1、-1-第3章 电能的输送与变压器-2-3.1 高压输电原理-3-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 学习目标 思维脉络 1.知道“便于远距离输送”是电能的优点,知道输电过程。2.知道降低输电损耗的两个途径。3.了解电网供电的优点和意义。-4-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 一 二 一、远距离输电为什么要用高电压1.电能损失的原因输电导线有电阻,当输电线上有电流通过时,由于电流的热效应会引起
2、电能的损失。2.减少电能损失的途径远距离输电时,输电线上的电能损失 P 损=I2R,由该式可知,要减少输电线上的电能损失有两条可能的途径:(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,应当选用电阻率小、横截面积大的金属导线。(2)减小输电导线中的电流。3.高压输电的原理设电源提供恒定的电功率为 P0,输出电压为 U,输电线总电阻为 R,电流为 I,则 P 损=I2R=022 R。由上式可知:提高输送电能的电压,可以更有效地减小输电线路上的电能损耗,这就是远距离输电需采用高电压的根本原因。-5-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当
3、堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 一 二 二、交流输配电网1.电网基本组成:2.电能输送的要求是:经济、可靠。3.我国的电网输电实行的是统一调度、分级管理,在安全管理方面更严格、更科学。-6-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 一 二 练一练(多选)下列关于直流输电说法正确的是()A.直流电可以经过变压器提升电压后进行输送B.在输送过程中直流输电不考虑输电线的电感对电流的影响C.在输送过程中直流输电不考虑输电线的电阻对电流的影响D.现在远距离输电虽然采用直流,但用户使用的仍然
4、是交流解析:现代的直流输电,只有输电这个环节使用高压直流,发电、用电及升、降电压仍然是交流,选项 D正确。变压器只能对交流起作用,对直流不起作用,选项 A 错误。在输电功率大、输电导线横截面积大的情况下,对交流来说,感抗会超过电阻,但电感对直流就不会有影响,当然电阻对直流和交流是同样有影响的,选项 B 正确、选项 C 错误。答案:BD-7-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 输电线路的电压损失问题导引“提高电压,降低电流”与欧姆定律矛盾吗?提示不矛盾。欧姆定律是对纯电阻耗能元件
5、而成立的定律,而“提高电压,降低电流”是从输送角度,由 P=IU,且 P 一定的条件下得出的结论。-8-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 名师精讲1.电压损失输电线路始端电压 U 与输电线路末端电压 U的差值,U 线=U-U=IR(R为输电线路电阻)。2.减小输电线路电压损失的两种方法(1)减小输电线路电阻:由 R=可知,间距一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截面积可减小电阻。输电线一般用铜、铝等电阻率小的材料制造,若增大导线的横截面积,不仅大幅增加材料成本还大幅增加导线
6、质量,既不经济又难施工。所以这种方法是有限制的。(2)减小输电电流 I:由 U=IR 可知,当输电线电阻一定时,减小电流可减少输电线路的电压损失。-9-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 例题 1在远距离输电时,如果升压变压器输出电压是 2 000 V,输出功率是 10 kW,输电线电阻是 20 ,求:(1)输电线上损失的功率和损失的电压;(2)用户能得到的功率和电压。点拨:先利用 P=UI 求出输送电流,然后求出其他量。解析:(1)由 P 出=I 线 U 出,得 I 线=出出
7、=101032 000 A=5 A。则输电线上损失的功率 P 损=线2r=5220W=500W。损失的电压 U 损=I 线 r=520V=100 V。(2)用户得到的电压和功率分别为:U 用=U 出-U 损=(2000-100)V=1 900 V,P 用=P 出-P 损=(10103-500)W=9500 W。答案:(1)500 W 100 V(2)9 500 W 1 900 V-10-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 题后反思计算输电电压损失时应注意的问题:(1)输电电压是
8、指加在高压输电线始端的电压 U,损失电压是指降落在输电线路上的电压U 损=IR。(2)无论从减小输电线路上功率损失,还是减小电压损失来看,都要求提高输电电压,以减小输电电流。-11-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 输电线路的功率损失问题导引在公路旁、旷野上,坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线,仿佛由天际而来,向天际而去这些高压输电线,有的电压高达 100 000 V以上,为什么要用高电压输电呢?提示高压输电减少输送电路上的电能损失。-12-3.1 高压输电原理 XINZHID
9、AOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 名师精讲1.功率损失的原因输电导线有电阻,因此当电能通过输电线送向远方时,电流流过输电线,因输电线有电阻而发热,从而损失电功率。2.减少功率损失的途径据 P 损=I2R=()2可知,减少输电线路上功率损失的途径主要有两种:(1)通过减小 或增大S 来减小输电线上的电阻以达到减少 P 损的目的,但增大了建设成本并且效果有限。(2)减小输电电流 I,据 I=,提高输电电压 U: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,据 P 损=()2R 知,
10、则输电线上的功率损耗将降为原来的 12。-13-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 3.计算输电线上功率损失的方法(1)输送功率是指加在输电线始端的功率,损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系是P 损=P-P(P为输送功率,P为用户所得功率)。(2)除了利用 P 损=P-P计算输电线路上的功率损耗外,还可用下列方法计算:P 损=I2R,I 为输电线路上的电流,R 为输电线的电阻。P 损=线2,U 线为输电线路上损失的电压,R 为输电线的电阻。P 损=U 线 I,U 线
11、为输电线路上损失的电压,I 为输电线路上的电流。-14-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 例题 2一座小型水电站,用总电阻是0.5 的输电线把电输送给用户,水电站输送的电功率是 20 kW。假如用 250 V电压输电,计算输电导线上的功率损失和用户得到的功率。假如改用 500 V的电压输电,输电线上的功率损失和用户得到的功率又各是多少?点拨:计算输电线上损失的功率可以有多种方法:P 损=I2R 线=损2线=U 损 I,但要特别注意 I 线、U 损、R 线的对应关系,明确输送功
12、率、损失功率、有用功率的关系且输送功率不变。-15-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 探究一 探究二 解析:(1)假如用 250V的电压输电,输电导线上的功率损失为:P=()2R=(20103250)20.5W=3.2 kW用户得到的功率为:P 用=P-P=20kW-3.2 kW=16.8 kW。(2)假如改用 500V的电压输电,输电导线上的功率损失为:P=()2R=(20103500)20.5W=0.8 kW用户得到的功率为:P 用=P-P=20kW-0.8 kW=19.2 kW。答案:
13、(1)3.2 kW 16.8 kW(2)0.8 kW 19.2 kW题后反思从本题可以看出,输电电压提高为原来的 n 倍,输电线上损失的功率就减少为原来的 12,因此远距离输电要用高压。-16-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 1 2 3 4 5 1.为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采用的措施有()A.提高输送功率B.增大输送电流C.提高高压输电电压D.减小输电导线的横截面积解析:提高高压输电电压可减少远距离输电的损耗,选项 C 正确。答案:C-17-3.1 高压输电原理 XINZHI
14、DAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 1 2 3 4 5 2.中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用 500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为 P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用 1 000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为()A.4B.2C.2PD.4P解析:由 P=UI可知,输电电压提高到原来的 2倍,由于输电功率不变,所以输电电流变为原来的12,由 P损=I2R线可知输电线上的损耗电功率将变为原来的14,
15、选项 A 正确。答案:A-18-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 1 2 3 4 5 3.某水电站,用总电阻为 2.5 的输电线输电给 500 km外的用户,其输出电功率是 3106 kW。现用 500 kV电压输电,则下列说法正确的是()A.输电线上输送的电流大小为 2.0105 AB.输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kVC.若改用 5 kV电压输电,则输电线上损失的功率为 9108 kWD.输电线上损失的功率为 P 损=U2/r,U 为输电电压,r 为输电线的电阻解析:由 P=UI
16、可得 I=3109 W5105V=6103 A,则选项 A错误;输电线上电阻造成的损失电压为 U=Ir=15kV,选项 B 正确;输电线上损失的功率不可能大于水电站的输出功率,可知选项 C错误;输电线上损失的功率为 P 损=2,U为输电线上损失的电压,选项 D 错误。答案:B-19-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 1 2 3 4 5 4.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的。可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些。这是因为此时()A.总电阻比深夜时大,干路电流小,
17、每盏灯分到的电压就小B.总电阻比深夜时大,干路电流小,每一支路的电流就小C.总电阻比深夜时小,干路电流大,输电线上损失的电压大D.干路电流一定,支路比深夜时多,分去了一部分电流解析:用电高峰时,电灯个数增多,它们并联,总电阻变小,干路中电流增大,输电线上损失的电压大,灯泡两端电压变小,支路电流变小,所以灯泡变暗,选项 C 正确。答案:C-20-3.1 高压输电原理 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 ZHONGNANTANJIU重难探究 首页 1 2 3 4 5 5.一台发电机的输出功率为 40 kW,输出电压为 400 V,通过输电线向用户供电时,用户只获得了 30 kW 的功率,求:(1)输电导线的总电阻是多大?(2)保持发电机的输出功率不变,仅改变输电电压后,用户获得 39.6 kW 的功率,此时的输电电压是多少?解析:(1)由 P=UI 得 I=40103400A=100AP 损=40kW-30 kW=10 kW而 P 损=I2R,所以 R=损2=1。(2)改变输电电压后,输电线上的损失功率为 P 损=0.4kW=400W由 P 损=I2R 知 I=20A由 P=UI得 U=4010320V=2000 V。答案:(1)1 (2)2 000 V
