电能的输送课件内有习题例题学习教案

1、会计学1电能的输送课件内有习题电能的输送课件内有习题(xt)例题例题第一页，共40页。高中物理 选修(xunxi)3-2 第二章 5. 5. 电能电能(dinn(dinnng)ng)的输的输送送物理组 马合沙提第1页/共40页第二页，共40页。其其他他形形式式(xngsh)的的能能量量发发电电站站把各种把各种( zhn)热能(rnng)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页第三页，共

2、40页。 发电的地方发电的地方(dfng)(dfng)：为了合理的利用能源和保护：为了合理的利用能源和保护环境环境, ,发电站要建在靠近这些能源的地方发电站要建在靠近这些能源的地方(dfng)(dfng)（一（一般离城市较远）般离城市较远）. .用电的地方却很多，有的地方离发电站很远用电的地方却很多，有的地方离发电站很远, ,因此因此需要把电能需要把电能(dinnng)(dinnng)输送到远方输送到远方, ,这就涉及电这就涉及电能能(dinnng)(dinnng)的输送问题的输送问题远远距距离离第3页/共40页第四页，共40页。电站电站(din zhn)站址站址 用户用户(yngh)(负载负

3、载)远距离远距离能源能源(nngyun)丰富有丰富有利开发利开发能源缺乏能源缺乏用电量大用电量大第4页/共40页第五页，共40页。输送电能的基本输送电能的基本(jbn)(jbn)要求：要求：可靠：是指保证供电线路可靠：是指保证供电线路(xinl)可靠地工作，少有故障和停可靠地工作，少有故障和停电。电。保质：就是保质：就是(jish)保证电能的质量，即电压和频率稳保证电能的质量，即电压和频率稳定。定。经济：经济：是指输电线路建造，运行的是指输电线路建造，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页第六页，共40页。

4、远距离大功率输送远距离大功率输送(sh sn)(sh sn)电面临的问题电面临的问题是什么？是什么？ 电流流过输电电流流过输电(shdin)(shdin)导线时，由于电流的导线时，由于电流的热效应，必然有一部分电能转化成热能而损失掉热效应，必然有一部分电能转化成热能而损失掉。 怎 样 计怎 样 计算 输 电算 输 电线路线路(xinl)(xinl)损 失 的损 失 的功率？功率？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，输电线的电阻为线的电阻为r r，则功，则功率损失为率损失为: P=I: P=I2 2r r第6页/共40页第七页，共40页。二、降低输电损耗

5、二、降低输电损耗(snho)(snho)的的两个途径两个途径减少输电线路上的发热损失减少输电线路上的发热损失(snsh)(snsh)的功率的功率减少输电线路上的发热减少输电线路上的发热(f r)(f r)损失的电压损失的电压UP第7页/共40页第八页，共40页。1 . 为什么输电线上有电能为什么输电线上有电能(dinnng)损失损失?由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量(rling)Q，损失一部分电能，同时损失一部分电压.一、输电线上的功率一、输电线上的功率(gngl)(gngl)损失损失第8页/共40页第九页，共40页。(1)减小导线减小导线(doxin)电阻电阻2 . 如何减

6、少电能如何减少电能(dinnng)损失损失?RIP2损(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流(dinli)Srr r=UI =第9页/共40页第十页，共40页。SLRr由电阻由电阻(dinz)(dinz)定律知定律知(1)减小导线减小导线(doxin)电阻电阻减小材料减小材料(cilio)的电阻率的电阻率.银的电阻率最小银的电阻率最小,但但价格昂贵价格昂贵, 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

7、济又既不经济又架设困难架设困难.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页第十一页，共40页。(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流(dinli)1.如何减小输电线路如何减小输电线路(xinl)中的电流呢中的电流呢?U输出IP在输出功率一在输出功率一定定(ydng)的的条件下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

8、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页第十二页，共40页。降低输电损耗降低输电损耗(snho)(snho)的两个的两个途径途径减少减少(jinsho)(jinsho)输电线路上的发热损失的功率输电线路上的发热损失的功率减少输电线路上减少输电线路上(l shng)(l shng)的发热损失的电压的发热损失的电压UP第12页/共40页第十三页，共40页。1 . 为什么输电线上有电压为什么输电线上有电压(diny)损失损失?由于(yuy)输电线有电阻，当电流通过输电线时，输电线上有一部分电压损耗.二、输电线上的电压二、输电线上的电压(diny)(diny)损失损失第13页/共

9、40页第十四页，共40页。(1)减小导线减小导线(doxin)电阻电阻2 . 如何如何(rh)减少电压减少电压损失损失?电线损IRU(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流(dinli)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页第十五页，共40页。是不是输电是不是输电(shdin)电压越高越好电压越高越好?电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设(jinsh)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我国常用的

10、远距离输电采用(ciyng)的电的电压有压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用，输电干线采用(ciyng)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页第十六页，共40页。 从公式分析哪种途径对于从公式分析哪种途径对于(duy)(duy)降低输电线路的损耗更有效？降低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

11、流一定的情况下，线路电电阻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采用高压(goy)输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施 2()PPrU拓展拓展(tu zhn)知识知识第16页/共40页第十七页，共40页。计算用户得到计算用户得到(d do)的功率的功率P?在保证用户的电功率的前提在保证用户的电功率的前提(qi

12、nt)下下,怎怎样才能减小输电电流样才能减小输电电流?输送输送输送输送输送输送IUP 损损输送输送用户用户PPP- - 拓展拓展(tu zhn)知识知识第17页/共40页第十八页，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(dinli)?输电线中损失输电线中损失的电压的电压?用户得到的电压用户得到的电压?(1)25A 250V 150V(2)6250W 3750W(2)输电线损失输电线损失(snsh)的功率的功率?用户得到的功用户得到的功率率?(3)如果采用如

13、果采用4000V电压输电电压输电(shdin)，输电，输电(shdin)线损失的功率线损失的功率?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页第十九页，共40页。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页第二十页，共40页。升压升压(shn y)变压器变压器第20页/共40页第二十一页，共40页。三、远距离高压三、远距离高压(goy)(goy)输电过程示意图输电过程示意图第21页/共40页第二十二页，共40页。发发电电

14、机机升压升压(shn (shn y)y)变压器变压器高压高压(goy)(goy)输输电线路电线路降压降压(jin y)(jin y)变变压器压器 用用电电器器 交流高压输电基本环节示意图交流高压输电基本环节示意图 第22页/共40页第二十三页，共40页。二、远距离输电二、远距离输电(shdin)(shdin)原理图原理图功率功率(gngl)(gngl)关系：关系：P1=P2，P3=P4，P2=P损失损失(snsh)+P3U3I2 n1P3U U发发电电站站第23页/共40页第二十四页，共40页。 在高压输电三个回路中，各部分的功率在高压输电三个回路中，各部分的功率(gngl)(gngl)、电压

15、和电流关系如何？、电压和电流关系如何？探究探究(tnji)(tnji)与交流：与交流：电压电压(diny)关关系：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页第二十五页，共40页。第25页/共40页第二十六页，共40页。的关系的关系,总功率不变等联总功率不变等联系系.第26页/共40页第二十七页，共40页。课后作业课后作业(zuy)(zuy)：教材教材(jioci)P (jioci)P 页的练习：第页的练习：第 ，第，第 题题第27页/共40页第二十八页，共40页。

16、21UR212()U UR-2I R12()I UU-课堂练习课堂练习A第28页/共40页第二十九页，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.已知发电机的输出功率是已知发电机的输出功率是500kW,端电压端电压(diny)为为500V,升压变压器原升压变压器原、副线圈的匝数比为、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线两变压器间输电线的总电阻为的总电阻为1.5,降压变压器的输出电压降压变压器的输出电压(diny)为为220V,不计变压器的损耗不计变压器的损耗.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

17、；(2)输电导线输电导线(doxin)上的功率损失；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页第三十页，共40页。3、某交流发电机输出功率、某交流发电机输出功率(gngl)为为5105 W，输出电压为，输出电压为1.0103 V，假如输电，假如输电线的总电阻线的总电阻10，在输电线上损失的电功率，在输电线上损失的电功率(gngl)等于输电功率等于输电功率(gngl)的的5%，用户使用，用户使用电压电压380 V(1)画出输电线路的示意图画出输电线路的

18、示意图(标明标明(biomng)各部分的符号各部分的符号)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页第三十一页，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)所用升压和降压所用升压和降压(jin y)变压器的原、变压器的原、副线圈的匝数比是多少副线圈的匝数比是多少?(使用的是理想变使用的是理想变压器压器)1:10 25:14、某交流发电机输出、某交流发电机输出(shch)功率功率为为5105 W，输出，输出

19、(shch)电压为电压为1.0103 V，假如输电线的总电阻，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，用户使用电压380 V第31页/共40页第三十二页，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,降压降压(jin y)变压器的匝数比为变压器的匝数比为4:1,输电线的总电阻为输电线的总电阻为R=4,全校全校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

20、)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(linx)第32页/共40页第三十三页，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点和测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜终点处的两只电度表一昼夜(zhuy)示数示数相差相差4800度度.求：求：(1)这时的输电效

21、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%,又不又不改变输电线改变输电线,那么电站应使用多高的电压那么电站应使用多高的电压向外输电向外输电? 第33页/共40页第三十四页，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损失在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失(snsh)(snsh)，可采用的最佳方法是，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页第三十五页，共40页。 8 8远距离输送一定功率的交变远距离输送一定功率的交变(jio bin)(jio bin)电流，若输电流，若输电电压提高到原来的电电压提高到原来的n n倍，则下列说法中正确的是（倍，则下列说法中正确的是（