4　电能的输送课件PPT

4　电能的输送1.了解交变电流从变电站到用户的输电过程。2.知道远距离输电时输电线上电能的损失与哪些因素有关,理解高压输电的原理。3.知道远距离输电线路的基本构成,会对简单的远距离输电线路进行定量计算。 1|输送电能的基本要求1.可靠:保证供电线路可靠地工作,少有故障。2.保质:保证电能的质量——①　　　    和②　　　    稳定。3.经济:输电线路建造和运行的费用低,③　　　    损耗少。 2|降低输电损耗的两个途径1.由于输电导线有电阻,在输电过程中必有一部分电能要转化成内能而损失掉。设输电导线中的电流为I,输电导线的电阻为R,则输电导线上的功率损失为ΔP=④        。电压频率电能I2R2.减少输电导线上的功率损失的两个途径(1)减小输电导线的⑤　　　    由电阻定律R=ρ 可知,距离一定,选用电阻率ρ小的材料制造导线、增大导线的横截面积S可减小电阻。(2)减小输电导线中的电流由P=UI可知,当输送功率P一定时,升高电压可以减小⑥　　　     。易错警示　(1)要准确理解输电线始端电压U、线路上损失的电压ΔU及输电线的末端电压U'间的关系,即U=U'+ΔU。(2)千万不能用ΔP= 计算功率损失,因为U不是输电线电阻r上所分担的电压。电阻输电电流3|电网供电1.远距离输电的基本原理:在发电站内用⑦　　　    变压器⑧　　　    ,然后进行远距离输电,在用电区域通过⑨　　　    变压器降到所需的电压。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,这就是电网。3.电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效益。(2)可以减小⑩　　    的风险,调剂不同地区 　　　　    的平衡。(3)合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。升压升压降压断电电力供需导师点睛    发电站一般建在靠近能源产地的地方,发电站的电一般是通过电网传输的,主要目的是调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质量。提高输电电压是减少电能损失行之有效的办法,因此,电能的输送必须使用变压器,先升压后降压,变成用户需要的电压即可使用。简单的高压输电模型如下: 在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区通过降压变压器降到所需电压。判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。1.输电线的电阻为r,输送的电功率为P,输电电压为U,则用户得到的功率为P- r。 (　　)2.一台发电机的输出功率为1 100 kW,当发电机接到输电线路的电压为11 kV时,输电导线上的电流为100 A。(　　)3.在电能输送过程中,若输送的电功率和输电电压一定,使用同种材料制作的导线时,越细的导线损失的电压越小。 (　　)✕√√4.远距离输电,采用高压输电主要是为了使输电过程更加安全。 (　　)5.远距离输电,在输送功率不变时,提高输电电压,能减小输电电流,提高输电效率。 (　　)6.远距离输电,在输电电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越少。 (　　)√✕1 |输电线上的电压损失和功率损失情境　我们的生活离不开电能,为了合理地利用可用来发电的自然资源,发电站要建在靠近这些资源的地方。但是,用电的地方可能距离发电站很远,因此常常需要把电能输送到远方。在公路旁、旷野上,坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线,仿佛从天际而来,向天际而去……,这些高压输电线上的输电电压有的高达1 000 kV。  问题1.远距离大功率输电面临的困难是什么?提示:在输电线上有功率损失。2.为什么输电线上有电能损失?提示:由于输电线长,电阻大,当电流通过输电线时,产生热量Q,损失一部分电能。3.如何减少电能损失?提示:一是减小输电线的电阻,二是减小输电线中的电流。4.采用高压输电能减少电能损失,是不是输电电压越高越好?为什么?提示:不是。输电电压越高,对输电线路绝缘性能的要求越高,线路修建费用就会增多。实际输送电能时,要综合考虑各种因素,如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等,依照不同情况选择合适的输电电压。5.若输送的电功率为P,输电电压为U,输电线的总长度为L,横截面积为S,电阻率为ρ,则功率损失是多少? 　输电线上的电压损失(1)电压损失:输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端的电压比起始端电压要低,这就是输电线上的电压损失。(2)减少电压损失的两种方法:一是减小输电导线的电阻,二是减小输电电流。 　输电线上的功率损失1.功率损失的原因及计算(1)功率损失的原因:任何输电线都有电阻,因此当电流通过输电线向远方输送时,输电线因有电阻而发热。(2)功率损失的计算:ΔP=I2R,I为输电线上的电流,R为输电线电阻。2.减少功率损失的方法由ΔP=I2R可知,减少输电线上功率损失的方法主要有两种:减小输电导线的电阻和减小输电导线中的电流。(1)减小输电线的电阻R。由R=ρ 知:a.减小输电线长度l:由于输电距离一定,所以在实际中不可能用减小l来减小R。b.减小电阻率ρ:目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料,若使用电阻率更小的金属制作导线,如银,成本太高。c.增大输电导线的横截面积S:这种方法要多耗费金属材料,增加成本,同时给输电线的架设带来很大的困难。(2)减小输电导线中的电流I。根据I= 知:a.减小输送功率P:在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的,所以不现实。b.提高输电电压U:在输送功率P和输电线电阻R一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍,根据ΔP= ·R知,输电线上的功率损失将降为原来的 。根据以上分析可知,采用高压输电是减少输电线上功率损失最有效、最经济的措施。2 |远距离输电问题 　输电线路如图所示  　基本关系1.功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3。2.电压关系: = , = ,U2=ΔU+U3。3.电流关系: = , = ,I2=I3=I线。4.输电电流:I线= = = 。5.功率损失:P损=I线ΔU= R线= R线。6.输电导线上的电压损失:ΔU=I线R线=U2-U3。易错警示　输电电压和损失电压的区别:输电电压是指升压变压器的输出电压,即图中的U2;损失电压也称为输电导线电阻上的电压,是指电流通过输电导线降落在输电导线电阻上的电压,即图中的ΔU。     　　风力发电作为新型环保新能源,近几年得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压为250 V,用户需要的电压为220 V,输电线电阻为10 Ω【1】。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%【2】,试求: (1)画出此输电线路的示意图;(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;(3)用户得到的电功率是多少。信息提取    【1】输电线路有电阻,电阻会分担部分电压和消耗一定的能量。【2】可利用P损= R线计算输电线路中的电流。思路分析    首先根据输电线上损耗的功率计算出输电线路中的电流,其次根据P=U2I2【3】和U3=U2-U线【4】求出输送电压U2和U3,进而求出变压器原、副线圈的匝数比;最后根据输送功率和线路中损失的功率【5】计算出用户得到的功率。解析    (1)如图所示。 (2)P损= R线,I2= =  A=20 A(由【2】得到)U2= =  V=5 000 V(由【3】得到)升压变压器原、副线圈匝数比 = = = U3=U2-U线=U2-I2R线=4 800 V(由【4】得到)降压变压器原、副线圈匝数比 = = = (3)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率,为P用=P-P损=P(1-4%)=100×96% kW=96 kW(由【5】得到)答案　(1)见解析图　(2)1∶20　240∶11     (3)96 kW