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1、第三章第三章 交变电流交变电流电电能能输输送送远距离输电原理远距离输电原理01降低远距离输电损耗降低远距离输电损耗02生活中的远距离输电生活中的远距离输电03探究明理探究明理探究能力：理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.理解能力：应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行 定量计算.应用能力：了解交变电流从发电站到用户的输电过程.0101KEQIANRESHEN 课前热身课前热身 夯实基础夯实基础 一、输送电能的基本要求1.可靠：指保证_可靠地工作，故障少.2.保质：保证电能的质量_和_稳定.3.经济：指输电线路建造和运行的费用_，电能损耗_.供电线路电压频率低少一、输送电能的
2、基本要求1.可靠：指保证_可靠地工作，故障少.2.保质：保证电能的质量_和_稳定.3.经济：指输电线路建造和运行的费用_，电能损耗_.供电线路电压频率低少二、降低输电损耗的两个途径1.输电线上的功率损失：P_，I为输电电流，r为输电线的电阻.2.降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率_的金属材料，还要尽可能_导线的横截面积.(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要_输电电压.I2r小增加提高三、电网供电1.远距离输电的基本原理：在发电站内用_变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过_变
3、压器降到所需的电压.2.电网：通过网状的输电线、_，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电_.3.电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的_.(2)减小断电的风险，调剂不同地区_的平衡.(3)合理调度电力，使_的供应更加可靠，质量更高.升压降压变电站网络经济效益电力供需电力1.输电电路的电压损失输电线始端电压U与输电线末端电压U的差值.UUUIr ，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻.2.输电电路的功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率PI2r.(2)若输电线上损失的电压为U，则功率损失还可以表示为P ，PUI.重难
4、点提要重难点提要3.减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R 可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻.(2)减小输电电流I，根据I ，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的 ，输电线上的功率损耗将降为原来的 .HEXINJIEYI 核心解疑核心解疑 夯实基础夯实基础 0202远距离高压输电过程的分析与计算某发电站向远处输电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路.图图2(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈
5、的电阻均忽略不计).答案第一个回路：P1U1I1第二个回路：U2UU3，P2PP3I22R线P3，I2I3第三个回路：P4U4I4(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？解决远距离高压输电问题的基本方法1.首先应画出远距离输电的电路图(如图3)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置.图图32.理清三个回路：回路1：P1U1I1回路2：U2UU3，P2PP3I22R线P3，I2I3回路3：P4U4I4.3.常用关系(1)功率关系：P1P2，P2PP3，P3P4.(6)输电线上的电压损失：UI线R线U2U3.DIANLIJIEXI 典例解析典例解析 足本溯源
6、足本溯源 0303例例1 1 如图1所示，假定发电站输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r).那么：图图1(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电站输出的电能相等吗？答案不相等，由能量守恒知，发电站输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.(3)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？答案由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因.功率损失表达式：PI2r r，所以降低功率损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r
7、；减小输电电流I，即提高输送电压U.例例2 2三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦.(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？答案2 500 A(2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？解析输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W(3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？输电线上损失的功率PI22r1 0002210 W2107 W例例3 3、如图5所示，一小型水电站，输出的电功率为P20 kW，输出电压U0400
8、 V，经理想升压变压器T1变为 2 000 V电压远距离输送，输电线总电阻为r10，最后经理想降压变压器T2降为220 V向用户供电.下列说法正确的是A.变压器T1的匝数比为110B.变压器T2的匝数比n3n49511C.输电线上损失的电功率为25 kWD.输电线上的电流为50 A图图5P损I2r10210 W1 000 W，故C错误.返回SUITANGYANLIAN 随堂演练随堂演练 精准提升精准提升 0505考点一输电线路的电压损失和功率损失1.远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高到原来的n(n1)倍，则A.输电线上的电压损失增大B.输电线上的功率损失增大C.输电线上的电压损失不变D
9、.输电线上的功率损失减少到原来的2.分别用220 V和1 100 V的电压输电，输送电功率相同，导线材料和送电距离也相同.若要输电线路上的功率损失也相同，则所用导线的横截面积之比是A.251 B.51 C.15 D.125解析设导线的电阻率为，导线的横截面积为S，导线总电阻为R，输电距离为L，输电电压为U，输电线中电流为I，输送功率为P，则有S1S2U22U121 10022202251，故选A.3.输电线的电阻为r，输送的电功率为P，用电压U输送电能，则用户得到的功率为4.用户与发电厂相距L，输电线上的电流为I，为使输电线上的电压损失不超过U，已知输电线的电阻率为，那么输电线的横截面积最小值
10、应是解析根据输电功率公式PUI和损耗功率公式PI2R线，有P ，要使P增大为原来的4倍，则在P和R线不变的情况下，可使输电电压U变为原来的 ，所以输电电压应变为110 kV，故B正确，A、C、D错误.5.降雪很大时，高压线上冻起厚厚的冰霜，导致部分电线负重增大而断裂，有人想出了通过增大输电线上损耗功率来融冰的方案.假设输电电压是220 kV，当输送功率保持不变时，为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电电压应变为A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV考点二电网输电6.在如图1所示的远距离输电电路中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线
11、的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总输送功率的 比例减小图图1解析由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，选项A错误；由于发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压U2不变，根据PUI可知输电线上的电流I线增大，根据U损I线R，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3U2U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，选项B错误；根据P损I线2
12、R，输电线上的电流增大，电阻不变，所以输电线上的功率损失增大，选项C正确；根据 ，发电厂的输出电压不变，输电线上的电阻不变，所以输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大，选项D错误.7.远距离输电的原理图如图2所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是图图2降压变压器的输入功率为：P3I2U3，因此有：I1U1I22RI2U3，故选项C错误.输电线两端的电压应为升压变压器副线圈两端电压U2与降压变压器原线圈两端电压U3之差，因此根据欧姆定律有：I2 ，故选项B
13、错误；8.如图3是某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出功率为20 kW.在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为110，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻为10，下列说法错误的是A.输电线中电流的有效值为10 AB.升压变压器的输出电压U22 kVC.用户获得的功率为19 kWD.将P下移，用户获得的电压将增大图图3发电机的输出功率为20 kW，根据变压器原、副线圈功率相等，则升压变压器的输出功率也为20 kW，则升压变压器的输出电压为U2 2 kV，所以B正确，不符合题意；解析电流互感器原、副线圈的匝数比为110，电流表的示数为1 A，根据原、副线圈电
14、流与匝数成反比可得输电线中电流的有效值为10 A，所以A正确，不符合题意；123456789 10 11 12用户获得的功率为P用P2I22r 20 kW10210 W19 kW，所以C正确，不符合题意；将P下移，则降压变压器的原线圈匝数增大，所以用户获得的电压将减小，则D错误，符合题意.A.B.2 C.3 D.99.图4为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1n21k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3n4k1，模拟输电导线的电阻r3，T2的负载是规格为“15 V,45 W”的灯泡L.当T1的输入电压为16 V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为图图4解析根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比，有 ，得U216k，10.如图5所示为远距离输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压U1500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1n2120，输电线电阻为40，用户需要的电压U4220 V，变压器均为理想变压器.则A.输电线上的输送电流为250 AB.输电线上损失的电压为280 VC.输电线上损失的电功率为4 kWD.降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3n44811图图5输电线上的电压损失UI2r400 V，选项B错误；输电线上损失的电功率为PI22r4 kW，选项C正确；