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电能的输送

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教科版  3-2    2.7
电能的输送


         北川中学      唐高平
电站
用户
输送电能的基本要求应当是: 
    可靠、保质 、经济
一、输电线上的功率损失 
1.设输电电流为I,输电线电阻为R
 ,则输电线上的功率损失为: 
2.减少输电线上功率损失的方法 
    (1)减小输电线的电阻R
   ①减小输电线长度L:由于输电距离一定,
 所以在实际中不可能用减小L来减小R.
 ②减小电阻率:目前一般用电阻率较小的
 铜或铝作导线材料.
   ③增大导线的横截面积S,这要多消耗金
 属材料,增加成本,同时给输电线的架设
 带来很大的困难.
 (2)减小输电电流 I 

 ①减小输送功率P :
 由于电站的装机容量一定,因此电站向外
 输送的电功率是一定的,即在实际中不
 能以用户少用或不用电来减少输电线上
 的功率损失.
   
②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
,输电线上的功率损失降为原来的1/n2
倍.

  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. 
功率关系

         I     ΔP
     
    电站
                         
                 R      用户
         P           P’


          P = P’ + P
二、输电线路上的电压损失
1.电压损失:输电线路始端电压U跟末端
 电压U’的差值,称为输电线路上的电压损
 失,U = U -U’ ,如图所示:

             ΔU 
         I
                  R
                          
     电站
         U               用户
                      U’
2.造成电压损失的因素
 (1)输电线电阻造成电压损失
                   U=IR.
(2)输电线感抗和容抗造成电压损
 失.
 3.减小输电线路上电压损失的方法
    (1)减小输电线电阻R
      对高压输电线路效果不佳.
    (2)减小输电电流I
      在输送电功率不变的前提下,
 提高输电电压是有效的措施.
      
4.哪个途径对于降低输电线路的损耗更
为有效?
 5.怎样计算用户得到的功率P?

       P用户=  P输送-P损

 6.在保证用户的电功率的前提下,怎样才
 能减小输电电流?
练习: 输送10kw的电功率,采用400V的
电压输电,输电线的总电阻为10Ω,求
(1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?
用户得到的电压?
             (1)25A      250V     150V
(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?
             (2)6250W     3750W
(3)如果采用4000V电压输电,输电线损失
的功率?用户得到的功率?
            (3) 62.5W     9937.5W
         提高输电电压,                                 
    是减少电能损失的最有效的办法
三、交流高压输电的基本环节 

                                        升压变压器


     发电站


     用户              降压变压器               高压输电

  交流高压输电基本环节示意图 


发
                                                 用
电                                          U
      U          U2             U3           4
机       1                                        电
                                                 器 
                                              
      升压变压器         高压输电线路          降压变压    器 
四、远距离输电原理图

   I1  I2   I3  I4
         r线 P P
   P1 P2    3  4
 F              U
  U 1 n1 n2 U2 U3n3 n4 4 R用

  升压变压器   降压变压器
功率关系:

P1=P2,P3=P4,P2=Pr+P3
    I1  I2    I3  I4
          r线 P  P
    P1 P2     3  4
 F                U
  U 1 n1 n2 U2 U3n3 n4 4 R用

   升压变压器    降压变压器
电压关系:

 U1  n1 U3 n3
   =  ,  =   ,U2 =Ur +U3
 U2  n2 U4 n4
      I1    I2       I3  I4
                r线  P    P
      P1   P2        3    4
 F                         U
    U 1 n1 n2 U2   U3n3  n4 4   R用

    升压变压器         降压变压器
电流关系:
 1.输送功率为100kW 以下, 距离为几百
米以内,一般采用220V 的电压送电 。
这就是通常用的 低压线路。
 2.输送功率为几千kW  到 几万kW,距
离为几十km到上百km, 一般采用35kV 
或110kV 的电压送电。这就是所谓 高压
输 电。
 3.如果输送功率为10 万kW 以上,距离
为几百km,就必须采用220kV 甚至更高
的电压送电。这就是所谓 超高压输电。
                           


 ●  目前我国远距离送电采用的电压有110kV
、220kV 和330kV, 在少数地区已开始采用
500kV的超高压送电。
 ●  目前世界上正在试验的最高输电电压是
1150kV。
 ●  大型发电机发出的电压,等级有 10.5kV、
13.8kV、15.75kV、18.0kV。

远距离输电
 我国常用的远距离输电采用的电压有110               kV、
 220 kV、330 kV,输电干线采用500 kV的超高
 压,西北电网达到750kV。
  是不是输电电压越高越好?                  思
                                考
 电压越高,对输电线路和变压器的要求越
 高,建设费用越高。
课堂练习
2、一小型发电站通过升压,降压变压器把电
能输给用户.已知发电机的输出功率是
500kW,端电压为500V,升压变压器原、副线
圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电
阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不
计变压器的损耗.求:
(1)升压变压器的副线圈两端电压;           2500V
(2)输电导线上的功率损失;              60kW
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比;10:1
(4)用户得到的功率。                440kW
    I1    I2       I3   I4
              r线  P    P
    P1   P2        3    4
F                         U
  U 1 n1 n2 U2   U3n3  n4  4  R用

   升压变压器        降压变压器
3、某交流发电机输出功率为5×105 W,输
出电压为1.0×103 V,假如输电线的总电阻
10Ω,在输电线上损失的电功率等于输电
功率的5%,用户使用电压380 V
(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的
符号)
     I1    I2       I3   I4
                r线 P    P
      P1   P2       3    4
 F                         U
    U 1 n1 n2 U2  U3n3  n4  4  R用

    升压变压器         降压变压器
3、某交流发电机输出功率为5×105 W,输
出电压为1.0×103 V,假如输电线的总电阻
10Ω,在输电线上损失的电功率等于输电
功率的5%,用户使用电压380 V
(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的
匝数比是多少?(使用的是理想变压器)

     I1    I2       I3  I4
               r线  P    P
     P1   P2        3    4
 F                        U
   U 1 n1 n2 U2   U3n3  n4 4  R用

    升压变压器1:10        降压变压器  25:1
练习
 1、学校有一台应急备用发电机,内阻为
 r=1Ω, 升压变压器匝数比为1:4,降压变压器
 的匝数比为4:1,输电线的总电阻为R=4Ω,全
 校22个教室,每个教室用“220V,40W”的灯6
 盏,要求所有灯都正常发光,则:
 (1)发电机的输出功率多大?
 (2)发电机的电动势多大?
 (3)输电线上损耗的电功率多大? 
2、在远距离输电时,要考虑尽量减少输电
线上的功率损失.有一个坑口电站,输送的
电功率为P=500kW,当使用U=5kV的电压
输电时,测得安装在输电线路起点和终点处
的两只电度表一昼夜示数相差4800度.求:
(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻r?
(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变
输电线,那么电站应使用多高的电压向外输
电? 
输送电路的计算步骤
  (1)画出供电示意图
  (2)以变压器铁心为界,分出各个回
   路,各回路可独立运用欧姆定律分
   析.
  (3)各回路间通过线圈匝数比与电
   压比和电流比的关系,总功率不变
   等联系.
 例:发电机输出电压220V ,输出功
率44kW, 每条输电线电阻0.2Ω,求
用户得到的电压和电功率各是多少?
如果发电站先用变压比为1:10的升
压变压器将电压升高,经同样输电线
路,后经10:1的降压变压器降压后
供给用户, 则用户得到的电压和电
功率各是多少?

  140V,  28KW 219.2V, 43.84KW
 思考:有一台内阻为1Ω的发电机,供
给一所学校照明电路,如图,升压变压
器的匝数比为1:4,降压变压器的匝数
比为4:1,输电线总阻为R=4Ω,全校共
22个班,每班有“220V,40w”的灯6盏,
若要保证全部电灯正常发光,讨论:1)
发电机的输出功率多大?
2)发电机的电动势多大?3)输电效率
是多少?4)若使用灯数减半并正常发光
,发电机的输出功率是否减半?
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