电能的输送课件【教材精讲精研】高二上学期物理人教版（2019）选择性必修二册

第三章第三章3.43.4电能的输送电能的输送原副线圈功率关系：原副线圈功率关系：原副线圈电压关系：原副线圈电压关系：原副线圈电流关系：原副线圈电流关系：知识回顾知识回顾理想变压器理想变压器=我国很多发电厂建在能源聚集的西部 地区,而用电量大的城市多在东部沿海地 区。从发电厂到用电量大的区域的远距离 输电中，如何减少电能的损耗？问题问题？通过学习，我们知道电磁感应现象能够产生感应电动势；从能量的角度看，发电厂将其他形式的能变为电能。想一想想一想电能的产生电能的产生城市的正常运作需要消耗大量的电能；家家户户也离不开电能。如何将发电厂的电能输送给用户呢？用导线把电源和用电设备连起来，就可以输送电能了，用导线把电源和用电设备连起来，就可以输送电能了，这这是电能的一个突出优点。是电能的一个突出优点。想一想想一想电能的消耗电能的消耗一、电能的输送一、电能的输送输送电能的基本要求输送电能的基本要求可靠可靠指保证供电线路可靠地工作，故障少保质保质保证电 能的质量电压和频率稳定经济经济输电线路建造和运行的费用低，电能电能 损耗少损耗少。减小输电线的电阻减小输电线的电阻减小输电导线中的电流减小输电导线中的电流一、电能的输送一、电能的输送电能输送过程中的损耗电能输送过程中的损耗选用电阻率小的金属材料：二、降低输电损耗的两个途径二、降低输电损耗的两个途径减小输电线的电阻减小输电线的电阻例例 如铜、铝来制造输电线如铜、铝来制造输电线尽可能增加导线的横截面积过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电线过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电线 太重、太重、太粗也给铺设工程带来困难。太粗也给铺设工程带来困难。二、降低输电损耗的两个途径二、降低输电损耗的两个途径减小输电线的电阻减小输电线的电阻为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压提高输电电压。二、降低输电损耗的两个途径二、降低输电损耗的两个途径减小输电线的减小输电线的电流电流=损=()假定输电线路中的电流是 I，用户端的电压是U用，两条导线的总电阻是 r。导线的电阻集中画为一个电阻 r。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一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？3.通过第 2 步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更有效？4.怎样计算用户消耗的功率 P？5.在用户的用电功率一定的前提下，怎样才能减小输电电流？思考与讨论思考与讨论对输电线对输电线r r功率功率P P损损，电压，电压U Ur r，电流，电流I I远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，就要减 小输电电流；为了减小输电电流，同时又要保证向用户提 供一定的电功率，就要提高输电电压。现代远距离输电的 电压都很高。目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已经采用500 kV 和750 kV 的 超高压，西北电网甚至达到1 100 kV 的特高压。如何将电压升高，给用户提供电能时把高压变如何将电压升高，给用户提供电能时把高压变成成220v220v呢？呢？变压器变压器升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器三、电能输送的模型三、电能输送的模型三、电能输送的模型三、电能输送的模型三、电能输送的模型三、电能输送的模型升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器输电线输电线功率关系功率关系电压关系电压关系电流关系电流关系=损+=线+=以下是一段关于输电线损失功率的推导。以下是一段关于输电线损失功率的推导。将电能从发电站送到用户，将电能从发电站送到用户，在输电线上会在输电线上会损失一部分功率。设输电电压为损失一部分功率。设输电电压为U U，则功率损，则功率损失为失为 P P损损UI UI （1 1）而而 U UIR IR （2 2）将（将（2 2）式代入（）式代入（1 1）式，得到）式，得到由（由（3 3）式可知，要减小功率损失）式可知，要减小功率损失P P损，就损，就 应当用低压送电和增大输电应当用低压送电和增大输电线的电阻线的电阻R R。这段推导错在哪里？这段推导错在哪里？想一想想一想某某 个个 小小 水水 电电 站站 发发 电电 机机 的的 输输 出出 功功 率率 为为 100 kW 100 kW，发电机的电压为，发电机的电压为250 V250 V。通过升压变压通过升压变压 器升压后向远处输电，输电线的总电阻为器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8 8，在用户端用降，在用户端用降压变压器把电压降为压变压器把电压降为220 V220 V。要求。要求 在输电线上损失的功率控制在在输电线上损失的功率控制在5 kW5 kW（即用（即用户得户得 到的功率为到的功率为95 kW95 kW）。请你设计两个变压器的匝）。请你设计两个变压器的匝 数比。为此，请你计算：数比。为此，请你计算：（1 1）降压变压器输出的电流为多少？输电）降压变压器输出的电流为多少？输电 线上通过的电流是多少？线上通过的电流是多少？（2 2）输电线损失的电压为多少？升压变压）输电线损失的电压为多少？升压变压 器输出的电压是多少？器输出的电压是多少？（3 3）两个变压器的匝数比各应等于多少？）两个变压器的匝数比各应等于多少？练一练练一练现在世界各国都不采用一个电厂与一批用户的现在世界各国都不采用一个电厂与一批用户的“一对一对 一一”的供电方式，而是通的供电方式，而是通过网状的输电线、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。区性的输电网络，这就是电网。采用电网送电，是输电技术的重要发展。这样可以在 一次能源产地使用大容量的发电机组，降低一次能源的运 输成本，获得最大的经济效益。电网可以减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理地调度电力，这就使得电气化社 会的主要能源电力的供应更加可靠，质量更高。四、电网供电四、电网供电五、五、STSESTSE输电技术的发展输电技术的发展交流输电的发展历程交流输电的发展历程交流输电的不足交流输电的不足直流高压输电的优点直流高压输电的优点我国继三峡至常州500 kV 直流输电工程之后，又建成了宁夏至山东660 kV 和四川至上 海800 kV 的直流输电工程。另外，新疆昌吉至安徽古泉新建了1 100 kV 特高压直流输电工程。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输 电工程。直流特高压输电技术已成为我国“西电东送”战略的技术基础。古泉换流站小结小结一、一、电能的能的输送送可靠、保可靠、保质、经济三、三、电能能输送的模型送的模型二、降低二、降低输电损耗的两个途径耗的两个途径减小减小输电线的的电阻阻减小减小输电导线中的中的电流流四、四、电网供网供电