资源简介

(共45张PPT)
4　电能的输送
素养 目标定位
目标素养
1.知道电能输送的基本要求及电网供电的优点
2.知道远距离输电时输电线的损失与哪些因素有关,知道采用高压输电的原因
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
知识概览
课前 基础认知
一、降低输电损耗的两个途径
1.输送电能的基本要求。
2.降低输电损耗的两个途径。
(1)损耗原因:设输电电流为I,输电线的电阻为r,则输电线上的功率损失为P= I2r 。
(2)减少损耗的途径:
①减小输电线的电阻。
②减小输电导线中的电流。
3.高压输电。
(1)采用高压输电的原因:
输电功率P=UI,在输送功率一定的情况下,提高输电电压,可减小输电电流,从而减少输电线上的功率损失。
(2)输电电压并不是越高越好。电压越高,对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高,线路修建费用会增多。
(3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济要求等,选择合适的电压。
微判断 (1)仅仅从减少能量损失的角度看,输送功率一定的情况下,输电电压越高,损失的能量越少。(　　)
(2)由P= 可知,输电电压越小,输电线上的损失就越小。
(　　)
(3)由P=I2r可知,减小输电线的电阻和减小输电电流可减小输电损失。(　　)
(4)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。(　　)
√
×
√
×
二、电网供电
1.远距离输电基本原理。
在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压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。
3.电网输电的优点。
(1)降低一次能源的运输成本,获得最大经济效益。
(2)输电电压并不是越高越好。电压越高,对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高,线路修建费用会增多。
(3)合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。
微思考 超导材料,是指在一定的低温条件下电阻等于零以及排斥磁力线的材料。现已发现有28种元素和几千种合金及化合物可以成为超导体。零电阻超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。利用超导线输电可以很大程度地减少输电损耗,从输送电能的要求分析,我国现在为什么不大规模使用超导线输电
提示:利用超导线输电,材料比较贵重,不经济,技术要求也比较高,所以现在我国不能大规模使用。
课堂 重难突破
一 降低输电损耗的两个途径
问题探究
如图所示,假定发电厂输出的电压为U,输送功率为P,两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)。
(1)用户两端的电压是多大
(2)用户得到的电能与发电厂
输出的电能相等吗
(3)输电线上功率损失的原因是什么 功率损失的表达式是什么 降低功率损耗有哪些途径
(2)不相等,由能量守恒知,发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和。
(3)由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为电热而损失掉了,这是输电线上功率损失的主要原因。功率损失表达式ΔP=I2r= 。降低功率损耗的两个途径为①减小输电线的电阻r;②减小输电电流,即提高输送电压U。
归纳总结
如图所示。
4.输电线上电压和功率损失的计算方法。
典型例题
【例1】 某水电站发电机的输出功率为150 kW,发电机的输出电压为250 V。通过升压变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为5 Ω,输电线上通过的电流为40 A,在用户端用降压变压器把电压降为220 V。变压器均为理想变压器,则(　　)
A.升压变压器输出电压为200 V
B.升压变压器原、副线圈匝数比为1∶15
C.降压变压器原线圈的电压为3 750 V
D.升压变压器输出的功率为8 kW
答案:B
特别提醒
计算功率损失和电压损失的三点提醒
(1)输电电压是指加在高压输电线起始端的电压,损失电压是指在输电线路上损失的电压。 (2)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。
二 远距离输电
问题探究
某发电站向远处输电的示意图如图所示,其中各部分的物理量已在图上标注,该输电线路划分为三部分:输入电路、输送电路和输出电路。
(1)若输入、输出电路输电线电阻不计,输送电路中输电线电阻为r,各个回路中I、U、P、r之间有怎样的关系
(2)若两个变压器均为理想变压器,匝数分别为n1、n2、n3、n4,则每个变压器中的电流、电压、功率及匝数有什么关系
提示:(1)①输入电路:P1=I1U1;
归纳总结
1.输电过程示意图。
2.高压输电过程的几个电压的区别。
(1)输送电压:输电线始端电压,如上图中的U2。
(2)用户电压:最终用户得到的电压,如上图中的U4。
(3)损失电压。
①表示形式:输电线始端电压与末端电压的差值,即U线=ΔU=U2-U3=I2R线。
②形成原因:输电线上的电压损失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。
3.输电过程的几个基本关系。
4.两个联系。
输电线路的电流为2 A,输电线路总电阻为25 Ω,理想降压变压器副线圈接入一台电动机,电动机恰好正常工作,且电动机两端的电压为220 V,电动机的功率为1 100 W,导线框及其余导线电阻不计。
下列说法正确的是(　　)
A.图示位置穿过线框的磁通量最大
B.降压变压器原、副线圈的匝数比为5∶2
C.升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶6
D.若电动机突然卡住而不能转动但未烧坏前,输电线上的损耗功率将减小
B
若电动机突然卡住而不能转动,机械功率为0,电能完全转化为内能,电动机电流增大,输电线上的电流增大,损耗功率将增大,选项D错误。
特别提醒
处理远距离输电的方法技巧
(1)画好一张图——远距离输电示意图。
(2)抓住电两端——发电站和用户。
(3)分析一条线——输电线。
(4)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压。
(5)区分三个量——输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)。
【例3】 (多选)同一座城市在不同季节,在工作日与节假日,在白天与夜晚,对电力的需求量差异很大,会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差,利用储能站可以将用电低谷时段部分电能储存起来。某节能储能输电网络示意图如图所示,发电机的输出电压U1=600 V,输出功率P1=800 kW,降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=50∶1,输电线总电阻R=10 Ω,用户端的电压U4=220 V,消耗的功率P4=440 kW,所有变压器均为理想变压器。
下列说法正确的是(　　)
A.发电机的输出电流为2 000 A
B.输电线上损失的功率为16 kW
C.升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶19
D.输送给储能站的功率为334 kW
答案:BC
成 果 验 收 站
1.(2025·广东卷)如图所示,某光伏电站输出功率1 000 kW、电压400 V的交变电流,经理想变压器升压至10 kV后,通过输电线输送到变电站,输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是(　　)
A.变压器原、副线圈匝数比为1∶100
B.输电线上由R造成的电压损失为500 V
C.变压器原线圈中的电流为100 A
D.变压器原、副线圈中电流的频率不同
答案:B
B
3.在远距离输电中,原来用电压U0输电,输电线上损失的电功率为P0,现在要使输电线上损失的电功率减小到原来的 ,则输电电压应为(　　)
答案:B
D
5.如图所示,一个发电系统的输出电压恒为250 V,输电线上的输送功率P2=1×105 W。通过理想变压器向远处输电,所用输电线的总电阻r=8 Ω,升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶20,下列说法正确的是(　　)
A.升压变压器副线圈两端的
电压U2为4×103 V
B.输电线损失的电压为160 V
C.降压变压器的输入电压U3为5×103 V
D.用户得到的功率为3.2×103 W
答案:B

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