1、-1-5 电能的输送-2-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 情 景 导 入 思 维 导 图 社会对能源的依赖越来越强,特别是电能这种高效便捷的能源。从发电站发出的电能,一般都要通过输电线路(如图所示)送到各个用电地方,根据输送电能距离的远近,采用不同的高电压。-3-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 情 景 导 入 思 维 导 图 从我国现在的电力情况来看,送电距离在 200千米300 千米时采用 220 千伏的电压输
2、电;在 100 千米左右时采用 110 千伏;在 50 千米左右采用 35 千伏;在 15 千米20 千米时采用10 千伏,有的则用 6 600 伏。输电电压在 110千伏以上的线路,称为超高压输电线路。在远距离送电时,我国还有 500 千伏的超高压输电线路。-4-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 填一填 练一练 一、降低输电损耗的两个途径(见课本第45页)1.输送电能的基本要求(1)可靠:保证供电线路可靠地工作,少有故障。(2)保质:保证电能的质量电压和频率稳定。(3)经济:输电线路建造和运行的费用低、
3、电能损耗少。2.降低输电损耗的两个途径(1)输电线上的功率损失:P=I2r,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 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,应当选用电阻率较小的金属材料,还要尽可能增加导线的横截面积。减小输电导线中的电流:为减小输电电流,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电电压。-5-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 填一填 练一练 二、电网供电(见课本第46页)1.远距离输电基本原理 远距离输电的基本电路,如图所示。在发电站内用升压变压器
4、升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降压降到所需的电压。2.电网 通过输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形 成的全国性或地区性的输电网络。-6-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 填一填 练一练 3.电网送电的优点(1)降低一次能源的运输成本,获得最大经济效益。(2)减小断电的风险,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的质量。(3)合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。-7-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJI
5、EHUO答疑解惑 首页 填一填 练一练 远距离输送交变电流都采用高压输电。我国正在研究用比 330 kV高得多的电压进行输电。采用高压输电的优点是()A.可提高用户端电压 B.可根据需要调节交变电流的频率 C.可减少输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度 解析:采用高压输电减小了输电电流,可减少能量损失,但不能改变交变电流的频率和输电速度,用户端电压由降压变压器决定,故选项C正确。答案:C-8-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 远距离输电损耗的产生及减损方法
6、 电能在输送的过程中,如图所示,发电厂输送的功率为P,输送电压为U,输电线电阻为R。请思考:输电线中的电流为多少?在发电厂输送功率一定时,输电线中的电流与输电线电阻及用电器电阻有关系吗?-9-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二-10-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1.输电线上的功率损失 远距离输电时,输电线上的电阻不能忽略,
7、电流的热效应会引起功率损失。如果用I表示输电电流,R表示输电线的电阻,U表示输电线上损失的电压,损失功率P的三个计算式:2.输电线上的电压损失 如图所示,输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端的电压U比起始端电压U要低,这就是输电线路上的电压损失U=U-U。(1)P=I2R;(2)P=IU;(3)P=2。-11-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 3.减少损耗的方法 由P损=I2R可知,减小输电线路上功率损失的方法主要有两种
8、。(1)减小输电线的电阻R,由知 减小输电线长度l:发电厂与用户之间的输电线尽量走两点间直线距离,以减小l来减小R。减小电阻率:目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。若使用电阻率更小的金属,如银、金等不现实,成本太高。增大导线的横截面积S:这种方法多耗费金属材料,必然会增加成本,同时给输电线的架设带来很大的困难。R=-12-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析(2)减小输电电流 I,根据 I=知减小输送功率 P:在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的
9、,所以不现实。提高输电电压 U:在输送功率 P 和输电线电阻 R 一定的条件下,输电电压提高到原来的 n 倍,根据 P 损=()2R 知,输电线上的电功率损耗将降为原来的 12。根据以上分析可知,采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施。-13-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析【例题1】(多选)在远距离送电时,输送的电功率为P,输送电压为U,所用导线的电阻率为,横截面积为S,总长度为L,输电线损失的电功率为P,用户得到的电功率为P用,则P、P用的
10、关系式正确的是()点拨:输电线损失的电功率,用户得到的电功率P用=P-P。A.P=2 B.P=22C.P 用=P-2D.P 用=P(1-2)P=I2R=22R-14-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析:输电线电阻 R=输电电流 I=故输电线上损失的电功率为P=I2R=()2=22用户得到的功率为P 用=P-P=P(1-2)。答案:BD-15-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑
11、 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练1 一变压器原、副线圈匝数比为201,原线圈两端电压U1=220 V,副线圈电阻r2=1 ,负载电阻R=19 。求副线圈输出电压U2、原线圈输入功率P1及变压器的效率。点拨:先根据变压器的电压比与匝数比的关系,算出副线圈上的电压,如果把副线圈当作电源来看待,该电压就是电源电动势。再结合全电路欧姆定律,可以算得到副线圈所在回路中的电流,再根据电流关系,算出原线圈中的电流值,从而借助功率的计算式求出变压器的输入功率和输出功率,而求出其效率。解析:根据变压器的电压比与匝数比的关系,把原、副线圈上的电压看作是其电动势,有 在副线圈所在的闭合
12、回路中,由全电路欧姆定律有 E2=U2+I2r2=I2(R+r2)12=12得 E2=11 V-16-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 得 I2=2+2=0.55 A则 U2=I2R=10.45 V根据原、副线圈中的电流关系,有 I1=21I2所以原线圈的输入功率为 P1=I1U1=6.05 W变压器的输出功率为 P2=I2U2变压器的效率为=21100%=95%。答案:10.45 V 6.05 W 95%-17-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导
13、学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析-18-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 远距离输电电路的分析与计算 远距离输电基本过程示意图如图所示,请思考:发电厂输出的电压要经过多个升压变压器升压,这样做的目的可通过下面的问题得到说明。如果用220 V和11 kV两种电压来输电,设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同,求导线的横截面积之比。-19-5 电能的输送
14、 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析-20-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析-21-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1.输电电路的构成:发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器。2.如图甲为远距离输电
15、的简化电路原理图,可以划分为三个回路,如图乙。-22-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 3.分析远距离输电线路的有效方法是理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个定律,其关系如下表所示:回路物理量 回路 回路 回路 三个回路中电压、电流及功率间的关系 I1=I 机U1=U 机P1=P 机 I2=I 线=I3U2=U 损+U3P2=P 损+P3 I4=I 用U4=U 用P4=P 用 两回路间的联系 回路、间的联系:U1U2=n1n2,I1n1=I2n2,P1=P2
16、回路、间的联系:U3U4=n3n4,I3n3=I4n4,P3=P4 回路中的能量守恒 P 机=P 损+P 用 -23-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析-24-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析【例题2】发电机的端电压为220 V,输出电功率为 44 kW,输电导线的电阻为0.2 ,如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压
17、,经输电线后,再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户,求用户得到的电压和功率。点拨:熟练掌握远距离输电过程中的电压关系、电流关系与功率关系是解决这类问题的关键。解析:如图,升压变压器副线圈的输出电压 U2=21U1=101 220 V=2 200 V-25-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 据升压变压器输入电功率等于输出电功率知,升压变压器副线圈输出电流输电线路上的电压损失和功率损失分别为 UR=I2R=200.2 V=4 V PR=22R=20
18、20.2 W=80 W 加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I3=I2=20A,U3=U2-UR=(2 200-4)V=2 196 V 降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为 用户得到的功率为 P4=I4U4=200219.6 W=4.392104 W。I2=2=441032 200A=20 AU4=43U3=1102 196 V=219.6 VI4=34I3=1020 A=200 A-26-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 答案:219.6 V 4.
19、392104 W -27-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练2 导学号01150090某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电。当发电厂输出的功率为P0时,额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1,若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高,仍通过原来的输电线供电,达到用电设备所在地,再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压,供用电设备使用,如图所示,这样改动后,当发电厂输出的功率仍为P0,用电设备可获得的功率增加至P2。试求所用升压变压器T
20、1的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比各为多少?1234-28-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析:当不用升、降压变压器时,根据输电线上的损耗,有 P0-P1=(1)2r,得 r=0-112 U2当用升、降压变压器后,设发电厂电流为 I1,输电线上电流为 I2,用户处的电流为 I3,则有I1=00=1,22r=P0-P2,故 I2=1 0-20-1而 I3=2,故升压比12=21=0-20-1降压比34=32=21 0-10-
21、2。-29-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 答案:12=0-20-1 34=21 0-10-2-30-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 51.(多选)下列关于电能输送的说法正确的是()A.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济 B.减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电 C.减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积 D.实际输电时,要
22、综合考虑各种因素,如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等 解析:输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减小输电线上的功率损失可采用高压输电,也可以减小输电线电阻,即增大导线横截面积,但不经济。实际输电时,应综合考虑各种因素。答案:AD-31-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 52.(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能,若输送的总功率为P0,输电电压为U,输电导线的总电阻为R线,则下列说法正确的是()A.输电线上的电流 I=B.输电线上的电流 I=0C.输电线上损失的功率 P=(0)
23、2R 线D.输电线上损失的功率 P=2线解析:输电线上的电流 I 线=0=线,故 A 错误,B 正确;输电线上的功率损失 P=线2R 线=(0)2R=线2,故 C 正确,D 错误。答案:BC -32-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 53.某变电站用 11 kV 交流电压输电,输送功率一定,输电线的电阻为 R。现若用变压器将电压升高到 220 kV 送电,下面选项正确的是()A.因 I=,所以输电线上的电流增为原来的 20 倍B.因 I=,所以输电线上的电流减为原来的 120C.因 P=2
24、,所以输电线上损失的功率增为原来的 400 倍D.若要使输电线上损失的功率不变,可将输电线的直径减为原来的 1400解析:由 P=I2R=()2R 知,P=1400P,C 错;输出电压、输送电流与输电线电阻间不满足欧姆定律,故 A 错;若 P 不变,则R=22P,R=400R,由电阻定律可得 d=120d,D 错,B 对。答案:B-33-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 54.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电
25、阻为R,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41,降压变压器副线圈两端交流电压u=220 sin100t V,降压变压器的副线圈与阻值R0=11 的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是()A.通过R0电流的有效值是20 A B.降压变压器T2原、副线圈的电压比为41 C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压 D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率 2-34-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 5解析:降压变压器副线圈两端交流电压有
26、效值为220 V,负载电阻为11 ,所以通过R0电流的有效值是20 A,选项A正确;降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41,所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为41,选项B正确;升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上电阻的电压,选项C错误;升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率,选项D正确。答案:ABD-35-5 电能的输送 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 55.导学号01150091(选做题)某变电站用220 V的电压送电,导线损失的功率为输送功率的20%,若要使导线损失的电功率降为输送功率的5%,则输送电压应为多少?解析:设输送功率为 P,当送电电压 U1=220 V 时,线路上损失电功率 P1=20%P,又 P1=12R 线,而 I1=1,则 P1=212R 线。现要求P2=5%P,同理 P2=222R 线,由上式得12=20%5%=2212,所以输送电压应为 U2=440 V。答案:440 V