1、5电能的输送学习目标1.物理观念了解交变电流从发电站到用户的输电过程2.科学思维知道远距离输电时决定电能损失的因素，了解高压输电的原因(重点)3.科学思维知道远距离输电线路的基本构成，能够对简单的远距离输电线路进行计算(难点)一、降低输电损耗的两个途径1输送电能的基本要求(1)可靠：指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：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少2降低输电损耗的两个途径要减少输电线路上的功率损失，由公式P损I2R线知，必须减小输电线电阻或减小输电电流(1)要减小电阻，从R看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但过粗的导
2、线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体(2)从公式PIU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法3高压输电(1)现代远距离输电都采用高压输电目前我国远距离送电采用的电压有110 kV,220 kV,330 kV，输电干线已采用500 kV，西北电网甚至达到750 kV.(2)高压输电并不是越高越好电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多(3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济等要求选择合适的电压二、电网供电1远距离输电基本原理在发电站内用升压变压
3、器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压2电网通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络3电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益(2)减少断电的风险，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1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少()(2)在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小()(3)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电()(4
4、)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压()(5)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1n，降压变压器匝数比为n1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等()2中央电视台焦点访谈多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格，可采取的措施有()A提高输送功率B减小输电导线的长度C提高输电的电压D减小输电导线的横截面积C为减少远距离输电的损耗，可以提高输电的电压，故C项正确；提高输送功率不能减少远距离输电的损耗，减小输电导线的长度的方法不可取，减小输电导线的横
5、截面积反而会增大损耗，故A、B、D错误3远距离输电中，当输送的电功率为P，输送电压为U时，输电线上损失的电功率为P，若输送的电功率增加为4P，而输电线中损失的电功率减为，(输电线电阻不变)那么输电电压应增为()A32UB16UC8UD4UC根据题意知：Pr，Pr得U8U.输电线上电压和功率损失的计算1.输电线上的电功率损失(1)原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失(2)计算式：P线I2R线；P线IU线；P线.2输电线上的电压损失若用U表示输电线始端电压，U表示输电线末端电压，则U线UU或U线IR线3电压损失与输电电压的关系如果远距离输电的电功率P不变，输电电
6、压为U，输电导线电阻为R线，则输电导线上发热损失的功率P损I2R线R线，因此输电电压若提高到nU，则P损将减为原来的.4注意：交流输电时，导线不但有电阻，还有线路的电感、电容产生的感抗和容抗，但高中阶段计算中，可将输电线看作纯电阻电路，不再考虑感抗和容抗对交流电路的影响【例1】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，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，不考虑其他因素的影响则()A输电电流变为原来的2倍B输电线上降落的电压将变为原来的2倍C输电线上降落的电压将变为原来的D输电
7、线上损耗的电功率将变为原来的C根据输送电功率P输U输I输及P输不变，可知，输电电流I输，当U输变为原来的2倍时，I输变为原来的，选项A错误；输电线上降落的电压U降I输R线I输，所以，当输电电流变为原来的时，输电线上降落的电压也变为原来的，选项B错误，C正确；输电线上损耗的电功率P损IR线I，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的，选项D错误【例2】某变电站用220 V的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%.若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？解析设输送功率为P，输电电压U1220 V时，损失功率P120%P又因为P1IR线，I1解得P1R线现要求P25%P，同理
8、P2R线因此可得所以U22U1440 V.答案440 V上例中，若输电电压不变，输电线的电阻应变为原来的多少倍？提示：PI2R线则输电线的电阻应变为原来的.计算输电线上功率损失的两种方法计算输电线上损失的功率时，要注意区分两个电压：输电电压(输电线始端的电压)U和输电线上的损失电压U.(1)P损UI，U是输电线两端的电压，即输电线上损失的电压(2)P损R线，U是指输送电压，即从发电站发出后，经过变压器升高后的电压1远距离输电，输电功率一定，当输电电压为U0时，输电线上的电流为I0，损失的电功率为P0.则当输电电压提高为2U0时()A由I得，输电线上的电流变为2I0B由I得，输电线上的电流变为C
9、由P得，输电线上损失的电功率为4P0D由PIU得，输电线上损失的电功率为2P0B设输电线的电阻为R，当输电线上的电流为I0时，损失的电功率为P0IR.当输电电压提高为2U0时，由I可知输电线上的电流变为，输电线上损失的电功率为P损R，故选项B正确远距离输电1.远距离输电的几个基本关系式(1)功率关系：P1P2，P2P损P3，P3P4.(2)电压关系：，U2U线U3，.(3)电流关系：，I2I线I3，.(4)输电电流：I线.(5)输电导线上损耗的电功率P损P2P3IR线U线I线(6)输电导线上的电压损失U线I线R线U2U3.2两个联系(1)线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关
10、系是：，I1n1I2n2，P1P2.(2)线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是：，I3n3I4n4，P3P4.【例3】发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 ，求：(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少？(2)如果发电站先用变压比为110的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经101的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？思路点拨：解析(1)输电线上的电流IR A200 A损失的电压URIRR20.2200 V80 V损失的功率PRURIR80200 W16 kW故用户得到的电压U用户UUR140
11、V用户得到的功率为P用户PPR28 kW.(2)已知升压变压器的匝数比n1n2110输入电压U1220 V因此，升压变压器的输出电压U2U12 200 V输电线上的电流IR A20 A损失的电压URIRR20.220 V8 V损失的功率PRURIR820 W160 W因此，降压变压器的输入电压U3U2UR2 192 V已知降压变压器的匝数比n3n4101所以用户得到的电压U4U3219.2 V用户得到的功率P用户PPR43.84 kW.答案(1)140 V28 kW(2)219.2 V43.84 kW处理远距离输电的方法技巧(1)画好一张图远距离输电示意图(2)抓住电两端发电站和用户(3)分析
12、一条线输电线(4)研究两次变升压变压器升压和降压变压器降压(5)区分三个量输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)2输送4.0106 W的电能，若发电机输出电压为2 000 V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功率为5.0105 W若已知铜的电阻率1.7108 m，求：(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；(2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大解析(1)由PI2R得I，式中P为线路损耗功率，R为线路总电阻，两条导线总电阻R，则R1.7108 32 所以I125 A因为P输入P输出，所以在升压变压器副线圈两
13、端的电压为U23.2104 V故.(2)设U2为降压变压器原线圈两端的电压，则U2U2IR2.8104 V.答案(1)116(2)2.8104 V1物理观念输电线上电能损失、远距离高压输电的原理2科学思维体会降低输电损耗的两个途径，能分析计算高压输电的损耗情况3科学思维能分析远距离输电的基本过程，会对基本的远距离输电线路进行定量计算4科学思维体会远距离输电的基本要求和电网供电的优点，并能据此设计基本的供电框架图1关于电能输送的以下分析，正确的是()A由公式P知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B由公式P知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C由公式PI2R知，输电电流越大，输电导线上功率
14、损失越大D由公式PUI知，输电导线上的功率损失与电流成正比C输电线上损失的功率P损I2R线，U损指输电线上的分压，而不是输电电压，选项C正确2某用电器离供电电源的距离为l，线路上的电流为I.若要求线路上的电压降不超过U.已知输电导线的电阻率为，那么该输电导线的横截面积的最小值是()A.BI2C.D.C因为导线的总长度为2l，所以电压降UIRI，解得S，故选项C正确3(多选)如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的总电阻r、理想变压器匝数均不变，且n1n2n4n3.当用户用电器的总功率增大时()AU1U2U4U3B用户的电压U4增加C输电线上的损失功率增大D输电线上损耗的功率占总输
15、送功率的比例增大ACD根据，以及n1n2n4n3，知U1U2U4U3，故A正确用户用电器总功率增大时，输送功率变大，输电线上的电流增大，根据P损I2r知，输电线上损耗的功率增大，根据UIr知，输电线上的电压损失变大；发电机的输出电压U1不变，则升压变压器的输出电压U2不变，降压变压器的输入电压U3变小，用户的电压U4减小，故B错误，C正确.r，输送电压U2和线路电阻r不变，所以损耗功率占总功率比例增大，故D正确4如图所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2，则()A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为IrD输电线路上损失的电功率为I1UA理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2，则有I1U1U2I2，U2，选项A正确；输电线上的电压降为UI1r，或者UUU1，选项B错误；理想变压器的输入功率为PI1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率为PIr，选项D错误
