2018版高中物理 第4章 遠距離輸電 4.3 電能的遠距離傳輸課件 魯科版選修3-2.ppt

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第4章——,遠距離輸電,第3講電能的遠距離傳輸,目標定位,1.了解遠距離輸電線上的能量損失與哪些因素有關(guān).2.應用理想變壓器、電路知識對簡單的遠距離輸電線路進行定量計算.3.了解交變電流從變電站到用戶的輸電過程及電網(wǎng)設計.4.了解高壓直流輸電的原理.,一、為什么要采用高壓輸電1.電功率損失(1)損失的電功率P＝，即在輸電線上因發(fā)熱而損耗的電功率與電阻成正比，與電流的二次方成正比.(2)在輸送電功率不變的前提下，要減少電功率損失，只能采取導線中電流的方法.,I2R,減小,2.電壓損失：在輸送電功率不變的前提下，要減少電壓損失，只能采取輸電電流的方法，或減小輸電線電阻的方法.3.高壓輸電：由P＝UI知，在保證P不變的情況下，必須輸送電壓U，才能減小電流I.,減小,提高,二、高壓交流輸電1.遠距離輸電的基本思路.如圖1所示.在發(fā)電站內(nèi)用變壓器升高電壓.然后進行遠距離輸電，在用電區(qū)域通過降壓變壓器降壓.,圖1,升壓,2.電網(wǎng)通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡.3.電網(wǎng)送電的優(yōu)點(1)降低一次能源的運輸成本，獲得最大經(jīng)濟效益.(2)合理地調(diào)度電力，使電力的供應更加可靠，質(zhì)量更高.,三、高壓直流輸電直流輸電系統(tǒng)只在輸電這個環(huán)節(jié)是直流，發(fā)電和用電環(huán)節(jié)仍是交流；輸電過程中只用兩根導線.和可以實現(xiàn)交流電和直流電的轉(zhuǎn)換.,整流器逆變器,一、降低輸電損耗的兩個途徑,1.輸電導線上的功率損失(1)損失功率計算：設輸電電流為I，輸電線電阻為R線，則輸電線上的功率損失為ΔP＝I2R線.,,,圖2,(2)減少輸電線上電壓損失的方法：①減小輸電線的電阻.②提高輸送電壓.,例1遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓升高為原來的n倍，關(guān)于輸電線上的電壓損失和功率損失正確的是(不考慮電抗產(chǎn)生的損失)(),答案BC,針對訓練發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學校的輸電線總電阻為R線，通過導線的電流為I，學校輸入電壓為U2，下列計算輸電線功率損耗的式子中，正確的是(),答案BCD,二、遠距離輸電及基本關(guān)系1.輸電線路的構(gòu)成由發(fā)電機、升壓變壓器、輸電導線、降壓變壓器、用電器構(gòu)成.2.遠距離輸電的基本關(guān)系(如圖3所示),圖3,(1)功率關(guān)系P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒(2)電壓、電流關(guān)系,U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I線→串聯(lián)電路中電壓、電流關(guān)系,3.特別強調(diào)(1)升壓變壓器副線圈的電壓U2不等于降壓變壓器原線圈的電壓U3，輸電線上的電壓損失ΔU＝I線R線，輸電線上的功率損耗ΔP＝(2)計算輸電線的電阻時，應注意輸電線長度為距離的兩倍.,(3)處理遠距離輸電問題.首先要畫出輸電線路示意圖，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應位置；其次解題時要抓“兩頭”——電源、用電器.要注意“中間兩條線”——輸電線，以變壓器為界將整個輸電電路劃分為三個獨立的回路.以變壓器為聯(lián)系的紐帶將“兩頭”與中間“輸電線”聯(lián)系起來，利用能量守恒、變壓比、變流比等規(guī)律進行分析與計算.,例2發(fā)電機兩端電壓為220V，輸出功率44kW，輸電導線的總電阻為0.2Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶.(1)畫出全過程的線路示意圖；,解析示意圖如圖所示.,(2)求用戶得到的電壓和功率；,輸電線上的功率損失和電壓損失分別為,U損＝ΔU＝I2R線＝200.2V＝4V.所以降壓變壓器原線圈的輸入電壓和電流為U3＝U2－U損＝2200V－4V＝2196V，I3＝I2＝20A.降壓變壓器副線圈的輸出電壓和電流為,用戶得到的功率為P4＝U4I4＝219.6200W＝4.392104W.,(3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率.,輸電線路上的電壓損失ΔU′＝I′R線＝2000.2V＝40V.所以用戶得到的電壓U2′＝U1－ΔU′＝220V－40V＝180V，用戶得到的功率為P′＝U2′I′＝180200W＝3.6104W.,答案見解析,輸電線上損耗的問題,B、D選項中的U2應為損失的電壓，所以選項B、D是錯誤的.答案AC,2.某水電站，用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3106kW.現(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是()A.輸電線上輸送的電流大小為2105AB.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kVC.若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9108kWD.輸電線上損失的功率為ΔP＝，U為輸電電壓，R為輸電線的電阻,輸電線上損失的電壓為U損＝IR＝61032.5V＝1.5104V＝15kV，B項正確；當用5kV電壓輸電時，輸電線上損失的功率若超過3106kW，與實際情況相矛盾，故C項錯誤；,答案B,遠距離高壓輸電的應用3.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖4所示，發(fā)電機的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器).要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則(),圖4,C.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率,考慮到輸電線上也有電功率的損失，可知D項也正確.,答案AD,4.在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失.有一個電站，輸送的電功率為P＝500kW，當使用U＝5kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度.求：,(1)這時的輸電效率η和輸電線的總電阻R線；,答案60%20Ω,(2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應使用多高的電壓向外輸電？,答案22.4kV,