第五节电能的输送(好)

1、第五章第五章交变电流交变电流5 5电电 能能 输输 送送教教 学学 目目 标标 知识与技能知识与技能 1 1知道知道“便于远距离输送便于远距离输送”是电能的优点，知道输是电能的优点，知道输电过程。电过程。 2 2知道降低输电损耗的两个途径。知道降低输电损耗的两个途径。 3 3了解电网供电的优点和意义。了解电网供电的优点和意义。教学重点教学重点 找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。电可减少功率与电压损失。教学难点教学难点 理解高压输电原理，区别导线上的输电电压理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U U和损失和损失电

2、压电压U U。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

3、布匹茨堡匹茨堡用户用户电站站址电站站址 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 输送电能的基输送电能的基本要求应当是本要求应当是： 可靠可靠 保质保质 经济经济可靠：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, ,即电压和频率稳定即

4、电压和频率稳定经济：经济：是指输电线路建造和运行的费用低是指输电线路建造和运行的费用低, ,电能损耗小电能损耗小【问问】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 设输电电流为设输电电流为I，输电线电阻为，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失为：，则输电线上的功率损失为： RIP22 2减少输电线上功率损失的方法减少输电线上功率

5、损失的方法 由电阻定律知由电阻定律知（1 1）减小输电线的电阻）减小输电线的电阻R R 减小输电线长度减小输电线长度L L：由于输电距离一定，所以：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小在实际中不可能用减小L L来减小来减小R R减小电阻率减小电阻率 ：目前一般用电阻率较小的铜或铝：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料作导线材料增大导线的横截面积增大导线的横截面积S S，这要多消耗金属材料，这要多消耗金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难SLR2008年初湖南电网遭遇年初湖南电网遭遇50年来最重冰灾年来最重冰灾 2008年初湖南电网

6、遭遇年初湖南电网遭遇50年来最重冰灾年来最重冰灾 减小输送功率减小输送功率P P ： 由于电站的装机容量一定，因此电站向由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失上的功率损失.)(2SLUPP （2）减小输电电流）减小输电电流 I由公式知：由公式知： 把功率为把功率为22KW22KW的电能用总电阻为的电能用总电阻为22的导线输送的导线输送到远方的用户，用到远方的用户，用220V220V的电压输电，导线损失的功的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用率为多少

7、？若改用22KV22KV的电压输电，导线损失的功的电压输电，导线损失的功率又为多少？率又为多少？做一做：做一做：22KV22KV输电，损失的功率为输电，损失的功率为 220V220V输电，损失的功率为输电，损失的功率为 RUPP 2)(RUPP 2)( 减小输送电流的减小输送电流的方法方法可以通过可以通过提高输电电压提高输电电压来实现。来实现。总结：总结：=2104W=2W提高输电电压提高输电电压U U ：在输送功率在输送功率P P 一定，输电线电阻一定，输电线电阻R R一定一定的条件下，输电电压提高到原来的的条件下，输电电压提高到原来的n n倍，倍，输电线上的功率损失降为原来的输电线上的功率

8、损失降为原来的1/n1/n2 2倍倍采用高压输电是减小输电线上功采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施率损失的最有效、最经济的措施 二、二、输电线路上的电压损失输电线路上的电压损失电压损失：输电线路始端电压电压损失：输电线路始端电压U跟末端跟末端电压电压U的差值，称为输电线路上的电压损的差值，称为输电线路上的电压损失，失， U U U ，如图所示：，如图所示：电站电站 R 用用 户户UU UI2 2造成电压损失的因素造成电压损失的因素 （1 1）输电线电阻造成电压损失）输电线电阻造成电压损失 UIR（2 2）输电线感抗和容抗造成电压）输电线感抗和容抗造成电压损失损失 3减小输

9、电线路上电压损失的方法减小输电线路上电压损失的方法 （1）减小输电线电阻）减小输电线电阻R 对高压输电线路效果不佳对高压输电线路效果不佳 （2）减小输电电流）减小输电电流I 在输送电功率不变的前提下，提在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有效的措施高输电电压是有效的措施 1、 输送输送10kw的电功率，采用的电功率，采用400V的电的电压输电，输电线的总电阻为压输电，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

10、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三、交流高压输电的基本环节三、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高压输电降压变压器降压变压器用户用户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 1 1、根据上述结果高压输电能否真的有效降、根据上述结

11、果高压输电能否真的有效降低能量损耗及电压损耗？低能量损耗及电压损耗？ 2 2、是不是输电电压越高越好？为什么？、是不是输电电压越高越好？为什么？ 讨论与交流：讨论与交流： 2 2、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。选择合适的输电电压。 1、由、由 及及 U=IR可知：电压越高，功率可知：电压越高，功率和电压损失

12、确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。.)(2SLUPP 阅读与思考：阅读与思考：1 1、常用的输电模式有几种？各是什么？、常用的输电模式有几种？各是什么？2 2、我国远距离输电采用的电压有哪几种？、我国远距离输电采用的电压有哪几种？低压输电：低压输电：输电功率为输电功率为100 kW100 kW以下，距离为几百米以内，以下，距离为几百米以内， 一般采用一般采用220 V220 V的电压输电。的电压输电。高压输电：高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十 千米到几百千米，一般采用千米到几百千米，一

13、般采用35 kV35 kV或或110 kV110 kV的电的电 压输电。压输电。超高压输电：超高压输电：输电功率为输电功率为1010万千瓦以上，距离为几百千米，万千瓦以上，距离为几百千米， 必须采用必须采用220 kV220 kV或更高的电压输电。或更高的电压输电。 有有110 kV110 kV、220 kV220 kV、330 kV330 kV，输电干线采用，输电干线采用500 kV500 kV超超高压，西北电网的电压甚至达到高压，西北电网的电压甚至达到750 kV750 kV。视频：特超高压输电视频：特超高压输电14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3

14、P4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 在高压输电三个回路中，各部分的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？功率、电压和电流关系如何？电压关系：电压关系：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3243432121,UUUnnUUnnUUr+3234431221,IIInnIInnIIr电流关系：电流关系：14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升

15、压变压器升压变压器降压变压器降压变压器四、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：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.

16、 1 1、远距离输送交变电流都采用高压输电。我国、远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设西北电网正在建设750kV750kV线路。采用高压输电的优线路。采用高压输电的优点是点是 （ ） A A可节省输电线的铜材料可节省输电线的铜材料 B B可根据需要调节交流电的频率可根据需要调节交流电的频率 C C可减少输电线上的能量损耗可减少输电线上的能量损耗 D D可加快输电的速度可加快输电的速度AC课堂练习：课堂练习： 2 2在远距离输电过程中，为减少输电线路上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的电能损失，可采用的最佳方法是 （ ） A A使输电线粗一些。

17、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： 3 3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输电线上的电流变为原来的输电线上的电流变为原来的n n倍倍 B B输电线上的电压损失变为原来的输电线上的电压损失变为原来的1/1/n n2 2 C C输电线上的电功率损失变为原来的输电线上的电功率损失变为原来的1/1/n n D D若输电线上的电功率损失不变，输电线路

18、长度若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的可变为原来的n n2 2倍倍D课堂练习：课堂练习： 4 4下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（中，正确的是（ ） A A因为热功率因为热功率 ，所以应降低输送电压，增，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。 B B因为热功率因为热功率P P= =IUIU，所以应采用低电压、小电流，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗。输电，才能减小输电导线上的热损耗。 C C因为热功率因为热功率P P= =

19、I I2 2R R，所以可采用减小输电线电阻，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。 D D以上说法均不正确。以上说法均不正确。C课堂练习：课堂练习：RUP2 5 5发电厂发电机的输出电压为发电厂发电机的输出电压为U U1 1，发电厂至学，发电厂至学校的输电导线的总电阻为校的输电导线的总电阻为R R，通过导线的电流为，通过导线的电流为I I，学校得到的电压为学校得到的电压为U U2 2，则输电导线上损耗的功率可，则输电导线上损耗的功率可表示为（表示为（ ）BCD课堂练习：课堂练习：A AB B C CI I2 2R

20、R D DI I（U U1 1- -U U2 2）RU21RUU221)( 6 6、一小型发电站通过升压、一小型发电站通过升压, ,降压变压器把电能输降压变压器把电能输给用户给用户. .已知发电机的输出功率是已知发电机的输出功率是500kW,500kW,端电压为端电压为500V,500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,1:5,两变压器间输电两变压器间输电线的总电阻为线的总电阻为1.5,1.5,降压变压器的输出电压为降压变压器的输出电压为220V,220V,不不计变压器的损耗计变压器的损耗. .求：求：(1)(1)升压变压器的副线圈两端电压；升压变压器的副线

21、圈两端电压；(2)(2)输电导线上的功率损失；输电导线上的功率损失；(3)(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)(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)(1)画出输电线路的示意图画出输电线路的示意图( (标明各部分的符号标明各部分的符号) )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课堂练习：课堂练习：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课堂练习：课堂练习：8 8、发电机输出电压、发电机输出电压220V 220V ，输出功率，输出功率44kW44kW， 每条每条输电线电阻输电线电阻0.20.2，求用户得到的电压和电功率各，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为是多少？如果发电站先用变压比为1 1：1010的升压变的升压变压器将电压升高，经同样输电线路，后经压器将电压升高，经同样输电线路，后经1010：1 1的的降压变压器降压后供给用户，降压变压器降压后供给用户， 则用户得到的电压则用户得到的电压和电功率各是多少？