電能的輸送(精品課件)

1、 第5節(jié) 電能的輸送其其他他形形式式的的能能量量發(fā)發(fā)電電站站把各種把各種熱能核能風(fēng)能水流能太陽能化學(xué)能比如：比如：轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能再再輸輸送送給給學(xué)學(xué)校校工工廠廠普通普通用戶用戶思考與討論電能在從發(fā)電站傳輸給用戶電能在從發(fā)電站傳輸給用戶的過程中要考慮什么問題？的過程中要考慮什么問題？要注意什么？要注意什么？ 發(fā)電的地方發(fā)電的地方：為了合理的：為了合理的利用能源利用能源和和保護(hù)環(huán)境保護(hù)環(huán)境, ,發(fā)發(fā)電站要建在靠近這些能源的地方（一般離城市較遠(yuǎn)）電站要建在靠近這些能源的地方（一般離城市較遠(yuǎn)）. .用電的地方用電的地方卻很多，卻很多，有的地方離發(fā)電站很遠(yuǎn)有的地方離發(fā)電站很遠(yuǎn), ,因因此需要把電能

2、輸送到遠(yuǎn)方此需要把電能輸送到遠(yuǎn)方, ,這就涉及電能的輸送問這就涉及電能的輸送問題題遠(yuǎn)遠(yuǎn)距距離離電站站址電站站址 用戶用戶(負(fù)載負(fù)載)遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離能源豐富能源豐富有利開發(fā)有利開發(fā)能源缺乏能源缺乏用電量大用電量大輸送電能的輸送電能的基本要求基本要求：可靠：可靠：是指保證是指保證供電線路可靠供電線路可靠地工作，少有故障和地工作，少有故障和停電停電。保質(zhì)：保質(zhì)：就是就是保證保證電能的電能的質(zhì)量質(zhì)量，即，即電壓和頻率穩(wěn)定電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟(jì)：經(jīng)濟(jì)：是指輸電線路建造，運(yùn)行的是指輸電線路建造，運(yùn)行的費(fèi)用低費(fèi)用低，損耗小，損耗小， 電價(jià)要低。電價(jià)要低。一、電能的輸送一、電能的輸送可靠可靠保質(zhì)保質(zhì)經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)遠(yuǎn)距離

3、大功率輸送電面臨的問題是什么？遠(yuǎn)距離大功率輸送電面臨的問題是什么？ 電流流過電流流過輸電導(dǎo)線輸電導(dǎo)線時(shí)，由于時(shí)，由于電流的熱效電流的熱效應(yīng)應(yīng)，必然有一部分，必然有一部分電能轉(zhuǎn)化成熱能電能轉(zhuǎn)化成熱能而損失掉。而損失掉。 怎樣計(jì)算怎樣計(jì)算輸電線路輸電線路損失的功損失的功率？率？如何降低輸電損耗？如何降低輸電損耗？UP設(shè)輸電電流為設(shè)輸電電流為I I，輸電線的電阻為輸電線的電阻為r r，則功率損失為則功率損失為: : P=IP=I2 2r r二、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑二、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑減少輸電線路上的發(fā)熱損失的減少輸電線路上的發(fā)熱損失的功率功率減少輸電線路上的發(fā)熱損失的減少輸電線路上的發(fā)熱損失

4、的電壓電壓UP1 . 為什么輸電線上有電能損失為什么輸電線上有電能損失?由于輸電線長(zhǎng)，電阻大，當(dāng)電流通過由于輸電線長(zhǎng)，電阻大，當(dāng)電流通過輸電線時(shí)，產(chǎn)生輸電線時(shí)，產(chǎn)生熱量熱量Q，損失一部分電，損失一部分電能，同時(shí)損失一部分電壓能，同時(shí)損失一部分電壓.一、輸電線上的功率損失一、輸電線上的功率損失(1)減小導(dǎo)線電阻減小導(dǎo)線電阻2 . 如何減少電能損失如何減少電能損失?RIP2損(2)減小輸電線中的電流減小輸電線中的電流Srr r=UI =SLRr由電阻定律知由電阻定律知(1)減小導(dǎo)線電阻減小導(dǎo)線電阻減小材料的電阻率減小材料的電阻率.銀的電阻率最小銀的電阻率最小,但價(jià)格昂貴但價(jià)格昂貴, 目前選用電阻率

5、較小的銅或鋁作輸電線目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線.減小輸電線的長(zhǎng)度減小輸電線的長(zhǎng)度L不可行不可行,因?yàn)橐ＷC輸電距離因?yàn)橐ＷC輸電距離.3 3 可適當(dāng)增大橫截面積可適當(dāng)增大橫截面積. .太粗不可能太粗不可能,既不經(jīng)濟(jì)又架既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難設(shè)困難.不采用這個(gè)方法：減小導(dǎo)線電阻。不采用這個(gè)方法：減小導(dǎo)線電阻。(2)減小輸電線中的電流減小輸電線中的電流1.如何減小輸電線路中的電流呢如何減小輸電線路中的電流呢?U輸出IP在輸出功率一在輸出功率一定的條件下定的條件下要想減小要想減小電流電流必須要提高電必須要提高電壓壓U降低輸電損耗的兩個(gè)途徑之一：降低輸電損耗的兩個(gè)途徑之一：減少輸電線路上減少輸電線

6、路上的發(fā)熱損失的的發(fā)熱損失的功率功率中兩個(gè)方法中只有第二個(gè)方法：中兩個(gè)方法中只有第二個(gè)方法：減小電流比較有效。而要減小電流必須要采用高壓電。減小電流比較有效。而要減小電流必須要采用高壓電。降低輸電損耗的兩個(gè)途徑降低輸電損耗的兩個(gè)途徑減少輸電線路上的發(fā)熱損失的減少輸電線路上的發(fā)熱損失的功率功率減少輸電線路上的發(fā)熱損失的減少輸電線路上的發(fā)熱損失的電壓電壓UP1 . 為什么輸電線上有為什么輸電線上有電壓電壓損失損失?由于輸電線有由于輸電線有電阻電阻，當(dāng)電流通過輸電，當(dāng)電流通過輸電線時(shí)，輸電線上有一部分線時(shí)，輸電線上有一部分電壓損耗電壓損耗.二、輸電線上的二、輸電線上的電壓電壓損失損失(1)減小導(dǎo)線電

7、阻減小導(dǎo)線電阻2 . 如何減少電壓損失如何減少電壓損失?電線損IRU(2)減小輸電線中的電流減小輸電線中的電流Srr r=UI =歐姆定律與方法途徑一：減小功率損失是一樣，最后結(jié)論：要采用高壓電。是不是輸電電壓越高越好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)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。還有對(duì)電線絕緣的要求就越高，不經(jīng)濟(jì)。費(fèi)用越高。還有對(duì)電線絕緣的要求就越高，不經(jīng)濟(jì)。我國(guó)常用的遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有我國(guó)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，輸電干線采用500 kV的超高壓，西北電網(wǎng)達(dá)到的超高壓，西

8、北電網(wǎng)達(dá)到750kV。思思考考降低輸電損耗的兩個(gè)途徑降低輸電損耗的兩個(gè)途徑減少損失的減少損失的功率功率減少損失的減少損失的電壓電壓都需要采用高壓輸電都需要采用高壓輸電。所以要綜合考慮各種因素。所以要綜合考慮各種因素。 從公式分析哪種途徑對(duì)于降低從公式分析哪種途徑對(duì)于降低輸電線路的損耗更有效？輸電線路的損耗更有效？ 由由 可知，在輸電電流一定的情況下，線路可知，在輸電電流一定的情況下，線路電阻電阻減為原來的減為原來的一半一半，線路損耗的功率減為原來的，線路損耗的功率減為原來的一半一半。rIP2 在線路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，由在線路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，由 可知：線路中可知：線

9、路中電流電流減為原來的減為原來的一半一半，而損耗的功率減為原來，而損耗的功率減為原來的的四分之一四分之一。PIU采用采用高壓輸電高壓輸電是減小輸電線上功是減小輸電線上功率損失的率損失的最有效最有效、最經(jīng)濟(jì)最經(jīng)濟(jì)的措施的措施 2()PPrU拓展知識(shí)拓展知識(shí)計(jì)算用戶得到的功率計(jì)算用戶得到的功率P?在保證用戶的電功率的前提下在保證用戶的電功率的前提下,怎樣才怎樣才能減小輸電電流能減小輸電電流?輸送輸送輸送輸送輸送輸送IUP 損損輸送輸送用戶用戶PPP- - 拓展知識(shí)拓展知識(shí)練習(xí)：練習(xí)： 輸送輸送10kw的電功率，采用的電功率，采用400V的的電壓輸電，輸電線的總電阻為電壓輸電，輸電線的總電阻為10，

10、求，求(1)輸電線中的電流輸電線中的電流?輸電線中損失的電壓輸電線中損失的電壓?用戶得到的電壓用戶得到的電壓?(1)25A 250V 150V(2)6250W 3750W(2)輸電線損失的功率輸電線損失的功率?用戶得到的功率用戶得到的功率?(3)如果采用如果采用4000V電壓輸電，輸電線損失電壓輸電，輸電線損失的功率的功率?用戶得到的功率用戶得到的功率?(3) 62.5W 9937.5W提高輸電電壓提高輸電電壓, 是減少電能損失的最有效的辦法是減少電能損失的最有效的辦法交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié)交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié) 發(fā)電站發(fā)電站升壓變壓器升壓變壓器高壓輸電線高壓輸電線降壓變壓器降壓變壓器用戶用戶

11、發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)升壓變壓器升壓變壓器高壓輸電線路高壓輸電線路降壓變壓器降壓變壓器 用用電電器器 交流高壓輸電基本環(huán)節(jié)示意圖交流高壓輸電基本環(huán)節(jié)示意圖 二、遠(yuǎn)距離輸電原理圖二、遠(yuǎn)距離輸電原理圖U3I2 n1P3U U發(fā)發(fā)電電站站 在高壓輸電三個(gè)環(huán)節(jié)中，各部分的功率、電在高壓輸電三個(gè)環(huán)節(jié)中，各部分的功率、電壓和電流關(guān)系如何？壓和電流關(guān)系如何？探究與交流：探究與交流：電壓關(guān)系：電壓關(guān)系：電流關(guān)系：電流關(guān)系：2121nnUU 4343nnUU 23UUU 輸電回路中U3I2 n1P3U U3線234431221,IIIInnIInnIIrP1=P2，P2=P損失損失+P3，P3=P4功率功率關(guān)系關(guān)系：四、

12、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電 采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)：采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)： 可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的輸送成本，獲得組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，電網(wǎng)可以減最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。需平衡，保障供電質(zhì)量。輸送電路的計(jì)算步驟輸送電路的計(jì)算步驟(1)畫出供電畫出供電示意圖示意圖(2)以變壓器鐵心為界以變壓器鐵心為界,分出各個(gè)回分出各個(gè)回路路,各回路各回路可獨(dú)立運(yùn)用歐姆定律分可獨(dú)立運(yùn)用歐姆定律分析析.(3)各回路間各回路間通過線圈匝數(shù)比與電通過線

13、圈匝數(shù)比與電壓比和電流比的關(guān)系壓比和電流比的關(guān)系,總功率不變總功率不變等聯(lián)系等聯(lián)系.1.發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為學(xué)校的輸電線電阻為R,通過導(dǎo)線的電流通過導(dǎo)線的電流為為I,學(xué)校輸入電壓為學(xué)校輸入電壓為U2,下列下列4個(gè)計(jì)算輸個(gè)計(jì)算輸電線損耗的功率式子中，不正確的是電線損耗的功率式子中，不正確的是( ) A、 B、 C、 D、21UR212()UUR-2I R12()I UU-課堂練習(xí)課堂練習(xí)A2、一小型發(fā)電站通過升壓、一小型發(fā)電站通過升壓,降壓變壓器降壓變壓器把電能輸給用戶把電能輸給用戶.已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是500kW,端電壓為端電壓為500V,升壓變壓器原、副線升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為圈的匝數(shù)比為1:5,兩變壓器間輸電線的總電兩變壓器間輸電線的總電阻為阻為1.5,降壓變壓器的輸出電壓為降壓變壓器的輸出電壓為220V,不不計(jì)變壓器的損耗計(jì)變壓器的損耗.求：求：(1)升壓變壓器的副線圈兩端電壓；升壓變壓器的副線圈兩端電壓；(2)輸電導(dǎo)線上的功率損失；輸電導(dǎo)線上的功率損失；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(4)用戶得到的功率。用戶得到的功率。課堂練習(xí)課堂練習(xí)畫出輸電線路的示意圖畫出輸電線路的示意圖(標(biāo)明各部分的符標(biāo)明各部