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1、第五章交变电流,教 学 目 标,知识与技能 1知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。 2知道降低输电损耗的两个途径。 3了解电网供电的优点和意义。 教学重点 找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。 教学难点 理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压U。,一、变压器的构造 1示意图 2符号,二、变压器的工作原理： 1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化：电能磁场能电能 3、理想变压器：,三、理想变压器的变压、变流规律：,四、常用变压器,复习回顾 5.4变压器,P入P出,三峡水电站,亚洲最大的风力发电站,新疆风力发电站,新
2、西兰地热发电站,大亚湾核电站,秦山核电站,奥克兰,拉斯维加斯,尼加拉瀑布,匹茨堡,用户,电站站址,用户(负载),能源丰富有利开发,能源缺乏用电量大,电能的输送是一个理论性和技术性很强的系统工程。,建议：课后自行阅读课本p46-48的材料，了解更多的电能传输知识,输送电能的基本要求应当是： 可靠 保质 经济,可靠：是指保证供电线路可靠地工作,少有故障和停电 保质：是指保证电能的质量,即电压和频率稳定 经济：是指输电线路建造和运行的费用低,电能损耗小,【问】为什么输电线上有电能损失?,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，同时输电线上有电压降，故又损失一部分电压.,
3、一、输电线上的功率损失,设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失为：,2减少输电线上功率损失的方法 由电阻定律知 （1）减小输电线的电阻R 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 减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料 增大导线的横截面积S，这要多消耗金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难,2008年初湖南电网遭遇50年来最重冰灾,2008年初湖南电网遭遇50年来最重冰灾,减小输送功率P ： 由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失,（2）减小输电电流
4、 I,由公式知：,把功率为22KW的电能用总电阻为2的导线输送到远方的用户，用220V的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用22KV的电压输电，导线损失的功率又为多少？,做一做：,22KV输电，损失的功率为,220V输电，损失的功率为,=2104W,=2W,提高输电电压U ： 在输送功率P 一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍,采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施,二、输电线路上的电压损失,电压损失：输电线路始端电压U跟末端电压U的差值，称为输电线路上的电压损失，U U U ，如图所示：,2造成电压损失的因素 （
5、1）输电线电阻造成电压损失 UIR （2）输电线感抗和容抗造成电压损失,3减小输电线路上电压损失的方法 （1）减小输电线电阻R 对高压输电线路效果不佳 （2）减小输电电流I 在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有效的措施,1、 输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10，求 (1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?用户得到的电压?,(1)25A 250V 150V,(2)6250W 3750W,(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?,(3)如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率?用户得到的功率?,提高输电电压, 是减少电能损失的最有效的办法,(3) 62.
6、5W 9937.5W,三、交流高压输电的基本环节,发电站,升压变压器,高压输电,降压变压器,用户,U1,U2,U3,U4,发电机,升压变压器,高压输电线路,降压变压器,用电器,交流高压输电基本环节示意图,1、根据上述结果高压输电能否真的有效降低能量损耗及电压损耗？,2、是不是输电电压越高越好？为什么？,讨论与交流：,2、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。,1、由 及 U=IR可知：电压越高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。,阅读与思考：,1
7、、常用的输电模式有几种？各是什么？,2、我国远距离输电采用的电压有哪几种？,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。,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。,视频：特超高压输电,二、远距离输电原理图,功率关系：,P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3,在高压输电三
8、个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？,电压关系：,电流关系：,四、电网供电,采用电网供电的优点：,可以在能源产地使用大容量发电机组,降低一次能源的输送成本,获得最大的经济效益.同时,电网可以减少断电的风险,调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质量.,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.,1、远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设750kV线路。采用高压输电的优点是 （ ） A可节省输电线的铜材料 B可根据需要调节交流电的频率 C可减少输电线上的能量损耗 D可加快输电的速度,AC,课堂练习：,2在远距离输电过程中
9、，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是 （ ） A使输电线粗一些。 B减短输电线长度。 C减少通电时间。 D采用高压输电。,D,课堂练习：,3远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是（ ） A输电线上的电流变为原来的n倍 B输电线上的电压损失变为原来的1/n2 C输电线上的电功率损失变为原来的1/n D若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n2倍,D,课堂练习：,4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
10、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。,C,课堂练习：,5发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电导线上损耗的功率可表示为（ ）,BCD,课堂练习：,A B CI2R DI（U1-U2）,6、一小型发电站通过升压,降压变压器把电能输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,端电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电阻为1.5,降压变压器的输出电压为220
11、V,不计变压器的损耗.求：,(1)升压变压器的副线圈两端电压； (2)输电导线上的功率损失； (3)降压变压器原、副线圈的匝数比； (4)用户得到的功率。,440kW,2500V,60kW,10:1,课堂练习：,7、某交流发电机输出功率为5105 W，输出电压为1.0103 V，假如输电线的总电阻10，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压380 V,(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的符号),课堂练习：,(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少?(使用的是理想变压器),1:10 25:1,7、某交流发电机输出功率为5105 W，输出电压为1.0103 V，假如
12、输电线的总电阻10，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压380 V,课堂练习：,8、发电机输出电压220V ，输出功率44kW， 每条输电线电阻0.2，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路，后经10：1的降压变压器降压后供给用户， 则用户得到的电压和电功率各是多少？,140V, 28KW,219.2V, 43.84KW,课堂练习：,9、有一台内阻为1的发电机，供给一所学校照明电路，如图，升压变压器的匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线总阻为R=4，全校共22个班，每班有“220V,40w”的灯6盏，若要保证全部电灯正常发光，讨论： 1）发电机的输出功率多大？ 2）发电机的电动势多大？ 3）输电效率是多少？ 4）若使用灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？,课堂练习：,(1)5424W (2)250V (3)97.3% (4)不减半,输送电路的计算步骤 (1)画出供电示意图 (2)以变压器铁心为界,分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律分析. (3)各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系.,小结：,1、输电导线上功率损失PI2R ，电压损失UIR. 2、提高输电电压是减小功率损失和电压损失的有效途径 3、电网输电,再见,
