18-19第5章5电能的输送

1、18-19第5章5电能的输送知识脉络学习目标1 . 了解交变电流从发电站到用户的输 电过程.2 .知道远距离输电时决定电能损失的 因素，了解高压输电的原因.(重点) 3.知道远距离输电线路的基本构成， 能够对简单的远距离输电线路进行计 算.(难点)自主预习探新知知识梳理1降低输电损耗的两个途径1 .输送电能的基本要求(1)可靠：指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 一一电压和频率稳定.(3)经济：指输电线路建造和运行的费用低能损耗少._2 .降低输电损耗的两个途径要减少输电线路上的功率损失，由公式 P损=I2R线知，必须减小输电线电阻或减 小输电电流.(1)要减小电阻

2、，从R=J看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面出，但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体.(2)从公式P=IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提 高输电电压.前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法.3 .高压输电(1)现代远距离输电都采用高压输电.目前我国远距离送电采用的电压有110kV,220 kV,330 kV,输电干线已采用500 kV,西北电网甚至达到750 kV.(2)高压输电并不是越高越好.电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多.实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离

3、、技术和经济等要求选择合适的 电压.【二】电网供电1 .远距离输电基本原理在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压 器降到所需的电压.2 .电网通过网状的输电线、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.3 .电网输电的优点降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益.(2)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量.(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高.基础自测1 .思考判断仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少.(，)(2)在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导

4、线时，越粗的导线损失的电压越小.(，)(3)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电.(X)(4)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于 发电机输出的电压.(，)(5)远距离输电时，假设升压变压器匝数比为 1 ： n,降压变压器匝数比为n： 1, 那么升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.(X)2 .中央电视台？焦点访谈？多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重， 其中客观原因是电网陈旧老化.近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损 耗而降低电费价格，可采取的措施有()A、提高输送功率B、减小输电导线的长度C、提高输电的电压D、减小输电导线的横

5、截面积【解析】为减少远距离输电的损耗，可以提高输电的电压，故 C项正确；提高输送功率不能减少远距离输电的损耗， 减小输电导线的长度的方法不可取，减小输电导线的横截面积反而会增大损耗，故 A、B、D错误.【答案】C3 .远距离输电中，当输送的电功率为 P,输送电压为U时，输电线上损失的电,_, _ ., AP ，,功率为AP,假设输送的电功率增加为4P,而输电线中损失的电功率减为 彳，(输电线电阻不变)那么输电电压应增为()【导学号：57272124】A、32U B、16U C、8UD、4UP 21 4P 2 ，【解析】根据题意知：*= U r, -AP= 1 r得U =8U.【答案】C合作探究

6、攻重难输电线上电压和功率损失的计算1 .输电线上的电功率损失珥上白一把 才精,我(1)原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失.c U矣(2)计算式：P线=I2R线；P线=IU线；P线=q-.R线2 .输电线上的电压损失假设用U表示输电线始端电压，U表示输电线末端电压，那么 U线 = U U 或U线=IR线.3 .电压损失与输电电压的关系如果远距离输电的电功率P不变，输电电压为U,输电导线电阻为R线，那么输P2电导线上发热损失的功率P损=I2R线 =R线，因此输电电压假设提高到nU,那 么P损将减为原来的n2.注意交流输电时，导线不但有电阻，还有线路的电感、电容

7、产生的感抗和容 抗，但高中阶段计算中，可将输电线看作纯电阻电路，不再考虑感抗和容抗对交 流电路的影响.中国已投产运行的1 000 kV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 500 kV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 1 000 kV 特高压输电，不考虑其他因素的影响.那么（）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，一， 一，一，1C、输电线上降落的电压将变为原来的21D、输电线上损耗的电功率将变为原来的2P输【解析】根据输送电功率P输=U输I输及P输不变，可知，输电电流I输=一U输,当U输变为原来的2倍

8、时，I输变为原来的1,选项A错误；输电线上降U输21 洛的电压U降=1输R线8I输，所以，当输电电流变为原来的 万时，输电线上降洛1的电压也变为原来的2,选项B错误，C正确；输电线上损耗的电功率P损=I2R1线8隐，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的 4,选项D错误.【答案】 C某变电站用220 V的电压输电,导线上损失的功率为输送功率的20%.假设要使导线上损失的功率降为输送功率的5%,那么输电电压应为多少？【解析】设输送功率为P,输电电压Ui = 220 V时，损失功率APi = 20%P又因为APi = I2R线,I1 = jPUiP2r 斛行AP1 = R线现要求AP2 = 5%P,

9、线同理AP2 =一Wi 20%因此可得茎=酝U2十所以 U2 = 2Ui = 440 V.【答案】440 V计算输电线上功率损失的两种方法计算输电线上损失的功率时，要注意区分两个电压：输电电压（输电线始端的电 压）U和输电线上的损失电压 AU.AU2（1用损=AUI = -R-, AU是输电线两端的电压，即输电线上损失的电压.（2用损=R, U是指输送电压，即从发电站发出后，经过变压器升高后的电压.针对训练1.远距离输电，输电功率一定，当输电电压为 U0时，输电线上的电流为I。，损失的电功率为P0.那么当输电电压提高为2U。时（）A、由I=R得，输电线上的电流变为2I0P10b、由i=up得，

10、输电线上的电流变为2-U2m 工人,C、由P =得，输电线上损失的电功率为 4P- RD、由P=IU得，输电线上损失的电功率为2P-【解析】设输电线的电阻为 R,当输电线上的电流为I-时，损失的电功率为P I0P-=I0R当输电电压提图为2U-时，由I=u可知输电线上的电流变为2,输电线 I0 2_ P- 、，.一一上损失的电功率为P损=2 R=，应选项B正确.【答案】 B远距离输电1 .远距离输电的几个基本关系式图 5-5-1(1)功率关系：P1=P2, P2=Ps；+P3, P3=P4.电压关系：除n2, u2=u统+U3,n3.m、，一 Ii n2 . . I3 n4璃上投二件(4)输电

11、电流:1线=豆=U；U 线 U2U3电流关系：匕=|线=匕，-=-*U3 n3(5)输电导线上损耗的电功率2 U：P 损=P2 P3= I 线R 线= U 线 I 线.R线(6)输电导线上的电压损失U 线=I 线 R线=U2 U3.2 .两个联系,*一Ui ni线圈1(匝数为ni)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是:q= n；Jni = I2n2,Pi = P2.(2)线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是：5=五，13n3= Mm,P3=P4.发电机的输出电压为220 V,输出功率为44 kW,每条输电线的电阻为0.20求：(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少

12、？如果发电站先用变压比为1 ： 10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线 路后经10 ： 1的降压变压器将电压降低后供给用户，那么用户得到的电压和电功 率各是多少？思路点拨：画出输电线路简图标注两个变压器的匝数、输入 及输出电压、电流、功率等寻找突 破口【解析】(1)输电线上的电流Ir= p- = 442000 A = 200 A损失的电压损失的功率Ur= IrR= 2X0.2X 200 V= 80 VPr= UrIR= 80 X 200 W= 16 kW故用户得到的电压U用户=U Ur= 140 V用户得到的功率为P用户=PPr= 28 kW.(2)升压变压器的匝数比n1 : n2=1 ：

13、 10输入电压U1 = 220 V因此，升压变压器的输出电压 U2=n2U1 = 2 200 VP 44 000输电线上的电流Ir =U7= 2 200 A = 20 A损失的电压 Ur =Ir R= 2X0.2X 20 V=8 V损失的功率 PR =UR IR =8X20 W= 160 W因此，降压变压器的输入电压 U3=U2 UR =2 192 V降压变压器的匝数比n3 : n4=10 ： 1一一.一、n4所以用尸得到的电压 U4=-U3 = 219.2 Vn3用户得到的功率P用户=PPr =43.84 kW.【答案】(1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW处理

14、远距离输电的方法技巧(1)画好一张图远距离输电示意图(2)抓住电两端 发电站和用户(3)分析一条线一一输电线(4)研究两次变一一升压变压器升压和降压变压器降压(5)区分三个量输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)针对训练2.输送4.0X106 W的电能，假设发电机输出电压为 2 000 V,选用变压器升压 后应用横截面积为4.25 cm2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功 率为5.0X105 W.假设铜的电阻率p= 1.7X10 8 Q ,中求：(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；在用户方使用降压变压器，具原线圈两端的电压为多大.【导学号：57272125】【解

15、析】(1)由P=I2R得I=R,式中P为线路损耗功率，R为线路总电阻, 两条导线总电阻 R= LT= 蔗，S S8 4X 105X2那么 R=1.7X 10-8X4 Q= 32 Q4.25X 10- 4所以 I=、/R=125 A因为P输入=P输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为U2 = P2= 3.2X 104 V,ni Ui 1故益=&=16.（2）设U 2为降压变压器原线圈两端的电压，那么 U 2=U2IR = 2.8X104 V.【答案】 （1）1 ： 16 （2）2.8X104 V当堂达标周双基1 .关于电能输送的以下分析，正确的选项是（）U2八A、由公式P = 3,输电电压越局

16、，输电线上功率损失越少 RU2八b、由公式p=m知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少 RC、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一 . _ u U 【解析】 输电线上损失的功率P损=i2r线=,U损指输电线上的分压，而不R是输电电压，选项C正确.【答案】 C2 .某用电器离供电电源的距离为I,线路上的电流为I.假设要求线路上的电压降 不超过U.输电导线的电阻率为p,那么该输电导线的横截面积的最小值是（）A 包1B |2C2IID2U1A. UB、1 PC. UD. I P【解析】因为导线的总长度为2I,所以电压降U

17、 = IR=I 解得S=需l!应【答案】C3 .（多项选择）某小型水电站的电能输送示意图如图 5-5-2所示，发电机的输出电 压为200 V,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为 n1、n2.降压 变压器原、副线圈匝数分别为 n3、n4（变压器均为理想变压器）.要使额定电压为 220 V的用电器正常工作，那么（）图 5-5-2n2n3B.n2-vn1n3n4C、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【解析】 由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器U2 n2 U3 n3的输入功率.p出一p损=p入，故d正确；

18、日1=方，口4=n4,因为ui=20o vU3=U2U 线，故而n；,选项 B、C错误,A 正确.【答案】AD4 .如图5-5-3所示为远距离交流输电的简化电品&图.发电厂的输出电压是 U, 用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是Ii,其末端间的电压为Ui.在输电线与用户间连有一理想变压器， 流入用户端的电流为I2,那么（）图 5-5-3、,IiUiA、用户端的电压为*B、输电线上的电压降为UC、理想变压器的输入功率为12rD、输电线路上损失的电功率为IiU【解析】 理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2,那么IiUi有IiUi = U2|2, U2 = F,选项A正确；输电线上的电压降为 AU = Iir,或者AU =U Ui,选项B错误；理想变压器的输入功率为 P=IiUi,选项C错误；输电线路上损失的电功率为 AP= I2r,选项D错误.【答案】