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1、第五章 交变电流课堂引入课堂引入为了合理利用能源，发电厂为了合理利用能源，发电厂 要建在靠近能源的地方，而用电要建在靠近能源的地方，而用电 的地方却分布很广，大部分地方的地方却分布很广，大部分地方 离发电厂很远，故需要把电能输离发电厂很远，故需要把电能输 送到很远的地方送到很远的地方远距离输电远距离输电 。而在远距离输电中，面临的就。而在远距离输电中，面临的就 是如何输送电能？如何减少损耗是如何输送电能？如何减少损耗 节约电能？等问题。节约电能？等问题。输送电能的基本要求：输送电能的基本要求：可靠、保质、经济可靠、保质、经济可靠：可靠：是指保证供电线路可靠地工作是指保证供电线路可靠地工作, ,
2、少有故障和停电少有故障和停电保质：保质：是指保证电能的质量是指保证电能的质量, ,即电压和频率稳定即电压和频率稳定经济：经济：是指输电线路建造和运行的费用低是指输电线路建造和运行的费用低, ,电能损耗小电能损耗小【远距离输电面临的问题远距离输电面临的问题】“ “西电东送西电东送” ” ，我国东西部距离远达数千公里，输电线，我国东西部距离远达数千公里，输电线 上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗输电线上的功率损失输电线上的功率损失输电线上的电压损失输电线上的电压损失1、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
3、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.一、输电线上的功率损失(1)减小导线电阻2、如何减少电能损失?(2)减小输电线中的电流由电阻定律知(1)减小导线电阻减小材料的电阻率.银的电阻率最小,但价 格昂贵,目前选用电阻率较小的铜或铝作输 电线. 减小输电线的长度L不可行,因为要保证 输电距离.增加导线的横截面积.可适当增大横截面 积.太粗不可能,既不经济又架设困难.方 法(2)减小输电线中的电流 思考与讨论 1.怎样计算输电线路损失的功率?2.在输电电流一定的情况下,如果线路的 电阻减为原来的1/100,线路上损失的功率 减为原来的1/? 在线路电阻一定的情况下, 如果输电电
4、流减为原来的1/100,线路上损 失的功率减为原来的1/?(2)减小输电线中的电流1/100 1/100003.哪个途径对于降低输电线路的损耗更 为有效?4.怎样计算用户消耗的功率P?5.在保证用户的电功率的前提下,怎样才 能减小输电电流?损输送用户PPP-=减小电流二、二、输电线路上的电压损失输电线路上的电压损失、电压损失：、电压损失：输电线路始端电压输电线路始端电压U U跟末端电压跟末端电压UU的差的差 值，称为输电线路上的电压损失，值，称为输电线路上的电压损失， U U U U U U ，如，如 图所示：图所示： U UU UU U 2 2、造成电压损失的因素、造成电压损失的因素 （1
5、1）输电线电阻造成电压损失）输电线电阻造成电压损失 U UIrIr （2 2）输电线的感抗和容抗造成电压损失）输电线的感抗和容抗造成电压损失以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失3 3减小输电线路上电压损失的方法减小输电线路上电压损失的方法 （1 1）减小输电线电阻）减小输电线电阻r r用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压 照明电路有效，对高压输电线路效果不佳照明电路有效，对高压输电线路效果不佳（2 2）减小输电电流）减小输电电流 I I在输送电功率不变的前提下，提高输电电压在输送电功率不变的前提下，提高
6、输电电压 是有效的措施是有效的措施 U UIrIr 不可行不可行高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失，但高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失，但 在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不 同的情况，选择合适的输电电压同的情况，选择合适的输电电压实际生活中的远距离输电实际生活中的远距离输电我国目前采用的远距离输电方式：我国目前采用的远距离输电方式：110kv 220kv 330kv 500kv110kv 220kv 330kv 500kv练习： 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
7、的电流?输电线中损失的电压? 用户得到的电压?练习： 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)输电线损失的功率?用户得到的功率?练习： 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
8、失的最有效的办法(3) 62.5W 9937.5W交流高压输电的基本环节 发电站升压变压器高压输电线降压变压器用户发电站升压变压器高压输电线降压变压器用电单位 远距离输电示意图U U1 1U U2 2U U3 3U U4 4发 电 机升压变压器高压输电线路降压变压压变压 器 用 电电 器 交流高压输电基本环节示意图 1 14 42 22 23 3U U U UU UU UR RI IF F用用线线r rI I1 1I I3 3I I4 4n n1 1n n2 2n n3 3n n4 4P P1 1P P2 2P P3 3P P4 4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器1 1、功率关系：、功
9、率关系：2 2、电压关系：、电压关系：升压变压器：升压变压器： P P1 1= =P P2 2降压变压器：降压变压器：P P3 3= =P P4 4传输过程：传输过程：P P2 2= =P Pr r+ +P P3 3升压变压器：升压变压器： 降压变压器：降压变压器：传输过程传输过程 ：1 14 42 22 23 3U U U UU UU UR RI IF F用用线线r rI I1 1I I3 3I I4 4n n1 1n n2 2n n3 3n n4 4P P1 1P P2 2P P3 3P P4 4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器3 3、电流关系：、电流关系：传输过程传输过程 ：降压
10、变压器：降压变压器：升压变压器：升压变压器： 4 4、输电导线上损耗的功率：、输电导线上损耗的功率：1.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至 学校的输电线电阻为R,通过导线的电流 为I,学校输入电压为U2,下列4个计算输 电线损耗的式子中，不正确的是( )A、 B、 C、 D、课堂练习A三、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.小结小结2、一小型
11、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220V,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。440kW2500V 60kW 10:1课堂练习3 3、某交流发电机输出功率为、某交流发电机输出功率为5105105 5W W ，输出电压为，输出电压为1.0101.0103 3V V，假如输电线的总，假如输电线的总 电阻电阻1010，在输电线
12、上损失的电功率等于，在输电线上损失的电功率等于 输电功率的输电功率的5%5%，用户使用电压，用户使用电压380 V380 V(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的 符号)14223UUUURIF用线rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器降压变压器14223UUUURIF用线rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器降压变压器(2)(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的所用升压和降压变压器的原、副线圈的 匝数比是多少匝数比是多少?(?(使用的是理想变压器使用的是理想变压器) )1:10 25:13 3、某交流发电机输出功率为、某交流发电机输出功率为5105105 5W W ，输出电压为，输出电压为1.0101.0103 3V V，假如输电线的总，假如输电线的总 电阻电阻1010，在输电线上损失的电功率等于，在输电线上损失的电功率等于 输电功率的输电功率的5%5%，用户使用电压，用户使用电压380 V380 V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.
