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1、第五章第五章 交变电流交变电流课堂引入课堂引入 为了合理利用能源，发电厂为了合理利用能源，发电厂要建在靠近能源的地方，而用电要建在靠近能源的地方，而用电的地方却分布很广，大部分地方的地方却分布很广，大部分地方离发电厂很远，故需要把电能输离发电厂很远，故需要把电能输送到很远的地方送到很远的地方远距离输电。远距离输电。而在远距离输电中，面临的就是而在远距离输电中，面临的就是如何输送电能？如何减少损耗节如何输送电能？如何减少损耗节约电能？等问题。约电能？等问题。输送电能的基本要求：输送电能的基本要求：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、保质、经济可靠、保质、
2、经济可靠：可靠：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少有故障和停电少有故障和停电保质：保质：保质：保质：是指保证电能的质量是指保证电能的质量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电压和频率稳定即电压和频率稳定即电压和频率稳定经济：经济：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电能损耗小电能损耗小【远距离输电面临的问题远距离输电面临的问题】“西电东送西电东送
3、西电东送西电东送”，我国东西部距离远达数千公里，输电，我国东西部距离远达数千公里，输电，我国东西部距离远达数千公里，输电，我国东西部距离远达数千公里，输电线上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗线上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗线上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗线上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗输电线上的功率损失输电线上的功率损失输电线上的电压损失输电线上的电压损失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?由由于于输输电电线线长长，电电阻阻大大，当当电电流流通通过过输输电电线线时时，产产生生热热量量Q，损损失失一一部部分分电电能能，同同时时输输电电线线上
4、上有有电电压压降降，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?(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流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小材料的电阻率.银的电阻率最小银的电阻率最小,但价但价格昂贵格昂贵,目前选用电阻率较小的铜或铝作输目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线电线.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
5、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.在在输输电电电电流流一一定定的的情情况况下下,如如果果线线路路的的电电阻阻减减为为原原来来的的1/100,线线路路上上损损失失的的功功率率减减为为原原来来的的1/?在在线线路路电电阻阻一一定定的的情情况况下下,如如果果输输电电电电流流减减为为原原来来的的1/100,线线路路上上损损失的功率减为原来的失的功率减为原来的1/?(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流1/100 1/100003.哪个途径对于降低输电线路的
6、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?损损输送输送用户用户PPP-=减小电流减小电流二、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：、电压损失：、电压损失：、电压损失：输电线路始端电压输电线路始端电压输电线路始端电压输电线路始端电压U U跟末端电压跟末端电压跟末端电压跟末端电压UU的差的差的差的差值，称为输电线路上的电压损失，值，称为输电线路上的电压损失，值，称为输电线路上的电压损失，值，称为输电线路上的电压损失，U
7、U U U U U ，如，如，如，如图所示：图所示：图所示：图所示：U UU UU U 2 2、造成电压损失的因素、造成电压损失的因素、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）输电线电阻造成电压损失）输电线电阻造成电压损失 U UIrIr（2 2）输电线的感抗和容抗造成电压损失）输电线的感抗和容抗造成电压损失）输电线的感抗和容抗造成电压损失）输电线的感抗和容抗造成电压损失以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电
8、压损失3减小输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 用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压照明电路有效，对高压输电线路效果不佳照明电路有效，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，提高输电电压在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有效的措施是有效的措施 UIr不可行不可行高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失，但高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失，但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不同的情
9、况，选择合适的输电电压同的情况，选择合适的输电电压实际生活中的远距离输电实际生活中的远距离输电我国目前采用的远距离输电方式：我国目前采用的远距离输电方式：110kv 220kv 330kv 500kv110kv 220kv 330kv 500kv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?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?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
10、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)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?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?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
11、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 发发电电站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 远距离输电示意图远距离输电示意图U U1 1U U2 2U U3 3 U U4 4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降压变压压变压器器 用用电电
12、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 14 42 22 23 3U UU UU UU UR RI IF F用用线线 r rI I1 1 I I3 3I I4 4n n1 1n n2 2n n3 3n n4 4P P1 1P P2 2P P3 3P P4 4升压变压器升压变压器升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器降压变压器降压变压器1 1、功率关系：、功率关系：2 2、电压关系：、电压关系：升压变压器：升压变压器：升压变压器：升压变压器：P P1 1=P P2 2降压变压器：降压变压器：降压变压器：降压变压器：P P3 3=P P4 4传输过程：传输过程：传输过程：
13、传输过程：P P2 2=P Pr r+P P3 3升压变压器：升压变压器：升压变压器：升压变压器：降压变压器：降压变压器：降压变压器：降压变压器：传输过程：传输过程：传输过程：传输过程：1 14 42 22 23 3U UU UU UU UR RI IF F用用线线 r rI I1 1 I I3 3I I4 4n n1 1n n2 2n n3 3n n4 4P P1 1P P2 2P P3 3P P4 4升压变压器升压变压器升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器降压变压器降压变压器3 3、电流关系：、电流关系：传输过程：传输过程：传输过程：传输过程：降压变压器：降压变压器：降压变压器：降压变
14、压器：升压变压器：升压变压器：升压变压器：升压变压器：4 4 4 4、输电导线上损耗的功率：、输电导线上损耗的功率：、输电导线上损耗的功率：、输电导线上损耗的功率：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个计算输电个计算输电线损耗的式子中，不正确的是线损耗的式子中，不正确的是()A、B、C、D、课堂练习课堂练习A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：可可以以在在能能源源产产地地使使用用大大容容量量发发电电机机组组,降
15、降低低一一次次能能源源的的输输送送成成本本,获获得得最最大大的的经经济济效效益益.同同时时,电电网网可可以以减减少少断断电电的的风风险险,调调剂剂不不同同地地区区电电力力供供需需平平衡衡,保保障障供供电电质质量量.通通过过网网状状的的输输电电线线、变变电电站站,将将许许多多电电厂厂和和广广大大用用户户连连接接起起来来,形形成成全全国国性性或或地地区区性的输电网络性的输电网络,这就是这就是电网电网.小结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
16、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3、某交流发电机输出功率为、某交流发电机输出功率为5105 W，输出电压为，输出电压为1.0103 V，假如输电线的总，假如
17、输电线的总电阻电阻10，在输电线上损失的电功率等于，在输电线上损失的电功率等于输电功率的输电功率的5%，用户使用电压，用户使用电压380 V(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(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少匝数比是多少?(使用的是理想变压器使用的是理想变
18、压器)1:10 25:13、某交流发电机输出功率为、某交流发电机输出功率为5105 W，输出电压为，输出电压为1.0103 V，假如输电线的总，假如输电线的总电阻电阻10，在输电线上损失的电功率等于，在输电线上损失的电功率等于输电功率的输电功率的5%，用户使用电压，用户使用电压380 V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.