电能的输送内有习题例题PPT课件

1、高中物理 选修3-2 第二章 5 5. . 电能的输送电能的输送物理组 马合沙提第1页/共40页其其他他形形式式的的能能量量发发电电站站把各种把各种热能核能风能水流能太阳能化学能比如：比如：转化为转化为电能电能再再输输送送给给学学校校工工厂厂普通普通用户用户思考与讨论电能在从发电站传输给用户电能在从发电站传输给用户的过程中要考虑什么问题？的过程中要考虑什么问题？要注意什么？要注意什么？第2页/共40页 发电的地方发电的地方：为了合理的：为了合理的利用能源利用能源和和保护环境保护环境, ,发发电站要建在靠近这些能源的地方（一般离城市较远）电站要建在靠近这些能源的地方（一般离城市较远）. .用电的

2、地方用电的地方却很多，却很多，有的地方离发电站很远有的地方离发电站很远, ,因因此需要把电能输送到远方此需要把电能输送到远方, ,这就涉及电能的输送问这就涉及电能的输送问题题远远距距离离第3页/共40页电站站址电站站址 用户用户(负载负载)远距离远距离能源丰富能源丰富有利开发有利开发能源缺乏能源缺乏用电量大用电量大第4页/共40页输送电能的输送电能的基本要求基本要求：可靠：可靠：是指保证是指保证供电线路可靠供电线路可靠地工作，少有故障和地工作，少有故障和停电停电。保质：保质：就是就是保证保证电能的电能的质量质量，即，即电压和频率稳定电压和频率稳定。经济：经济：是指输电线路建造，运行的是指输电线

3、路建造，运行的费用低费用低，损耗小，损耗小， 电价要低。电价要低。一、电能的输送一、电能的输送可靠可靠保质保质经济经济第5页/共40页远距离大功率输送电面临的问题是什么？远距离大功率输送电面临的问题是什么？ 电流流过电流流过输电导线输电导线时，由于时，由于电流的热效电流的热效应应，必然有一部分，必然有一部分电能转化成热能电能转化成热能而损失掉。而损失掉。 怎样计算怎样计算输电线路输电线路损失的功损失的功率？率？如何降低输电损耗？如何降低输电损耗？UP设输电电流为设输电电流为I I，输电线的电阻为输电线的电阻为r r，则功率损失为则功率损失为: : P=IP=I2 2r r第6页/共40页二、降

4、低输电损耗的两个途径二、降低输电损耗的两个途径减少输电线路上的发热损失的减少输电线路上的发热损失的功率功率减少输电线路上的发热损失的减少输电线路上的发热损失的电压电压UP第7页/共40页1 . 为什么输电线上有电能损失为什么输电线上有电能损失?由于输电线长，电阻大，当电流通过由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生输电线时，产生热量热量Q，损失一部分电，损失一部分电能，同时损失一部分电压能，同时损失一部分电压.一、输电线上的功率损失一、输电线上的功率损失第8页/共40页(1)减小导线电阻减小导线电阻2 . 如何减少电能损失如何减少电能损失?RIP2损(2)减小输电线中的电流减小输电线中的

5、电流Srr r=UI =第9页/共40页SLRr由电阻定律知由电阻定律知(1)减小导线电阻减小导线电阻减小材料的电阻率减小材料的电阻率.银的电阻率最小银的电阻率最小,但价格昂贵但价格昂贵, 目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.减小输电线的长度减小输电线的长度L不可行不可行,因为要保证输电距离因为要保证输电距离.3 3 可适当增大横截面积可适当增大横截面积. .太粗不可能太粗不可能,既不经济又架既不经济又架设困难设困难.不采用这个方法：减小导线电阻。不采用这个方法：减小导线电阻。第10页/共40页(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流1.如何减小输电线路中的

6、电流呢如何减小输电线路中的电流呢?U输出IP在输出功率一在输出功率一定的条件下定的条件下要想减小要想减小电流电流必须要提高电必须要提高电压压U降低输电损耗的两个途径之一：降低输电损耗的两个途径之一：减少输电线路上减少输电线路上的发热损失的的发热损失的功率功率中两个方法中只有第二个方法：中两个方法中只有第二个方法：减小电流比较有效。而要减小电流必须要采用高压电。减小电流比较有效。而要减小电流必须要采用高压电。第11页/共40页降低输电损耗的两个途径降低输电损耗的两个途径减少输电线路上的发热损失的减少输电线路上的发热损失的功率功率减少输电线路上的发热损失的减少输电线路上的发热损失的电压电压UP第1

7、2页/共40页1 . 为什么输电线上有为什么输电线上有电压电压损失损失?由于输电线有由于输电线有电阻电阻，当电流通过输电，当电流通过输电线时，输电线上有一部分线时，输电线上有一部分电压损耗电压损耗.二、输电线上的二、输电线上的电压电压损失损失第13页/共40页(1)减小导线电阻减小导线电阻2 . 如何减少电压损失如何减少电压损失?电线损IRU(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流Srr r=UI =欧姆定律方法与途径一：减小功率损失是一样，最后结论：要采用高压电。第14页/共40页是不是输电电压越高越好是不是输电电压越高越好?电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设电压越高，对输电线路

8、和变压器的要求越高，建设费用越高。还有对电线绝缘的要求就越高，不经济。费用越高。还有对电线绝缘的要求就越高，不经济。我国常用的远距离输电采用的电压有我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网达到的超高压，西北电网达到750kV。思思考考降低输电损耗的两个途径降低输电损耗的两个途径减少损失的减少损失的功率功率减少损失的减少损失的电压电压都需要采用高压输电都需要采用高压输电。所以要综合考虑各种因素。所以要综合考虑各种因素。第15页/共40页 从公式分析哪种途径对于降低从公式分析哪种途径对于降低输电线路的损耗更有

9、效？输电线路的损耗更有效？ 由由 可知，在输电电流一定的情况下，线路可知，在输电电流一定的情况下，线路电阻电阻减为原来的减为原来的一半一半，线路损耗的功率减为原来的，线路损耗的功率减为原来的一半一半。rIP2 在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由 可知：线路中可知：线路中电流电流减为原来的减为原来的一半一半，而损耗的功率减为原来，而损耗的功率减为原来的的四分之一四分之一。PIU采用采用高压输电高压输电是减小输电线上功是减小输电线上功率损失的率损失的最有效最有效、最经济最经济的措施的措施 2()PPrU拓展知识拓展知识第16页/共40页计算用户得到的功

10、率计算用户得到的功率P?在保证用户的电功率的前提下在保证用户的电功率的前提下,怎样才怎样才能减小输电电流能减小输电电流?输送输送输送输送输送输送IUP 损输送用户PPP- - 拓展知识拓展知识第17页/共40页练习：练习： 输送输送10kw的电功率，采用的电功率，采用400V的的电压输电，输电线的总电阻为电压输电，输电线的总电阻为10，求，求(1)输电线中的电流输电线中的电流?输电线中损失的电压输电线中损失的电压?用户得到的电压用户得到的电压?(1)25A 250V 150V(2)6250W 3750W(2)输电线损失的功率输电线损失的功率?用户得到的功率用户得到的功率?(3)如果采用如果采用

11、4000V电压输电，输电线损失电压输电，输电线损失的功率的功率?用户得到的功率用户得到的功率?(3) 62.5W 9937.5W提高输电电压提高输电电压, 是减少电能损失的最有效的办法是减少电能损失的最有效的办法第18页/共40页交流高压输电的基本环节交流高压输电的基本环节 发电站发电站升压变压器升压变压器高压输电线高压输电线降压变压器降压变压器用户用户第19页/共40页升压变压器升压变压器第20页/共40页三、远距离高压输电过程示意图三、远距离高压输电过程示意图第21页/共40页发发电电机机升压变压器升压变压器高压输电线路高压输电线路降压变压器降压变压器 用电器 交流高压输电基本环节示意图交

12、流高压输电基本环节示意图 第22页/共40页二、远距离输电原理图二、远距离输电原理图功率关系：功率关系：P1=P2，P3=P4，P2=P损失损失+P3U3I2 n1P3U U发发电电站站第23页/共40页 在高压输电三个回路中，各部分的功率、电在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？压和电流关系如何？探究与交流：探究与交流：电压关系：电压关系：电流关系：电流关系：2121nnUU 4343nnUU 23UUU 输电回路中U3I2 n1P3U U3线234431221,IIIInnIInnIIr第24页/共40页四、电网供电四、电网供电 采用电网供电的优点：采用电网供电的优点：

13、可以在能源产地使用大容量发电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。供需平衡，保障供电质量。第25页/共40页输送电路的计算步骤(1)画出供电画出供电示意图示意图(2)以变压器铁心为界以变压器铁心为界,分出各个分出各个回路回路,各回路各回路可独立运用欧姆定可独立运用欧姆定律分析律分析.(3)各回路间各回路间通过线圈匝数比与电通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系压比和电流比的关系,总功率不总功率

14、不变等联系变等联系.第26页/共40页课后作业：课后作业：教材P 页的练习：第 ，第 题第27页/共40页1.发电厂发电机的输出电压为发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂发电厂至学校的输电线电阻为至学校的输电线电阻为R,通过导线的通过导线的电流为电流为I,学校输入电压为学校输入电压为U2,下列下列4个计个计算输电线损耗的功率式子中，不正确算输电线损耗的功率式子中，不正确的是的是( ) A、 B、 C、 D、21UR212()UUR-2I R12()I UU-课堂练习课堂练习A第28页/共40页2、一小型发电站通过升压、一小型发电站通过升压,降压变压器降压变压器把电能输给用户把电能输给用户.已知

15、发电机的输出功率是已知发电机的输出功率是500kW,端电压为端电压为500V,升压变压器原、副线升压变压器原、副线圈的匝数比为圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电两变压器间输电线的总电阻为阻为1.5,降压变压器的输出电压为降压变压器的输出电压为220V,不不计变压器的损耗计变压器的损耗.求：求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；升压变压器的副线圈两端电压；(2)输电导线上的功率损失；输电导线上的功率损失；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；降压变压器原、副线圈的匝数比；(4)用户得到的功率。用户得到的功率。440kW2500V60kW10:1课堂练习课堂练习第29页/共40页3、某交流发

16、电机输出功率为、某交流发电机输出功率为5105 W，输出电压为输出电压为1.0103 V，假如输电线的总电，假如输电线的总电阻阻10，在输电线上损失的电功率等于输，在输电线上损失的电功率等于输电功率的电功率的5%，用户使用电压，用户使用电压380 V(1)画出输电线路的示意图画出输电线路的示意图(标明各部分的标明各部分的符号符号)14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器第30页/共40页14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器(2)

17、所用升压和降压变压器的原、副线圈的所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少匝数比是多少?(使用的是理想变压器使用的是理想变压器)1:10 25:14、某交流发电机输出功率为、某交流发电机输出功率为5105 W，输出电压为输出电压为1.0103 V，假如输电线的总，假如输电线的总电阻电阻10，在输电线上损失的电功率等于，在输电线上损失的电功率等于输电功率的输电功率的5%，用户使用电压，用户使用电压380 V第31页/共40页5、学校有一台应急备用发电机、学校有一台应急备用发电机,内阻为内阻为r=1, 升压变压器匝数比为升压变压器匝数比为1:4,降压变压器降压变压器的匝数比为的匝数比为4:1

18、,输电线的总电阻为输电线的总电阻为R=4,全全校校22个教室个教室,每个教室用每个教室用“220V,40W”的灯的灯6盏盏,要求所有灯都正常发光要求所有灯都正常发光,则：则：(1)发电机的输出功率多大？发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？发电机的电动势多大？(3)输电线上损耗的电功率多大？输电线上损耗的电功率多大？ 练习练习第32页/共40页6、在远距离输电时、在远距离输电时,要考虑尽量减少要考虑尽量减少输电线上的功率损失输电线上的功率损失.有一个坑口电站有一个坑口电站,输输送的电功率为送的电功率为P=500kW,当使用当使用U=5kV的的电压输电时电压输电时,测得安装在输电线路起

19、点和终测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度度.求：求：(1)这时的输电效率这时的输电效率和输电线的总电和输电线的总电阻阻r?(2)若想使输电效率提高到若想使输电效率提高到98%,又不改又不改变输电线变输电线,那么电站应使用多高的电压向外那么电站应使用多高的电压向外输电输电? 第33页/共40页 7 7在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是损失，可采用的最佳方法是 （ ） A A使输电线粗一些。使输电线粗一些。 B B减短输电线长度。减短输电线长度。 C C减少通电时间。减少通电时间。 D D采用高压输电。采用高压输电。D课堂练习：课堂练习：第34页/共40页 8 8远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的提高到原来的n n倍，则下列说法中正确的是（倍，则下列说法中正确的是（ ） A A输电线上的电流变