第五节 电能的输送

1、一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2符号符号二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理： 1 1、互感互感现象：变压器只能改变现象：变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3 3、理想变压器：理想变压器：三、理想变压器的三、理想变压器的变压变压、变流变流规律：规律：四、常用变压器四、常用变压器复习回顾复习回顾 5.4变压器变压器2121nnUU 1221nnIIP入入P出出三峡水电站三峡水电站大亚湾核电站大亚湾核电站秦山核电站秦山核电站奥克兰奥克兰拉斯维加斯拉斯维加斯尼加拉瀑布尼加拉瀑布匹茨堡匹茨堡

2、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 电能的输送是一个理论性和电能的输送是一个理论性和技术性很强的系统工程。技术性很强的系统工程。 建议：课后自行阅读课本建议：课后自行阅读课本p46-48的材料，了解更多的电能传输知识的材料，了解更多的电能传输知识输送电能的基本要求：输送电能的基本要求： 可靠、保质、经济可靠、保质、经济可靠：可靠：是指保证供电线路可靠地工作是指保证供电线路可靠地工作, ,少有故障和停电少有故障和停电保质：保质：是指保证电能的质量是指保证电能的质量, ,即电压和即电压和频率稳定频率稳定经济：经济：是指

3、输电线路建造和运行的费是指输电线路建造和运行的费用低用低, ,电能损耗小电能损耗小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，当电流由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生通过输电线时，产生热量热量Q，损失一，损失一部分电能，同时输电线上有部分电能，同时输电线上有电压降电压降，故又损失一部分电压故又损失一部分电压.一、输电线上的功率损失一、输电线上的功率损失(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电流SLR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

4、小材料的电阻率.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目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线输电线.减小输电线的长度减小输电线的长度L不可行不可行,因为要保证因为要保证输电距离输电距离.增加导线的横截面积增加导线的横截面积.可适当增大横截面可适当增大横截面积积.太粗不可能太粗不可能,既不经济又架设困难既不经济又架设困难.方方法法(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流思考与讨论思考与讨论1.怎样计算输电线路损失的功率怎样计算输电线路损失的功率?2.在输电电流一定的情况下在输电电流一定的情况下,如果线路的如果线路的电阻减为原来的电阻减为原来的1/100,线

5、路上损失的功率线路上损失的功率减为原来的减为原来的1/? 在线路电阻一定的情况下在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的如果输电电流减为原来的1/100,线路上损线路上损失的功率减为原来的失的功率减为原来的1/?RIP2损3.哪个途径对于降低输电线路的损耗更哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效为有效?4.怎样计算用户消耗的功率怎样计算用户消耗的功率P?5.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IUP损损输送输送用户用户PPP- - 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

6、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?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(3) 62.5W 9937.5W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

7、电线高压输电线降压变压器降压变压器用户用户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电单位用电单位 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 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=Pr+P3电压关系：电压关系：14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P

8、4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器3243432121,UUUnnUUnnUUr+3234431221,IIInnIInnIIr电流关系：电流关系：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,发电厂至发电厂至学校的输电线电阻为学校的输电线电阻为R,通过导线的电流通过导线的电流为为I,学校输入电压为学校输入电压为U2,下列下列4个计算输个计算输电线损耗的式子中，不正确的是电线损耗的式子中，不正确的是( ) A、 B、 C、 D、21UR212()UUR-

9、2I R12()I UU-课堂练习课堂练习A远距离输电示意图远距离输电示意图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电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。求越高，建设费用越高。远距离输电远距离输电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。思思考考输电线上的电压损失，除了与输电线输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路

10、电压较高、导线截面积较大时，电电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。 三、电网供电三、电网供电采用电网供电的优点：采用电网供电的优点：可以在能源产地使用大容量发电机组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降低一次能源的输送成本, ,获得最大的经获得最大的经济效益济效益. .同时同时, ,电网可以减少断电的风险电网可以减少断电的风险, ,调剂不同地区电力供需平衡调剂不同地区电力供需平衡, ,保障供电质保障供电质量量. .通过网状的输电线、变电站通过网状的输电线、变电站,将许多电将许多电厂和广大用户连接起来

11、厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区形成全国性或地区性的输电网络性的输电网络,这就是这就是电网电网.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

12、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(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1:10 25:1输送电路的计算步骤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

13、器铁心为界以变压器铁心为界,分出各个回分出各个回路路,各回路各回路可独立运用欧姆定律分可独立运用欧姆定律分析析.(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,总功率不变总功率不变等联系等联系.1、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,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？ 课后练习课后练习2、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