5.5电能的输送xy详解

为了合理利用能源,发电站要建在靠近这些能源地方火力发电站风力发电站水利发电站情景引入情景引入而用电的地方却分布很广:有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题．情景引入电能的输送情景引入1．电能输送的优点：2．输送电能的基本要求：可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。电能通过输电线就可以输送到远方．相对于煤炭、石油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说，“方便和节约”是它突出的优点．保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。可靠、保质、经济．一、电能的输送怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢？思考：r输电线输电线电源用户U送电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压。输送电压：电源对外发出的功率即输送功率。输送功率：一、电能的输送二、降低能耗的两个途径远距离大功率输电面临的困难是什么？思考：在输电线上有功率损失。1、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？讨论与交流：输电线上功率损失的主要原因是由于输电线有电阻，会有一部分电能转化为热能而损失掉。若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r2、降低输电损耗的途径是什么？由ΔP=I2r知可减少功率损失减少输电线的电阻减少输电线的电流二、降低能耗的两个途径SLR由电阻定律知(1)减小导线电阻方法注：电线的总长度为L，横截面积为S，电阻率为①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小,但价格昂贵,目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.②减小输电线的长度L不可行,因为要保证输电距离.③增加导线的横截面积.可适当增大横截面积.太粗不可能,既不经济又架设困难.二、降低能耗的两个途径(2)减小输电线中的电流①怎样计算输电线路损失的功率?②在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原来的二分之一,线路上损失的功率减为原来的几分之一?在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的二分之一,线路上损失的功率减为原来的几分之一?RIP2损二、降低能耗的两个途径思考与讨论由可知，在输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路损耗的功率减为原来的一半。rIP2在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由可知：线路中电流减为原来的一半，而损耗的功率减为原来的四分之一。UIP③通过计算，哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?二、降低能耗的两个途径减小输电线中的电流更为有效④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,怎样才能减小输电电流?输送输送输送IUP损输送用户PPP-=采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施．二、降低能耗的两个途径把功率为22KW的电能用总电阻为2Ω的导线输送到远方的用户，用220V的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用22KV的电压输电，导线损失的功率又为多少？22KV输电，损失的功率为220V输电，损失的功率为W4104W4RUPP2)(RUPP2)(二、降低能耗的两个途径做一做远距离输电示意图三、远距离输电U1U2U3U4发电机升压变压器高压输电线路降压变压器用电器交流高压输电基本环节示意图三、远距离输电1、在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？14223UUUURIF用线rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4功率关系：电压关系：电流关系：2121nnUU1221nnII4343nnUU3443nnII32II32UUU21PP32PPP43PP三、远距离输电2、在高压输电模型中，设发电机的输出功率为P，输送电压为U1，输电线的电阻R，升压变压器的原副线圈匝数分别为n1，n2，降压变压器原副线圈分别为n3，n4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压分别是多少？14223UUUURIF用线rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4三、远距离输电在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中11UPI由1221nnII1212UPnnIRUPnn2121)(RIP22输电线上损失的电压RUPnnPPPP2121)(用户用户得到的功率RUnPnRIU1212RUnPnnUnUUU12111223)(121112343344RUnPnnUnnnnUnU损失的电压三、远距离输电造成电压损失的因素:三、远距离输电注意：在输电过程中，电源输送的电压是否全部加在用户上？r电源用户U送U用U损IrUUU用送（1）输电线电阻造成电压损失（2）输电线的感抗和容抗造成电压损失．(高中阶段计算中只考虑输电线电阻造成的电压损失)三、远距离输电思考：根据上述结果高压输电能否真的有效降低能量损耗及电压损耗？思考：是不是输电电压越高越好？为什么？由及可知：电压越高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。RUPnnP2121)(RUnPnU121不是。电压越高，会增加绝缘有困难，对输电线路和变压器的要求越高，因而建设费用越高，输电线路还容易向大气放电，增加电能的损失。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。三、远距离输电低压输电：输电功率为100kW以下，距离为几百米以内，一般采用220V的电压输电。高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十千米到几百千米，一般采用35kV或110kV的电压输电。超高压输电：输电功率为10万千瓦以上，距离为几百千米，必须采用220kV或更高的电压输电。我国远距离输电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线采用500kV超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。三、远距离输电实际采用几种输电方式1、将多个电厂发的电通过输电线、电站连接起来，形成全国性或地区性输电网络，这就是电网。现在有的还与外国联网，形成国际化的电网2、优点：（1）减少发电设施的重复建设，降低运输成本（2）减少断电风险，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，质量更高四、电网供电教学录像:电能的输送四、电网供电★在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是（）A．使输电线粗一些。B．减短输电线长度。C．减少通电时间。D．采用高压输电。随堂练习★远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是（）A．输电线上的电流变为原来的n倍B．输电线上的电压损失变为原来的1/n2C．输电线上的电功率损失变为原来的1/nD．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n2倍随堂练习★下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（）A．因为热功率，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗。C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。D．以上说法均不正确。RUP2随堂练习★发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电导线上损耗的功率可表示为（）A．B．C．I2RD．I（U1-U2）RU21RUU221)(随堂练习◆如图7是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的（）A.周期是0.01SB.最大值是311VC.有效值是220VD.表达式为U=220sin100πt（V）2010年高考◆图7（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω，A、V为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图7（b）所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V，下列表述正确的是（）A、电流表的示数为2AB、原、副线圈匝数比为1:2C、电压表的示数为电压的有效值D、原线圈中交变电压的频率为100Hz22022202图7AVR0.010.020.03t/su/V－O(a)(b)2011年高考解析：交流电压表和交流电流表的示数都是有效值，电流表的示数110255UIAARA、C正确，由图（b）可知原线圈电压有效值为220V，周期0.02S，则可得原、副线圈匝数比为2:1，交变电压的频率为50Hz，B、D错误；2011年高考◆某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（）A.最大值是VB.频率是100HzC.有效值是VD.周期是0.02s5022522012年高考◆如图5，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2:1,V和A均为理想电表，灯光电阻RL=6Ω,AB端电压u1=12√2sin100πt（V）.下列说法正确的是（）A.电流频率为100HzB.V的读数为24VC.A的读数为0.5AD.变压器输入功率为6W2013年高考◆如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1:n2=n4:n3.当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是（）A．用户的总电阻增大B．用户的电压U4增加C．U1:U2=U4:U3D．用户消耗的功率等于发电机的输出功率2014年汕头一模◆图(a)中A、V为理想电表，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝20∶1，，变压器原线圈接上如图(b)的正弦交流电，则A．V示数为220VB．A示数为0.2AC．原线圈中交流电的频率是50HzD．通过R的电流的频率为2.5Hz2014年广州一模