2020-2021學年4 電能的輸送教課內(nèi)容課件ppt

這是一份2020-2021學年4 電能的輸送教課內(nèi)容課件ppt，共39頁。PPT課件主要包含了U1由電源決定，動態(tài)分析順序，輸送電能的基本要求，交變電流，遠距離輸電的電路分析，電網(wǎng)供電，我國輸電采用的電壓等內(nèi)容，歡迎下載使用。
以上關系是有效值間的關系，對最大值也適用，但對某時刻的瞬時值其關系不成立。
變壓器原副線圈各量制約關系：
U2由U1與匝數(shù)比決定
I2P2由U2與負載決定（副線圈電路計算中，副線圈相當于電源）
I1P1由I2P2決定（輸入功率由輸出功率決定，即用多少給多少）
即變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是“量出為入”，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少。
電能在從發(fā)電站傳輸給用戶的過程中要考慮什么問題？要注意什么？
發(fā)電的地方：為了合理的利用能源和保護環(huán)境,發(fā)電站要建在靠近這些能源的地方（一般離城市較遠）.
用電的地方卻很多，有的地方離發(fā)電站很遠,因此需要把電能輸送到遠方,這就涉及電能的輸送問題．
我國很多發(fā)電廠建在能源聚集的西部地區(qū),而用電量大的城市多在東部沿海地區(qū)。從發(fā)電廠到用電量大的區(qū)域的遠距離輸電中，如何減少電能的損耗？
保證供電線路可靠地工作，故障少
輸電線路建造和運行費用低，電能損耗少
保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定
各種用電設備都是按照一定的工作電壓設計的，電壓過低或過高，用電器都不能正常工作，甚至會造成損壞。使用交流的用電器還要求頻率穩(wěn)定。
降低輸電損耗的兩個途徑
任何輸電線都有電阻，存在功率損失。 設輸電電流為I，輸電線電阻為R，則輸電線上的功率和電壓為：
易錯點：若每根電線的電阻為r ,則輸電線的總電阻是R線 = 2r
特別提醒：(1)輸送功率是指高壓輸電線起始端輸出的功率，損失功率是輸電線上消耗的功率。(2)無論從減少輸電線路上的功率損失，還是減少電壓損失來看，都要求提高輸電電壓，以減小輸電電流。(3)發(fā)電站的輸送功率取決于用戶消耗的功率，不是由發(fā)電站輸出的功率決定用戶和線路消耗的功率。
減少輸電線上功率損失的方法1.減小輸電線的電阻R( )（1）減小電阻率?：目前一般用電阻率較小的銅或鋁作導線材料。（銀的電阻率最小，但價格昂貴）（2）適當增大導線的橫截面積S，但橫截面積S太大要多耗費金屬材料，增加成本，同時給架線帶來很大困難。（3）減小輸電線的長度L，不可行，因為要保證輸電距離。
采用高壓輸電是減小輸電線上功率損失最有效、最經(jīng)濟的措施。
根據(jù)ΔU=IR，以上方法也可以同時減小輸電線上的電壓損失。
(1)減小輸送功率P：在實際中不能以用戶少用或不用電來達到減少損耗的目的。
注意： 輸電電壓也不是越高越好。電壓越高，對輸電線路絕緣性能的要求就越高，線路修建費用就會增多。輸電電壓越高，變壓器上的電壓也越高，對變壓器的要求也相應提高。實際輸送電能時，要綜合考慮各種因素，如輸送功率的大小、距離的遠近、技術和經(jīng)濟要求等，依照不同情況選擇適合的輸電電壓。 目前我國遠距離送電采用的電壓有110kV、220kV、330kV，輸電干線已經(jīng)采用500kV的超高壓，西北電網(wǎng)的電壓甚至達到750kV。
1．輸送過程圖2．輸電過程電路被劃分為三個獨立的回路，每個回路均可以應用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關系是聯(lián)系不同回路的橋梁。
3．對高壓輸電(輸送回路)中幾個電壓的理解(1)輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2。(2)用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4。(3)損失電壓：輸電線始端電壓與末端電壓的差值(ΔU＝U2－U3＝I2R)，形成的原因是輸電導線有電阻，電流通過輸電線時，會在線路上產(chǎn)生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低，這就是輸電線上的電壓損失。4．減小輸電線路上電壓損失的方法根據(jù)ΔU＝IR可知有兩種：(1)減小輸電線路的電阻。(2)減小輸電電流I，即提高輸電電壓。
升壓變壓器 降壓變壓器
1.一般發(fā)電機組輸出的電壓在十千伏上下，不符合遠距離送電的要求。因此，要在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器，升壓到幾百千伏后再向遠距離送電。到達數(shù)百千米甚至數(shù)千千米之外的用電區(qū)之后，先在“一次高壓變電站”降到一百千伏左右，在更接近用戶的地點再由“二次變電站”降到十千伏左右。然后，一部分電能送往大量用電的工業(yè)用戶，另一部分經(jīng)過低壓變電站降到220V/380V，送給其他用戶。
發(fā)電機和變壓器∶ 決定電壓
優(yōu)點：合理調(diào)度電力，減少斷電風險
我國的電網(wǎng)：國家電網(wǎng)和南方電網(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
2.現(xiàn)在世界各國都不采用一個電廠與一批用戶的“一對一”的供電方式，而是通過網(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，這就是電網(wǎng)。3.采用電網(wǎng)送電，是輸電技術的重要發(fā)展。 這樣可以在一次能源產(chǎn)地使用大容量的發(fā)電機組，降低一次能源的運輸成本，獲得最大的經(jīng)濟效益。電網(wǎng)可以減少斷電的風險，調(diào)濟不同地區(qū)電力供需的平衡，保障供電的質(zhì)量。使用電網(wǎng)，可以根據(jù)火電、水電、核電的特點，合理地調(diào)度電力，這就使得電氣化社會的主要能源—電力的供應更加可靠，質(zhì)量更高。(采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點)
低壓輸電：輸電功率為 100 kW 以下，距離為幾百米以內(nèi)，一般采用 220 V 的電壓輸電。
高壓輸電：輸電功率為幾千千瓦到幾萬千瓦，距離為幾十千米到幾百千米，一般采用 35 kV 或 110 kV的電壓輸電。
超高壓輸電：輸電功率為 10 萬千瓦以上，距離為幾百千米，必須采用 220 kV 或更高的電壓輸電。
目前我國遠距離輸電采用的電壓有 110 kV、220 kV、330 kV，輸電干線采用 500 kV 超高壓，西北電網(wǎng)的電壓甚至達到 750 kV。
『判一判』(1)增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。(　　)(2)高壓輸電是通過提高電壓、減小輸電電流來減少輸送電路的發(fā)熱損耗。(　　)(3)高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好。(　　)(4)從發(fā)電廠發(fā)出的電輸送到用戶均需要采用高壓輸電。(　　)(5)使用升壓變壓器和降壓變壓器進行遠距離輸電時，用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機輸出的電壓。(　　)(6)遠距離輸電時，若升壓變壓器匝數(shù)比為1∶n，降壓變壓器匝數(shù)比為n∶1，則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等。(　　)
√　√　√　×　√　×　
【典例1 】(多選)在電能的輸送過程中，若輸送的電功率一定、輸電線電阻一定時，對于在輸電線上損失的電功率，有如下四種判斷，其中正確的是（ ） A．和輸送電線上電壓的平方成反比 B．和輸送電壓的平方成正比 C．和輸送電線上電壓的平方成正比 D．和輸送電壓的平方成反比
【互動探究】：若輸送的電功率一定，輸電電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，輸電線上損失的電功率變?yōu)樵瓉淼膸妆?？輸電電壓越高越好嗎?br/>損失變?yōu)樵瓉淼? ,電壓不是越高越好
【典例2】遠距離輸電線路的示意圖如圖所示，若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是(　　)
A.升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設備消耗的功率無關B.輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定C.當用戶用電器的總電阻減小時，輸電線上損失的功率增大D.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
【解題關鍵】：發(fā)電機的電壓決定升壓變壓器的電壓，與用戶用電情況無關，用戶電阻減小時電流增大，且輸出電流決定輸入電流，即用戶用電情況決定電路的電流。
例3：如圖所示，輸送的電功率為200 kW的某變電站用10 kV的高壓向10 km外的小區(qū)供電，輸電導線的規(guī)格是0.5Ω/Km，則（1）輸電導線中的電流（2）輸電導上線由電阻的造成的電壓損失和功率損失（3）用戶獲得的電壓和電功率例4：如果用U1和U2兩種電壓來輸電，設輸送的電功率、輸電線上的功率損失、導線的長度和電阻率都相同，求導線的橫截面積之比
例5、發(fā)電機的端電壓為220 V，輸出功率44 kW，輸電導線的電阻為0.2 Ω，如果用初、次級線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級線圈匝數(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；(2)求用戶得到的電壓和功率；(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．
(1)示意圖如圖所示
例5.發(fā)電機的端電壓為220 V，輸出功率44 kW，輸電導線的電阻為0.2 Ω，如果用初、次級線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級線圈匝數(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；(2)求用戶得到的電壓和功率；(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．
(3)則輸電電流I＝P/U1＝200 A.
輸電線路上的電壓損失ΔU′＝I′R線＝40 V.
所以用戶得到的電壓U′2＝U1－ΔU′＝180 V
用戶得到的功率為P＝U′2I＝3.6×104 W.
例6（課本P50）：某個小水電站發(fā)電機的輸出功率為100KW，發(fā)電機的電壓為250V。通過升壓變壓器升高電壓后向遠處輸電，輸電線的總電阻為8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220V。要求在輸電線上損失的功率控制在5KW（即用戶得到的功率為95KW）。請你設計兩個變壓器的匝數(shù)比。為此，請你計算：（1）降壓變壓器輸出的電流是多少？輸電線上通過的電流是多少？（2）輸電線上損失的電壓是多少？升壓變壓器輸出的電壓是多少？（3）兩個變壓器的匝數(shù)比各應等于多少？
1．如圖為遠距離輸電的示意圖，T1為升壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，T2為降壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4，輸電線的等效電阻為R。若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述正確的是（　?。〢．只增大T1的原線圈匝數(shù)n1，則R消耗的功率增大B．若 ，則電壓表V1和V2的示數(shù)相等C．當用戶總電阻減小時，R消耗的功率減小D．當用戶總電阻減小時，電壓表V1和V2的示數(shù)都變小
2．下列關于減小遠距離輸電導線上熱損耗的說法中，正確的是（　　）A．因為熱功率 ，所以應降低輸送電壓，增大輸電導線電阻，才能減小輸電導線上的熱損耗B．因為熱功率P＝IU，所以應采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導線上的熱損耗C．因為熱功率P＝I2R，所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導線上的熱損耗D．以上說法均不正確
3．如圖所示為遠距離輸電線路的示意圖，若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是（　?。〢．升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設備消耗的功率無關B．輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D．當用戶用電器的總電阻減小時，輸電線上損失的功率增大
4．照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的，可是我們在晚上七八點鐘用電高峰時開燈，點燈比深夜時要顯得暗些，這是因為此時（　?。〢．總電阻比深夜時大，干路電流小，每盞燈分到的電壓就小B．總電阻比深夜時大，干路電流小，每一支路的電流就小C．總電阻比深夜時小，干路電流大，輸電線上損失電壓大D．干路電流一定， 支路比深夜多，輸電線上損失電壓大
5．某電站不用變壓器直接向用戶輸送電能，若輸電功率為P，輸電電壓為U，輸電線電阻為R，用戶得到的電壓為U'，則下列說法中正確的是（　　 ）A．輸電線上損失電壓為B．輸電線上損失電功率為C．用戶得到的功率為D．用戶得到的功率為
6．如圖所示，一小水電站，輸出的電功率為P=20kW，輸出電壓U0=400V，經(jīng)理想升壓變壓器T1升壓后遠距離輸送，升壓變壓器T1的匝數(shù)比n1:n2=1:5，輸電線總電阻為r=10Ω，最后經(jīng)理想降壓變壓器T2降為220V向用戶供電。下列說法正確的是（　 ?。〢．輸電線上的電流為50AB．用戶得到的電功率為19kWC．輸電線上損失的電壓為500VD．變壓器T2的匝數(shù)比n3:n4=95:11
7．如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，經(jīng)升壓變壓器和降壓變壓器后為養(yǎng)殖場供電。已知輸電線的總電阻R線=5Ω，輸電線上損失的功率P線=2KW，養(yǎng)殖場共有1100盞標有“220V???40W”字樣的燈泡正常工作（除此之外沒有其他用電器）。假設兩個變壓器均為理想變壓器，下列說法正確的是（　?。〢．輸電線上的電流I線=20AB．升壓變壓器的匝數(shù)比n1:n2=1:10C．降壓變壓器的匝數(shù)比n3:n4=10:1D．發(fā)電機的輸出功率為44kW