电能的输送+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章

交变电流01远距离输电要求和方式02无变压输电03多级变压输电第4节

变压器04多级变压的动态变化新课导入我国大多数发电厂建在能源聚集的西部地区,而用电量大的城市多在东部沿海地区。水电站城市输电线从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，我们需要克服什么困难，如何克服？输电基本要求和方式PART01（1）可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障；（2）保质：保证输送电能的电压和频率稳定；（3）经济：输电线路建造和运行费用低，电能损耗少；输送电能的基本要求01优点：合理调度电力，减少断电风险通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来。一对一供电电网供电两种供电方式的比较02缺陷：产能浪费，断电率高无变压输电PART02设输电电流为I，输电线总电阻为R，当电流通过输电线时，产生热量，损失一部分电能，即有电功率损失ΔP，同时损失一部分电压ΔU。

3、损失功率：

无变压供电回路1、回路基本关系：（1）电流关系：I输出=I导线=I用户（2）电压关系：U输出=ΔU导线+U用户（3）电功率关系：P输出=ΔP导线+P用户2、损失电压：

无变压输电过程的电压和电能损失011、减小导线电阻：R=ρl/S①架设输电线时尽可能走直线以减小l；②尽可能选用电阻率ρ小的材料，如铜、铝;③尽可能增大导线横截面积S;2、提高输电电压：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．

减少电压和电能损失的措施02注意：

输电电压也不是越高越好。(1)电压越高，对输电线路绝缘性能要求越高，线路修建费用就会增多。(2)输电电压越高，对变压器的要求也相应提高。(3)实际输送电能时，选择适合的输电电压。目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。高压输电的说明0310kV220V110kV多级变压输电PART0310千伏几百千伏100千伏左右10千伏左右220伏多级变压输电示意图01升压变压器高压输电线路降压变压器1、电源回路：n1为用电器2、输送回路：n2为电源，n3为用电器。3、用户回路：n4为电源多级变压输电模型02（1）功率关系：（2）电压关系：（3）电流关系：（4）输电电流：（5）电压损失：（6）损耗功率：P1=P2P3=P4U1：U2=n1:n2U3：U4=n3:n4I1：I2=n2:n1I3：I4=n4:n3

ΔP=P2-P3升、降压器都为理想变压器P2=ΔP+P3U2=ΔU+U3I线=I2=I3

多级变压输电基本关系03多级变压输电的动态变化PART04动态变化的分析方法02等效电阻：

1、U1不变，线圈匝数n不变，负载不变，U2增大

（2）用户回路：I4增大，U4增大；P4最大（1）输送回路：据U2=I2(R负载+R)可知，U2增大，I2增大；ΔU、ΔP增大，U3增大,P3增大（3）电源回路：据变压规律可知，I1增大，U1不变；P1增大U2

U3

R等效电路I2（4）全电路：除U1不变外，其余电学量都增大。2、U1、U2不变，线圈匝数n不变，负载增大，用户总电阻变小

动态变化的分析方法02Er等效电路U4

I4（1）用户回路：根据E=U4+I4r，可知，I4增大，U4减小；Pn减小（2）输送回路：据变压规律可知，I3增大，U3减小；ΔU、ΔP增大，P2增大（3）电源回路：据变压规律可知，I1增大，U3减小；P1增大

课堂练习PART05【练习1】发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线电阻为r,通过导线的电流为I,学校输入电压为U2,下列四个计算输电线损耗的功率式子中,不正确的是()A课堂练习【练习2】(多选)在遭遇特大冰雪灾害时,高压电线覆冰后有成人大腿般粗.为消除高压输电线上的冰凌,有人设计了利用电流的热效应除冰的融冰思路.在正常供电时,高压线上输电电压为U,电流为I,热耗功率为ΔP;除冰时,输电线上的热耗功率需要变为9ΔP,则除冰时(认为输送电功率和输电线电阻不变)(

)A.输电电流为3I B.输电电流为9IC.输电电压为3U D.输电电压为U/3AD课堂练习【练习3】小型水利发电站的发电机输出功率为1000kW,输出电压为500V,输电线总电阻为5Ω.为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%,需在发电机处设升压变压器.用户所需电压为220V,所以在用户处需安装降压变压器.输电电路图如图所示,求:(1)输电线上的电流;(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比;(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比.

课堂练习

【练习4】(多选)发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电,其示意图如图所示,图中变压器均可视为理想变压器,电表均为理想交流电表.设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用R0表示,当进入用电高峰时(

)A.V1、V2读数均不变,A2读数增大,A1读数减小B.V2、V3读数之差与A2读数的比值不变C.V3、V4读数的比值不变,A2读数增大,A3读数增大D.线路损耗功率增大BCD课堂练习【练习5】(多选)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器的原、副线圈的匝数之比为a,降压变压器的原、副线圈的匝数之比为b,输电线的总电阻为R,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂输出的电压恒为U1。若由于用户的负载变化,U4的增大了ΔU,则下列判断正确的是(

)

BC课堂练习【练习6】远距离输电原理图如图