原创精品课件43电能的远距离传输(讲授式)

第四章远距离输电学案3电能的远距离传输为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源的地方.为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源的地方.为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源的地方.用电的地方却很多,例如: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．即:观看视频并思考：为什么要高压输电呢？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。“方便和节约”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：二、输电的模型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：输电线有电阻若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r若输送的功率为P，输电电压为U，电线的总长度为L，横截面积为S，电阻率为，则功率损失可表示为：.)(2SLUPP三、降低能耗的两个途径3、若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度一定的情况下，应采用什么措施？2、降低输电损耗的途径是什么？由ΔP=I2r可知：可减少功率损失。减少输电线的电阻减少输电线的电流（3）减少材料的电阻率ρ（1）减少输电线的长度L（2）增加导线的横截面积S由可知：SLR三、降低能耗的两个途径4、若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施？讨论与交流：减小输送功率P由P=IU可知：提高输电电压U可减小输电电流。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。想一想：能否通过减小输送功率来减小输电电流？三、降低能耗的两个途径远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是()A．可节省输电线的材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减小输电线上的能量损失D．可加快输电的速度1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)(减小输送电流的方法可以通过提高输电电压来实现。总结：2远距离输电过程示意图四、电网供电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四、电网供电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rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4四、电网供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RUPnnPPPP2121)(用户用户得到的功率RUnPnRIU1212RUnPnnUnUUU12111223)(121112343344RUnPnnUnnnnUnU损失的电压四、电网供电四、电网供电1、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？2、是不是输电电压越高越好？为什么？讨论与交流：1、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2、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。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。阅读与思考：1、常用的输电模式有几种？各是什么？2、我国远距离输电采用的电压有哪几种？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。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。四、电网供电采用电网供电的优点是什么？阅读与思考：可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。四、电网供电远距离输电示意图在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大升压变压器原线圈电压不变，变压比不变，故副线圈电压不变，A错误；I＝P/U，U损＝IR线，U3＝U2－U损，因P变大，I变大，所以U损变大，所以降压变压器初级电压U3变小，B错误；P损＝(P/U)2R线，因P变大，所以P损变大，C正确；P损P＝PU2R线P＝PR线U，因P变大，所以比值变大，D正确．3某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω.(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．(1)输电线上的电流为I＝P/U＝52.63A输电线路损耗的功率为P线＝I2R≈16.62kW(2)改用高压输电后，输电线上的电流变为I′＝P/U′＝4A用户端在变压器降压前获得的电压U1＝U－I′R＝4976V根据U1/U2＝n1/n2用户得到的电压为U2＝n2U1/n1＝226.18V41．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是()A．可节省输电线的材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减小输电线上的能量损失D．可加快输电的速度2.超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()A．1kWB．1.6×103kWC．1.6kWD．10kW节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率I＝P/U＝40×103/800A＝50A．P线＝I2R＝502×0.4W＝1000W3．2014年2月初低温雨雪冰冻造成我国东部部分地区停电，为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()A．输电电流为3IB．输电电流为9IC．输电电压为3UD．输电电压为U/3高压线上的热耗功率ΔP＝I2R线……①若热耗功率变为9ΔP，则9ΔP＝I′2R线……②由①②两式得I′＝3I，A对；输送功率不变，即P＝UI＝U′I′，得U′＝U/3，所以D对4.发电机的端电压为220V，输出功率44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图；(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．(1)示意图如图所示(2)U2＝n2n1U1＝2200VI2＝PU2＝20A，P损＝I22R线＝80W.U损＝ΔU＝I2R线＝4V.U3＝U2－U损＝2196V，I3＝I2＝20A.U4＝n4n3U3＝＝219.6V，I4＝n3n4I3＝200A.用户得到的功率为P4＝U4I4＝4.392×104W.4.发电机的端电压为220V，输出功率44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图；(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．(3)则输电电流I＝P/U1＝200A.输电线路上的电压损失ΔU′＝I′R线＝40V.所以用户得到的电压U′2＝U1－ΔU′＝180V用户得到的功率为P＝U′2I＝3.6×104W.