1.了解提高輸電電壓是降低遠(yuǎn)距離輸電損耗的有效途徑,會(huì)用相關(guān)知識(shí)解釋實(shí)際的輸電問題。2.經(jīng)歷建立遠(yuǎn)距離輸電模型的過程,體會(huì)建立理想模型的思維方法。3.理解工程技術(shù)要兼顧科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多種因素,知道電網(wǎng)供電是遠(yuǎn)距離輸電的重要發(fā)展。
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(yuǎn)距離輸電中,如何減少電能的損耗?
一 輸送電能的基本要求
1.可靠:保證供電線路可靠地工作,少有故障。
2.保質(zhì):保證電能的質(zhì)量—電壓和頻率穩(wěn)定
3.經(jīng)濟(jì):輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低,電能損耗少。
二、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑
思考1:在遠(yuǎn)距離輸電過程中,輸電線的電阻不可忽略,而電流流過電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量,造成電能的損耗,設(shè)輸電線的總電阻為r,電流為I,寫出輸電線上損耗的功率。
思考2:電流在流經(jīng)電阻時(shí)還會(huì)在電阻兩端分去一部分電壓,造成電壓損失,使用戶得到的電壓減小,寫出輸電線上損耗的電壓。
思考3:在輸電過程中,要輸送的功率往往是確定的,請(qǐng)你根據(jù)功率關(guān)系表示出輸電過程中的損失。
思考4:要想減小電能在輸送過程中的損耗,可以采取哪些可行的方法?
選擇電阻率較小的銅或鋁
長度由距離決定,無法較小
增大橫截面積可以減小電阻,但導(dǎo)線不可能過粗。
提高輸送電壓是減小輸電線上電能損失的有效手段,電壓提高為原來的n倍,則功率損失變?yōu)樵瓉淼?/n2
減小輸電線的電阻來降低功率損失是十分有限的!
交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié)
思考:畫出輸電過程示意圖,寫出各個(gè)物理量之間的聯(lián)系。
是不是輸電電壓越高越好?
電壓越高,對(duì)輸電線路和變壓器的要求越高,建設(shè)費(fèi)用越高。
我國常用的遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有110 kV、220 kV、330 kV,輸電干線采用500 kV的超高壓,西北電網(wǎng)達(dá)到750kV。
輸電線上的電壓損失,除了與輸電線的電阻有關(guān),還與感抗和容抗有關(guān)。當(dāng)輸電線路電壓較高、導(dǎo)線截面積較大時(shí),電抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大。
例 如圖所示,某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為10 kW,輸出電壓為400 V,向距離較遠(yuǎn)的用戶供電,為了減少電能損失,使用2 kV高壓輸電,最后用戶得到220 V、9.5 kW的電,求:(1)水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2。(2)輸電線路導(dǎo)線電阻R。(3)用戶降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n3∶n4。
一、輸送電能的基本要求—
二、減少輸電損耗的途徑—
1.遠(yuǎn)距離輸電電路構(gòu)成
2.遠(yuǎn)距離輸電基本關(guān)系
1.遠(yuǎn)距離輸電中,當(dāng)輸送的電功率為P,輸電電壓為U時(shí),輸電線上損失的電功率為ΔP,若輸送的電功率增加為4P,而輸電線中損失的電功率減為 (輸電線電阻不變),則輸電電壓應(yīng)增為( ?。〢.32UB.16UC.8UD.4U
2.[天津卷]通過一理想變壓器,經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P,原線圈的電壓U保持不變,輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時(shí),線路損耗的電功率為P1,若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk,線路損耗的電功率為P2,則P1和 分別為( ?。?br/>3. 發(fā)電廠輸出的交流電壓為U=22 kV,輸送功率為P=2.2×106 W,現(xiàn)在用戶處安裝一降壓變壓器,用戶的電壓為220 V,發(fā)電廠到變壓器間的輸電線總電阻為r=22 Ω,求:(1)輸電導(dǎo)線上損失的電功率?P;(2)輸電導(dǎo)線上損失的電壓?U;(3)降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2。 ?

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4 電能的輸送

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