Uz = Uh + U3 12 =

8、 13=1 (3) 输电电流：I f5=P2U 2 = PaU 3 = U2-UgR（4）输电导线上损失的电功率P n = U n I 綾=I二枚R h= （PzU二）二R 线2. 关于远距离输电问题的处理思路常见问题有两类：一类是按发电机升圧一输电线一降压一用电器的顺序分析或按用电 器到发电机的顺序分析；还有一类常见的是从中间突破的题目，即由输电线上的功率损 失求出输电线上的电流，也就是流过升圧变压器副线圈和降圧变压器原线圈的电流，再由理 想变压器的工作原理推断发电和用电的问题.【例4】某小型发电站的发电机输出交流电圧为500 V,输出电功率为50 kW,如果 用电阻为3 Q的输电线向远处用

9、户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如， 耍求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%,则发电站要安装一个升压变压器，到 达用户前再用降圧变圧器变为220 V供用户使用，不考虑变圧器的能量损失，这两个 变圧器原、副线圈的匝数比各是多少？规范思维针对训练（2009 山东理综19）某小型水电站的电能输送示意图如图7所示，发 电机的输出电压为200 V,输电线总电阻为升压变压器原副线圈匝数分别为n】、m, 降圧变圧器原副线圈匝数分别为ns.m （变圧器均为理想变圧器）.耍使额定电圧为220V的用电器正常工作，贝9（图 7 nn inan 4B n二 n i3X10 kW,表明电能将在线路上损

10、耗完，则输电线上损失的功率为3 XlOe kW, C错：D项中输电线上损失的功率= U=/r, U应为输电线上损耗的电压， 而不是输电电压，D错.规范思维解此类题目，要注意公式中各量的一一对应，如输电线上功率损失AP = l2R=P;U一二R中，U为输送电压，AP = ?AU?: R中，AU为线路上损失的电压；对于本题还要考虑实际情况.例 4 200 V 2X104 W 1 : 10 497 : 224 解析 用500 V电压送电时示意图如图所示，输电线上的电流Io = P/Uo = 50X103/500 A=100 A用户荻得电压 Ui = UoIoR= (500-100X3) V=200

11、V;用户获得的电功率Pi = IoUi = 2 X IO4 W改用高压输送时，示意图如下图所示,=P /R要求 P = 0.6%P,即 P =50X103X0.6% W=300 W.输电电流V =300/3 A=10 A.发电站升压后输电电压U = PI = 50X105 10 V=5 000 V,升压变压器匝数比m/n： = Uo/U = 5OO/5 000 = 1/10.输电线上损失的电压U =1 R=10X3 V=30 V,降压变压器的输入电压U： = U-U = (5 000-30) V=4 970 V,降压变压器的匝数比n3n_ 4=UzU_ 3 = 4 970 220 = 497_

12、 22.规范思维分析此类问题，先画出输电线路图，然后以变压器为界，分成几个独立的闭合回路，应用串、并联电路 的特点及电功、电功率有关公式分析各个回路的电流、电压和功率关系.各独立回路之 间可通过变压器的nm = = UiU 2=Izh及功率P a=P *等联系起来.针对训练AD思想方法总结1. 对于理想变压器记住四点(1) 原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定.(2) 电压表、电流表的读数均为交流电的有效值.(3) 原、副线圏上交流电的周期与频率是相同的.(4) 原、副线圈的电压、电流与原、副线圏匝数有比例关系.2. 关于理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：负载电阻不变，原、副线圈的 电

13、压U】、U：不变，电流工】、1=,功率P】、P;随匝数比的变化而变化；匝数比不变， 原、副线圏的电压6、U:不变，电流：i、Ic,功率Pi、P:随负载电阻的变化而变化. 无论哪种情况，处理此类问题的关键是分淸变量和不变量，弄淸理想变压器中各物理量 之间的联系和相互制约关系.3. (1)求解远距离输电的关键是熟悉输电线路图，并画出示意图，把需要的物理量都 标在图中的相应位置上.(2) 分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系，待别注意升压变压 器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析 电压关系和功率关系.(3) 注意输电线路上的功率损失与电压损失

14、，知道升压变压器的副线圏与降压变压器的 原线圈上各量的不同.【课时效果检测】1. B 2.BD 3.CD 4.AC 5.AD6. D 设电路中通过A、B的电流分别为h、Ib有 Ia : lB = nc : m = l : 4故 Pa : Pb=I2aRI2e R=1 : 167. ABD 输电线中损失的功率=：二 R“=(Pe U)cPL_ S,可见，增加输电线 的横截面积或提高输送电压(即减小输电电流)，都可以减小输电线中的功率损失，选项 A、B正确：若输送电压一定时，输送的电功率越大，则输电电流越大，电能损失越大， 选项C错误；鬲压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济要求、距离远近等族种因

15、素，不是电压越高就 越好，选项D正确.8. (1)1 100 V (2)5 ： 1 (3)20 A 解析(1)根据Em=nBSco=V 1 100 2 V得输出电压的有效值为=Em2 = l 100 V(2) 电动机正常工作，U二= 220 V 根据UiUz =nm2 得mn= = 51(3) P 止= 2X11 kW=2.2X104 W根据 P x = P = 2.2X104 W,再根据 P 入= 51：_ 解得 Ii = 20 A 9 (1) q =WPghQ 67.1% (2) 192.3 天(3) 9 : 250 2.78 Q解析(1)电站的能量转化效率为：T =W nW k=W 仆 p VgH=W p gHQ代入数据解得：n =8 40X：L0xX3 600X1 0001.0X 103X4.51 X 10 nX10X100X100% = 67.1