5電能的輸送5電能的輸送1.電能輸送了解輸送電能的基本要求,了解交變電流從變電站到用戶的輸電過程。2.遠(yuǎn)距離輸電知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)輸電線上的電壓損失和功率損失與哪些因素有關(guān)及減小損失的方法,理解應(yīng)用高壓輸電的道理,知道遠(yuǎn)距離輸電線路的基本構(gòu)成,會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電線路進(jìn)行定量計(jì)算。1.電能輸送1231.輸送電能的基本要求

1231.輸送電能的基本要求1232.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)輸電線上的功率損失:ΔP=I2R,I為輸電電流,R為輸電線的電阻。(2)降低輸電損耗的兩個(gè)途徑:①減小輸電線的電阻:在輸電距離一定的情況下,為了減小電阻,應(yīng)當(dāng)選用電阻率小的金屬材料,還要盡可能增加導(dǎo)線的橫截面積。②減小輸電導(dǎo)線中的電流:為減小輸電電流,同時(shí)又要保證向用戶提供一定的電功率,就要提高輸電電壓。1232.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1233.電網(wǎng)供電(1)遠(yuǎn)距離輸電基本原理:在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓,然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,在用電區(qū)域通過降壓變壓器降到所需的電壓。(2)電網(wǎng):通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站,將許多電廠和廣大用戶連接起來,形成全國(guó)性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。(3)電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn):①降低一次能源的運(yùn)輸成本,獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。②減少斷電的風(fēng)險(xiǎn),調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡,保障供電的質(zhì)量。③合理調(diào)度電力,使電力的供應(yīng)更加可靠,質(zhì)量更高。1233.電網(wǎng)供電1231.采用高壓輸電的優(yōu)越性(1)減小輸電線電阻的局限性1231.采用高壓輸電的優(yōu)越性123(2)減小輸電線上功率損耗

所以,采用高壓輸電是減小輸電線上功率損耗最有效的途徑。(3)保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定。123(2)減小輸電線上功率損耗所以,采用高壓輸電是減小輸1232.輸電線上的電壓損失(1)電壓損失ΔU輸電導(dǎo)線有電阻,電流通過輸電導(dǎo)線時(shí),會(huì)在導(dǎo)線上產(chǎn)生電勢(shì)降落,致使輸電線路末端的電壓U'比起始端電壓U低,差值ΔU=U-U'稱為輸電線路上的電壓損失。1232.輸電線上的電壓損失123(2)造成電壓損失的原因①輸電線有電阻造成電壓損失。②輸電線的感抗和容抗造成電壓損失。注意:高中階段在計(jì)算中只考慮輸電線電阻所造成的電壓損失。(3)減小輸電線路上電壓損失的方法①減小輸電線路電阻用增大輸電導(dǎo)線橫截面積來減小電阻,對(duì)低壓照明電路有效,在高壓線路中,因容抗和感抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大,故這種方法對(duì)高壓輸電效果不佳。123(2)造成電壓損失的原因123②減小輸電電流I高壓輸電既能減小功率損失,也能減小電壓損失,但在實(shí)際輸送電能時(shí),還需綜合考慮各種因素,依照不同的情況,選擇合適的輸電電壓。123②減小輸電電流I高壓輸電既能減小功率損失,也能減小電1233.遠(yuǎn)距離高壓輸電電路分析(1)基本電路(如圖)(2)基本關(guān)系①電壓關(guān)系1233.遠(yuǎn)距離高壓輸電電路分析(2)基本關(guān)系123②電流關(guān)系③功率關(guān)系P1=P2,P3=P4,聯(lián)系式:P2=ΔP+P3。(3)區(qū)分幾個(gè)概念①輸電電壓、輸電線上損失的電壓與用戶得到的電壓在上圖中,輸電電壓是指U2,輸電線上損失的電壓是指ΔU,用戶得到的電壓是指U4,顯然輸電電流123②電流關(guān)系123②輸送功率、輸電線上損失的功率與用戶得到的功率在上圖中輸送功率是指P2(P1=P2),輸電線上損失的功率是指ΔP,P3=P4是用戶得到的功率,顯然P2=ΔP+P3,所以計(jì)算輸電線上損失的功率可以借助以下公式:123②輸送功率、輸電線上損失的功率與用戶得到的功率類型一類型二類型一

輸送電壓(功率)和損失電壓(功率)辨析【例題1】

(多選)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),輸送的電功率為P,輸送電壓為U,所用導(dǎo)線的電阻率為ρ,橫截面積為S,總長(zhǎng)度為l,輸電線損失的電功率為P',用戶得到的電功率為P用,則P'、P用的表達(dá)式正確的是(

)點(diǎn)撥:輸電線損失的電功率用戶得到的電功率P用=P-P'。類型一類型二類型一輸送電壓(功率)和損失電壓(功率)類型一類型二答案:BD類型一類型二答案:BD類型一類型二題后反思計(jì)算輸電導(dǎo)線上功率損失的四種方法1.P損=P-P',P為輸送的功率,P'為用戶得到的功率。2.P損=I2r,I為輸電導(dǎo)線中的電流,r為輸電導(dǎo)線的電阻。4.P損=UI,U為輸電導(dǎo)線上損失的電壓,I為輸電導(dǎo)線中的電流。觸類旁通例題1中輸電線上損失的電壓U'是多少?類型一類型二題后反思計(jì)算輸電導(dǎo)線上功率損失的四種方法4.P損類型一類型二類型二

遠(yuǎn)距離輸電問題的分析與計(jì)算【例題2】

發(fā)電機(jī)的端電壓為220V,輸出電功率為44kW,輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω,如果用原、副線圈匝數(shù)比為1∶10的升壓變壓器升壓,經(jīng)輸電線后,再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶,求用戶得到的電壓和功率。點(diǎn)撥:熟練掌握遠(yuǎn)距離輸電過程中的電壓關(guān)系、電流關(guān)系與功率關(guān)系是解決這類問題的關(guān)鍵。解析:如圖所示類型一類型二類型二遠(yuǎn)距離輸電問題的分析與計(jì)算類型一類型二

類型一類型二

類型一類型二降壓變壓器副線圈的輸出電流和電壓為用戶得到的功率為P4=I4U4=200×219.6

W=4.392×104

W。答案:219.6V

4.392×104W類型一類型二降壓變壓器副線圈的輸出電流和電壓為類型一類型二題后反思求解遠(yuǎn)距離輸電問題的一般思路(1)求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是熟悉輸電線路圖,并畫出示意圖,把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上。(2)分別在“三個(gè)回路”以及“兩個(gè)變壓器”上找各物理量的關(guān)系,特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路,在此回路中利用電路知識(shí)分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系。(3)在遠(yuǎn)距離輸電問題中,也要時(shí)刻注意能量守恒這一線索,即發(fā)電機(jī)的總功率應(yīng)等于線路上損失的熱功率和用戶得到的功率之和(在不考慮變壓器自身的能量損失的條件下)。類型一類型二題后反思求解遠(yuǎn)距離輸電問題的一般思路類型一類型二觸類旁通例題2中,若不經(jīng)過變壓器而直接送到用戶,則用戶得到的電壓和功率分別為多少?解析:若不采用高壓輸電,用220

V低壓直接供電時(shí),電路如圖所示。輸電線路上的電壓損失UR'=IR=200×0.2

V=40

V所以用戶得到的電壓為U4'=U1-UR'=(220-40)

V=180

V用戶得到的功率為P4'=IU4'=200×180

W=3.6×104

W。答案:180V

3.6×104W類型一類型二觸類旁通例題2中,若不經(jīng)過變壓器而直接送到用戶,5電能的輸送5電能的輸送1.電能輸送了解輸送電能的基本要求,了解交變電流從變電站到用戶的輸電過程。2.遠(yuǎn)距離輸電知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)輸電線上的電壓損失和功率損失與哪些因素有關(guān)及減小損失的方法,理解應(yīng)用高壓輸電的道理,知道遠(yuǎn)距離輸電線路的基本構(gòu)成,會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電線路進(jìn)行定量計(jì)算。1.電能輸送1231.輸送電能的基本要求

1231.輸送電能的基本要求1232.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)輸電線上的功率損失:ΔP=I2R,I為輸電電流,R為輸電線的電阻。(2)降低輸電損耗的兩個(gè)途徑:①減小輸電線的電阻:在輸電距離一定的情況下,為了減小電阻,應(yīng)當(dāng)選用電阻率小的金屬材料,還要盡可能增加導(dǎo)線的橫截面積。②減小輸電導(dǎo)線中的電流:為減小輸電電流,同時(shí)又要保證向用戶提供一定的電功率,就要提高輸電電壓。1232.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1233.電網(wǎng)供電(1)遠(yuǎn)距離輸電基本原理:在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓,然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,在用電區(qū)域通過降壓變壓器降到所需的電壓。(2)電網(wǎng):通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站,將許多電廠和廣大用戶連接起來,形成全國(guó)性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。(3)電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn):①降低一次能源的運(yùn)輸成本,獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。②減少斷電的風(fēng)險(xiǎn),調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡,保障供電的質(zhì)量。③合理調(diào)度電力,使電力的供應(yīng)更加可靠,質(zhì)量更高。1233.電網(wǎng)供電1231.采用高壓輸電的優(yōu)越性(1)減小輸電線電阻的局限性1231.采用高壓輸電的優(yōu)越性123(2)減小輸電線上功率損耗

所以,采用高壓輸電是減小輸電線上功率損耗最有效的途徑。(3)保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定。123(2)減小輸電線上功率損耗所以,采用高壓輸電是減小輸1232.輸電線上的電壓損失(1)電壓損失ΔU輸電導(dǎo)線有電阻,電流通過輸電導(dǎo)線時(shí),會(huì)在導(dǎo)線上產(chǎn)生電勢(shì)降落,致使輸電線路末端的電壓U'比起始端電壓U低,差值ΔU=U-U'稱為輸電線路上的電壓損失。1232.輸電線上的電壓損失123(2)造成電壓損失的原因①輸電線有電阻造成電壓損失。②輸電線的感抗和容抗造成電壓損失。注意:高中階段在計(jì)算中只考慮輸電線電阻所造成的電壓損失。(3)減小輸電線路上電壓損失的方法①減小輸電線路電阻用增大輸電導(dǎo)線橫截面積來減小電阻,對(duì)低壓照明電路有效,在高壓線路中,因容抗和感抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大,故這種方法對(duì)高壓輸電效果不佳。123(2)造成電壓損失的原因123②減小輸電電流I高壓輸電既能減小功率損失,也能減小電壓損失,但在實(shí)際輸送電能時(shí),還需綜合考慮各種因素,依照不同的情況,選擇合適的輸電電壓。123②減小輸電電流I高壓輸電既能減小功率損失,也能減小電1233.遠(yuǎn)距離高壓輸電電路分析(1)基本電路(如圖)(2)基本關(guān)系①電壓關(guān)系1233.遠(yuǎn)距離高壓輸電電路分析(2)基本關(guān)系123②電流關(guān)系③功率關(guān)系P1=P2,P3=P4,聯(lián)系式:P2=ΔP+P3。(3)區(qū)分幾個(gè)概念①輸電電壓、輸電線上損失的電壓與用戶得到的電壓在上圖中,輸電電壓是指U2,輸電線上損失的電壓是指ΔU,用戶得到的電壓是指U4,顯然輸電電流123②電流關(guān)系123②輸送功率、輸電線上損失的功率與用戶得到的功率在上圖中輸送功率是指P2(P1=P2),輸電線上損失的功率是指ΔP,P3=P4是用戶得到的功率,顯然P2=ΔP+P3,所以計(jì)算輸電線上損失的功率可以借助以下公式:123②輸送功率、輸電線上損失的功率與用戶得到的功率類型一類型二類型一

輸送電壓(功率)和損失電壓(功率)辨析【例題1】

(多選)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),輸送的電功率為P,輸送電壓為U,所用導(dǎo)線的電阻率為ρ,橫截面積為S,總長(zhǎng)度為l,輸電線損失的電功率為P',用戶得到的電功率為P用,則P'、P用的表達(dá)式正確的是(

)點(diǎn)撥:輸電線損失的電功率用戶得到的電功率P用=P-P'。類型一類型二類型一輸送電壓(功率)和損失電壓(功率)類型一類型二答案:BD類型一類型二答案:BD類型一類型二題后反思計(jì)算輸電導(dǎo)線上功率損失的四種方法1.P損=P-P',P為輸送的功率,P'為用戶得到的功率。2.P損=I2r,I為輸電導(dǎo)線中的電流,r為輸電導(dǎo)線的電阻。4.P損=UI,U為輸電導(dǎo)線上損失的電壓,I為輸電導(dǎo)線中的電流。觸類旁通例題1中輸電線上損失的電壓U'是多少?類型一類型二題后反思計(jì)算輸電導(dǎo)線上功率損失的四種方法4.P損類型一類型二類型二

遠(yuǎn)距離輸電問題的分析與計(jì)算【例題2】

發(fā)電機(jī)的端電壓為220V,輸出電功率為44kW,輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω,如果用原、副線圈匝數(shù)比為1∶10的升壓變壓器升壓,經(jīng)輸電線后,再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶,求用戶得到的電壓和功率。點(diǎn)撥:熟練掌握遠(yuǎn)距離輸電過程中的電壓關(guān)系、電流關(guān)系與功率關(guān)系是解決這類問題的關(guān)鍵。解析:如圖所示類型一類型二類型二遠(yuǎn)距離輸電問題的分析與計(jì)算類型一類型二

類型一類型二

類型一類型二降壓變壓器副線圈的輸出電流和電壓為用戶得到的功率為P4=I4U4=200×219.6

W=4.392×104

W。答案:219.6V