2020-2021学年4 电能的输送教课内容课件ppt

这是一份2020-2021学年4 电能的输送教课内容课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了U1由电源决定，动态分析顺序，输送电能的基本要求，交变电流，远距离输电的电路分析，电网供电，我国输电采用的电压等内容，欢迎下载使用。
以上关系是有效值间的关系，对最大值也适用，但对某时刻的瞬时值其关系不成立。
变压器原副线圈各量制约关系：
U2由U1与匝数比决定
I2P2由U2与负载决定（副线圈电路计算中，副线圈相当于电源）
I1P1由I2P2决定（输入功率由输出功率决定，即用多少给多少）
即变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少。
电能在从发电站传输给用户的过程中要考虑什么问题？要注意什么？
发电的地方：为了合理的利用能源和保护环境,发电站要建在靠近这些能源的地方（一般离城市较远）.
用电的地方却很多，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．
我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区,而用电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？
保证供电线路可靠地工作，故障少
输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
保证电能的质量——电压和频率稳定
各种用电设备都是按照一定的工作电压设计的，电压过低或过高，用电器都不能正常工作，甚至会造成损坏。使用交流的用电器还要求频率稳定。
降低输电损耗的两个途径
任何输电线都有电阻，存在功率损失。 设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率和电压为：
易错点：若每根电线的电阻为r ,则输电线的总电阻是R线 = 2r
特别提醒：(1)输送功率是指高压输电线起始端输出的功率，损失功率是输电线上消耗的功率。(2)无论从减少输电线路上的功率损失，还是减少电压损失来看，都要求提高输电电压，以减小输电电流。(3)发电站的输送功率取决于用户消耗的功率，不是由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率。
减少输电线上功率损失的方法1.减小输电线的电阻R( )（1）减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。（银的电阻率最小，但价格昂贵）（2）适当增大导线的横截面积S，但横截面积S太大要多耗费金属材料，增加成本，同时给架线带来很大困难。（3）减小输电线的长度L，不可行，因为要保证输电距离。
采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。
根据ΔU=IR，以上方法也可以同时减小输电线上的电压损失。
(1)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。
注意： 输电电压也不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高，线路修建费用就会增多。输电电压越高，变压器上的电压也越高，对变压器的要求也相应提高。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，依照不同情况选择适合的输电电压。 目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。
1．输送过程图2．输电过程电路被划分为三个独立的回路，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律，串、并联电路规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。
3．对高压输电(输送回路)中几个电压的理解(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。(3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值(ΔU＝U2－U3＝I2R)，形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，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。4．减小输电线路上电压损失的方法根据ΔU＝IR可知有两种：(1)减小输电线路的电阻。(2)减小输电电流I，即提高输电电压。
升压变压器 降压变压器
1.一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离送电的要求。因此，要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离送电。到达数百千米甚至数千千米之外的用电区之后，先在“一次高压变电站”降到一百千伏左右，在更接近用户的地点再由“二次变电站”降到十千伏左右。然后，一部分电能送往大量用电的工业用户，另一部分经过低压变电站降到220V/380V，送给其他用户。
发电机和变压器∶ 决定电压
优点：合理调度电力，减少断电风险
我国的电网：国家电网和南方电网。
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
2.现在世界各国都不采用一个电厂与一批用户的“一对一”的供电方式，而是通过网状的输电线、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.采用电网送电，是输电技术的重要发展。 这样可以在一次能源产地使用大容量的发电机组，降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益。电网可以减少断电的风险，调济不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理地调度电力，这就使得电气化社会的主要能源—电力的供应更加可靠，质量更高。(采用电网供电的优点)
低压输电：输电功率为 100 kW 以下，距离为几百米以内，一般采用 220 V 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 35 kV 或 110 kV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 220 kV 或更高的电压输电。
目前我国远距离输电采用的电压有 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用 500 kV 超高压，西北电网的电压甚至达到 750 kV。
『判一判』(1)增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。(　　)(2)高压输电是通过提高电压、减小输电电流来减少输送电路的发热损耗。(　　)(3)高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好。(　　)(4)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。(　　)(5)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。(　　)(6)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。(　　)
√　√　√　×　√　×　
【典例1 】(多选)在电能的输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定时，对于在输电线上损失的电功率，有如下四种判断，其中正确的是（ ） A．和输送电线上电压的平方成反比 B．和输送电压的平方成正比 C．和输送电线上电压的平方成正比 D．和输送电压的平方成反比
【互动探究】：若输送的电功率一定，输电电压变为原来的3倍，输电线上损失的电功率变为原来的几倍？输电电压越高越好吗？
损失变为原来的 ,电压不是越高越好
【典例2】远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是(　　)
A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C.当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
【解题关键】：发电机的电压决定升压变压器的电压，与用户用电情况无关，用户电阻减小时电流增大，且输出电流决定输入电流，即用户用电情况决定电路的电流。
例3：如图所示，输送的电功率为200 kW的某变电站用10 kV的高压向10 km外的小区供电，输电导线的规格是0.5Ω/Km，则（1）输电导线中的电流（2）输电导上线由电阻的造成的电压损失和功率损失（3）用户获得的电压和电功率例4：如果用U1和U2两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同，求导线的横截面积之比
例5、发电机的端电压为220 V，输出功率44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，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
例5.发电机的端电压为220 V，输出功率44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，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＝200 A.
输电线路上的电压损失ΔU′＝I′R线＝40 V.
所以用户得到的电压U′2＝U1－ΔU′＝180 V
用户得到的功率为P＝U′2I＝3.6×104 W.
例6（课本P50）：某个小水电站发电机的输出功率为100KW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5KW（即用户得到的功率为95KW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：（1）降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？（2）输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
1．如图为远距离输电的示意图，T1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，T2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线的等效电阻为R。若发电机的输出电压不变，则下列叙述正确的是（　　）A．只增大T1的原线圈匝数n1，则R消耗的功率增大B．若 ，则电压表V1和V2的示数相等C．当用户总电阻减小时，R消耗的功率减小D．当用户总电阻减小时，电压表V1和V2的示数都变小
2．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（　　）A．因为热功率 ，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗B．因为热功率P＝IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗C．因为热功率P＝I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗D．以上说法均不正确
3．如图所示为远距离输电线路的示意图，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（　　）A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大
4．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，点灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时（　　）A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失电压大D．干路电流一定， 支路比深夜多，输电线上损失电压大
5．某电站不用变压器直接向用户输送电能，若输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，用户得到的电压为U'，则下列说法中正确的是（　　 ）A．输电线上损失电压为B．输电线上损失电功率为C．用户得到的功率为D．用户得到的功率为
6．如图所示，一小水电站，输出的电功率为P=20kW，输出电压U0=400V，经理想升压变压器T1升压后远距离输送，升压变压器T1的匝数比n1:n2=1:5，输电线总电阻为r=10Ω，最后经理想降压变压器T2降为220V向用户供电。下列说法正确的是（　 　）A．输电线上的电流为50AB．用户得到的电功率为19kWC．输电线上损失的电压为500VD．变压器T2的匝数比n3:n4=95:11
7．如图所示，某小型水电站发电机的输出电压U1=250V，经升压变压器和降压变压器后为养殖场供电。已知输电线的总电阻R线=5Ω，输电线上损失的功率P线=2KW，养殖场共有1100盏标有“220V   40W”字样的灯泡正常工作（除此之外没有其他用电器）。假设两个变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　）A．输电线上的电流I线=20AB．升压变压器的匝数比n1:n2=1:10C．降压变压器的匝数比n3:n4=10:1D．发电机的输出功率为44kW