電能的輸送課件高二下學(xué)期物理教科版選擇性

第三章

交流電第3節(jié)變壓器

作為全國(guó)電力外送基地，山西持續(xù)加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和設(shè)備改造，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式。

黨的十八大以來(lái)，山西相繼建成投運(yùn)4條外送通道，全省并網(wǎng)裝機(jī)容量由5455萬(wàn)干瓦增長(zhǎng)到1.21億干瓦，電力外送能力由1930萬(wàn)干瓦增長(zhǎng)到3062萬(wàn)干瓦。

我國(guó)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)。由于發(fā)電廠與用戶在距離上的遙遠(yuǎn)，因此當(dāng)電能在從發(fā)電廠傳輸給用戶的過(guò)程中我們要考慮什么問(wèn)題？要注意什么？問(wèn)題探究1：輸電線上損失的功率表達(dá)式是什么？問(wèn)題探究2：如何減小輸電線上的功率損失？（1）減少輸電線的電阻（2）減少輸電線的電流若輸電電流為I，輸電線的電阻為r，則功率損失為P損＝I2r由

可知：P損＝I2r一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑（1）在理論上，若減少輸電線電阻，輸電線長(zhǎng)度一定的情

況下，可采取得措施：②減少材料的電阻率ρ①增加導(dǎo)線的橫截面積S；1.減少輸電線的電阻：由

可知：

（2）在實(shí)際上建設(shè)時(shí)，過(guò)粗的導(dǎo)線會(huì)耗費(fèi)太多的金屬材料，而且輸電線太重，太粗也給鋪設(shè)工作帶來(lái)困難。一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑2.減小導(dǎo)線中電流由P=IU可知：提高輸電電壓U送，便可減小輸電電流I，P損變?yōu)?/n2。U提高n倍，I降低為1/n，p不變

依照不同情況（距離遠(yuǎn)近、輸送功率大小等）選擇合適的輸電電壓。

目前我國(guó)遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有110kV、220kV、330kV，輸電干線已經(jīng)采用500kV和750kV的超高壓，西北電網(wǎng)甚至達(dá)到1100kV的特高壓。一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑例1、某發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U,經(jīng)總電阻為R的輸電線向遠(yuǎn)方用戶輸送功率為P的電能,則下列說(shuō)法不正確的是(

)D

例題分析10千伏幾百千伏100千伏左右10千伏左右220伏發(fā)電機(jī)和變壓器∶決定電壓用戶∶決定功率和電流二、遠(yuǎn)距離輸電1、電路設(shè)計(jì)問(wèn)題探究：高壓輸電三個(gè)回路中，各部分的功率、電壓和電流關(guān)系如何？功率關(guān)系：電壓關(guān)系：電流關(guān)系：2.遠(yuǎn)距離輸電的結(jié)構(gòu)圖(1)升壓變壓器端：(2)輸電線上:

(3)降壓變壓器端：(損失的電壓)14223UUUURIF用線

rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4(損失的功率)3.輸電線路中的參量關(guān)系例、一小型發(fā)電站通過(guò)升壓,降壓變壓器把電能輸給用戶.已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是500kW,端電壓為500V,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5,兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5Ω,降壓變壓器的輸出電壓為220V,不計(jì)變壓器的損耗.求：(1)畫出輸電線路的示意圖(標(biāo)明各部分的符號(hào))(2)升壓變壓器的副線圈兩端電壓；(3)輸電導(dǎo)線上的功率損失；(4)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(5)用戶得到的功率。440kW2500V60kW10:114223UUUURIF用線

rI1

I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器降壓變壓器解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題時(shí)的思路：(1)弄清是哪種輸電模式(2)其次要畫出輸電的示意圖并標(biāo)明相關(guān)物理量；(3)再以理想變壓器為界將電路劃分為幾個(gè)獨(dú)立的回路，在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈當(dāng)作用電器，相應(yīng)的副線圈作為下一個(gè)回路的電源；對(duì)每個(gè)回路應(yīng)用歐姆定律，串、并聯(lián)規(guī)律；(4)變壓器聯(lián)系回路間的電壓、電流、功率關(guān)系。遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題習(xí)題課回憶：1、輸電線路的示意圖2、變壓器的原副線圈電壓、電流、功率關(guān)系如何？3、輸電過(guò)程的電壓、電流、功率關(guān)系如何？14223UUUURIF用線

rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器降壓變壓器1、功率關(guān)系：2、電壓關(guān)系：①升壓變壓器：P1=P2②降壓變壓器：P3=P4③輸電過(guò)程：P2=?P+P3①升壓變壓器：②降壓變壓器：③輸電過(guò)程：3、電流關(guān)系：③輸電過(guò)程：②降壓變壓器：①升壓變壓器：4、輸電導(dǎo)線上損耗的功率：5、輸電導(dǎo)線上損耗的電壓：14223UUUURIF用線

rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器降壓變壓器例1、某水電站，用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3×106kW。現(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．輸電線上輸送的電流大小為2.0×105AB．輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kVC．若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kWD．輸電線損失功率為ΔP＝U2/r，U為輸電電壓，r為輸電線電阻一、輸電線的電壓損耗與功率損耗與輸電電壓之間的關(guān)系：思考若輸送功率不變時(shí)，輸電電壓為原來(lái)的n倍，則損失電壓為原來(lái)的多少倍？損失功率變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？損失電壓為原來(lái)的1/n損失功率為原來(lái)的1/n2B例2、發(fā)電機(jī)兩端的電壓為220V,輸出功率44kW,輸電導(dǎo)線的總電阻為0.2Ω,如果用原、副線圈匝數(shù)比為1∶10的升壓變壓器升壓,經(jīng)輸電線后,再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶。(1)畫出全過(guò)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(guò)變壓而直接送到用戶,求用戶得到的電壓和功率。

(3)若直接用220

V低壓供電,線路示意圖如圖所示

例3、某小型發(fā)電站的發(fā)電機(jī)輸出交流電壓為500V，輸出功率為50KW，如果用電阻為3Ω的輸電線向遠(yuǎn)處用戶輸電，這時(shí)用戶獲得的電壓和電功率是多少？若要求輸電線上的電功率是輸電功率的0.6%，則發(fā)電機(jī)要安裝一個(gè)升壓變壓器，到達(dá)用戶前再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶使用，不考慮變壓器的能量損失，這兩個(gè)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？二、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題

例4、如圖某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為10KW,輸出電壓為400V,向距離較遠(yuǎn)的用戶供電,為了減少電能損失,使用2KV高壓輸電,最后用戶得220V,9.5KW的電力,求