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1、第4章,第3讲电能的远距离传输,一、为什么要采用高压输电 1.电功率损失 (1)损失的电功率P，即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比. (2)在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取 导线中电流的方法.,I2R,减小,2.电压损失：在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只能采取输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法. 3.高压输电：由PUI知，在保证P不变的情况下，必须输送电压U，才能减小电流I.,减小,提高,二、高压交流输电 1.远距离输电的基本思路.如图所示. 在发电站内用变压器升高电压.然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降压.,升压
2、,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)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高.,三、高压直流输电 直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交流；输电过程中只用两根导线. 和可以实现交流电和直流电的转换.,整流器 逆变器,一、降低输电损耗的两个途径,1.输电导线上的功率损失 (1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为R线，则输电线上的功率损失为PI2R线.,(2)减少输电线上电压损失的方法： 减小输电线的电阻. 提高输送电压.,例1
3、远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)(),答案BC,答案BC,针对训练发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线总电阻为R线，通过导线的电流为I，学校输入电压为U2，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是(),答案BCD,答案BCD,二、远距离输电及基本关系 1.输电线路的构成 由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成. 2.远距离输电的基本关系(如图所示),3.特别强调 (1)升压变压器副线圈的电压U2不等于降压变压器原线圈的电压U3，输电线上的电压损失UI线R线，输电线上的功率损耗
4、 P (2)计算输电线的电阻时，应注意输电线长度为距离的两倍. (3)处理远距离输电问题. 首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置； 其次解题时要抓“两头”电源、用电器.要注意“中间两条线”输电线，以变压器为界将整个输电电路划分为三个独立的回路.以变压器为联系的纽带将“两头”与中间“输电线”联系起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算.,例2发电机两端电压为220 V，输出功率44 kW，输电导线的总电阻为0.2 ，如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压，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. (1)画出全过程的线路
5、示意图；,解析示意图如图所示.,(2)求用户得到的电压和功率；,(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率.,输电线上的功率损失和电压损失分别为,U损UI2R线200.2 V4 V. 所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为 U3U2U损2 200 V4 V2 196 V，I3I220 A. 降压变压器副线圈的输出电压和电流为,用户得到的功率为P4U4I4219.6200 W4.392104 W.,(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率.,输电线路上的电压损失UIR线2000.2 V40 V. 所以用户得到的电压U2U1U220 V40 V180 V， 用户得到的
6、功率为PU2I180200 W3.6104 W.,输电线上损耗的问题,答案AC,B、D选项中的U2应为损失的电压，所以选项B、D是错误的. 答案AC,2.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2105 A B.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C.若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kW D.输电线上损失的功率为P ，U为输电电压，R为输电线的电阻,答案B,输电线上损失的电压为U损IR61032.5 V1.5104 V 15 kV，B
7、项正确； 当用5 kV电压输电时，输电线上损失的功率若超过3106 kW，与实际情况相矛盾，故C项错误；,答案B,远距离高压输电的应用 3.某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则(),C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,答案AD,考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D项也正确.,答案AD,4.在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失.有一个电站，输送的电功率为P500 kW，当使用U5 kV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4 800度.求：,(1)这时的输电效率和输电线的总电阻R线；,(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？,(1)这时的输电效率和输电线的总电阻R线；,答案60%20 ,(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？,答案22.4 kV,