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1、第五章第五章 交变电流交变电流 学案学案5 5 电能的输送电能的输送我我们们的的生生活活离离不不开开电电能能思考：什么地方在生产电能呢？思考：什么地方在生产电能呢？三峡水电站建成后，发电机组总功率为三峡水电站建成后，发电机组总功率为1820万千瓦，年万千瓦，年发电量为发电量为846.8亿千瓦时，将缓解我市的用电紧张问题。亿千瓦时，将缓解我市的用电紧张问题。三峡水电站向我市供电，怎样将电能输送过来呢？三峡水电站向我市供电，怎样将电能输送过来呢？用输电导线将发电机和用电器连接起来用输电导线将发电机和用电器连接起来一、提出问题一、提出问题发发电电机机我我市市用用户户输电导线输电导线若教室所有用电器额
2、定总功率为若教室所有用电器额定总功率为4.4kw，从三峡到我校，从三峡到我校的输电线上的总电阻为的输电线上的总电阻为10，发电机功率也为，发电机功率也为4.4kw，用用220v的电压输送，我教室用电器能正常工作吗？的电压输送，我教室用电器能正常工作吗？二、创设情境二、创设情境P用用=？U用用=？ U发发电电机机用用户户P输输U输输RI观看视频并思考：为什么要进行农网改造呢？观看视频并思考：为什么要进行农网改造呢？三、发现问题三、发现问题 用户得到的电功率要远小于输送时用户得到的电功率要远小于输送时的电功率，造成了电资源的浪费，输送的电功率，造成了电资源的浪费，输送端用户用电器不能正常工作。端用
3、户用电器不能正常工作。输电线上有电输电线上有电阻阻四、分析问题四、分析问题1、电能主要在哪里损失？、电能主要在哪里损失？2、损失的电能如何来定量的表示？、损失的电能如何来定量的表示？Q=I2RT U发发电电机机用用户户P输输U输输RI = U2/RT= UIT热能消耗热能消耗焦耳定律焦耳定律远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研究用比究用比330 kV高得多的电压进行输电采用高压高得多的电压进行输电采用高压输电的优点是输电的优点是()A可节省输电线的材料可节省输电线的材料B可根据需要调节交流电的频率可根据需要调节交流电的频率C可减小输电线上的能量损失可
4、减小输电线上的能量损失D可加快输电的速度可加快输电的速度1 1 1 1 把功率为把功率为22KW22KW的电能用总电阻为的电能用总电阻为22的导线的导线输送到远方的用户，用输送到远方的用户，用220V220V的电压输电，导线损的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用失的功率为多少？若改用22KV22KV的电压输电，导线的电压输电，导线损失的功率又为多少？损失的功率又为多少？22KV22KV输电，损失的功率为输电，损失的功率为 220V220V输电，损失的功率为输电，损失的功率为 减小输送电流的减小输送电流的方法方法可以通过可以通过提高输电电压提高输电电压来实现。来实现。总结：总结：总结：总结：
5、2 2 2 2五、探究问题的解决方案五、探究问题的解决方案目的：减少远距离输电过程中输电导线上的电能的目的：减少远距离输电过程中输电导线上的电能的损失？损失？ 根据根据Q=I2RT，我们要减少，我们要减少Q。方案一：减少时间方案一：减少时间T方案二：减少电阻方案二：减少电阻R方案三：减少输电电流方案三：减少输电电流I： 减少导线电阻，由电阻定律：减少导线电阻，由电阻定律：（1 1）减小输电线的长度）减小输电线的长度L L可行吗？可行吗？减小输电线的长度减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电不可行，因为要保证输电距离。距离。（2 2）减小材料的电阻率）减小材料的电阻率。目前选用。目前选用电阻率
6、较小的铜或铝作输电线。用电阻电阻率较小的铜或铝作输电线。用电阻率更小的银可以吗？率更小的银可以吗？成本太高成本太高（3 3）增加输电线的横截面积又如何呢？）增加输电线的横截面积又如何呢？增加导线的横截面积，可适当增大横增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。设困难。如果电流减少了如果电流减少了 P损损=I2R线线，功率损失大大，功率损失大大减少减少 U损损=IR线线， 电压损失大大电压损失大大减少减少方案三：方案三：此方案能大大减少输电线上的电压和电功率的此方案能大大减少输电线上的电压和电功率的损失，又不造成材料的浪费和架线的困难
7、损失，又不造成材料的浪费和架线的困难 六、方案的实施六、方案的实施1发电机输出功率发电机输出功率P一定，如何减少输电线上的电流？一定，如何减少输电线上的电流？发电机输出功率发电机输出功率P一定，要减少电流，根据一定，要减少电流，根据I=P/U，就要提高输电电压，采用就要提高输电电压，采用高压输电高压输电2如何获得高压来输电呢？如何获得高压来输电呢？3.输送到用户处时，如何使用电器正常工作呢？输送到用户处时，如何使用电器正常工作呢？4.请设计远距离输电的整体流程图？请设计远距离输电的整体流程图？用升压变压器用升压变压器n1n2p1p2P2=P1用降压变压器用降压变压器n3n4p3p4用用户户远距
8、离输电流程简图远距离输电流程简图：P1P2P3P4I1I2I3I4请同学们试着分析：请同学们试着分析：（1）各个功率之间的关系）各个功率之间的关系（2 2）各个电压之间的关系）各个电压之间的关系（3 3）各个电流之间的关系）各个电流之间的关系是不是输电电压越高越好？ 电压越高，对输电线路和变压电压越高，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要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。输电电压。 电
9、网供电电网供电低压输电线路：低压输电线路： 输电电压输电电压220V-输电功率输电功率100kW以下，以下， 距离为几距离为几 百米以内。百米以内。高压输电线路：高压输电线路： 输电电压输电电压35kV或或110kV-输电功率输电功率100kW以下，以下， 距离为几十千米到上百千米。距离为几十千米到上百千米。超高压输电线路：超高压输电线路： 输电电压输电电压220kV以上以上-输电功率输电功率10万万kW以上，以上， 距距 离为几百千米。离为几百千米。电网供电电网供电输电过程示意图电网供电电网供电 采用电网供电的优点：采用电网供电的优点： 可以在能源产地使用大容量发电可以在能源产地使用大容量发
10、电机组，降低一次能源的输送成本，获得机组，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断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。衡，保障供电质量。电网供电电网供电在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A升压变压器的输出电压增大升压变压
11、器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大输电线上损耗的功率增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大输电线上损耗的功率占总功率的比例增大升压变压器原线圈电压不变，变压比不变，故副线圈电压不变，升压变压器原线圈电压不变，变压比不变，故副线圈电压不变，A错误；错误；IP/U，U损损IR线线，U3U2U损损，因，因P变大，变大，I变大，所以变大，所以U损损变大，所以降压变压器初级电压变大，所以降压变压器初级电压U3变小，变小，B错误；错误；P损损(P/U)2R线线，因，因P变大，所以变大，所以P损损变大，变大，C正确；正确；3 3某小型实验水电站输出
12、功率是某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是，输电线路总电阻是6 .(1)若采用若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率输电，求输电线路损耗的功率(2)若改用若改用5 000 V高压输电，用户端利用高压输电，用户端利用n1 n222 1的变压器降压，的变压器降压，求用户得到的电压求用户得到的电压(1)输电线上的电流为输电线上的电流为IP/U52.63 A输电线路损耗的功率为输电线路损耗的功率为P线线I2R16.62 kW(2)改用高压输电后，输电线上的电流变为改用高压输电后，输电线上的电流变为IP/U4 A用户端在变压器降压前获得的电压用户端在变压器降压前获得的电压U1UIR
13、4 976 V根据根据U1/U2n1/ n2用户得到的电压为用户得到的电压为U2n2U1/n1226.18 V4 4 4 41远距离输送交流电都采用高压输电我国正远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研究用比在研究用比330 kV高得多的电压进行输电采用高得多的电压进行输电采用高压输电的优点是高压输电的优点是()A可节省输电线的材料可节省输电线的材料B可根据需要调节交流电的频率可根据需要调节交流电的频率C可减小输电线上的能量损失可减小输电线上的能量损失D可加快输电的速度可加快输电的速度32014年年2月初低温雨雪冰冻造成我国东部部分地区停电，月初低温雨雪冰冻造成我国东部部分地区停电，为消除高压
14、输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰若在正常供电时，高压线上送电电利用电流的热效应除冰若在正常供电时，高压线上送电电压为压为U，电流为，电流为I，热耗功率为，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗；除冰时，输电线上的热耗功率需变为功率需变为9P，则除冰时，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变认为输电功率和输电线电阻不变)()A输电电流为输电电流为3IB输电电流为输电电流为9IC输电电压为输电电压为3U D输电电压为输电电压为U/3高压线上的热耗功率高压线上的热耗功率PI2R线线若热耗功率变为若热耗功率变为9P，则，则
15、9PI2R线线由由两式得两式得I3I，A对；对；输送功率不变，即输送功率不变，即PUIUI，得，得UU/3，所以，所以D对对4.发电机的端电压为发电机的端电压为220 V，输，输出功率出功率44 kW，输电导线的电阻，输电导线的电阻为为0.2 ，如果用初、次级线圈，如果用初、次级线圈匝数之比为匝数之比为1 10的升压变压器的升压变压器升压，经输电线后，再用初、升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为次级线圈匝数比为10 1的降压的降压变压器降压供给用户变压器降压供给用户(1)画出全过程的线路示意图；画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变
16、压而直接送到用若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率户，求用户得到的电压和功率(1)示意图如图所示示意图如图所示 4.发电机的端电压为发电机的端电压为220 V，输，输出功率出功率44 kW，输电导线的电阻，输电导线的电阻为为0.2 ，如果用初、次级线圈，如果用初、次级线圈匝数之比为匝数之比为1 10的升压变压器的升压变压器升压，经输电线后，再用初、升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为次级线圈匝数比为10 1的降压的降压变压器降压供给用户变压器降压供给用户(1)画出全过程的线路示意图；画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；求用户得到的电压和功率；(3)若不经过
17、变压而直接送到用若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率户，求用户得到的电压和功率(3)则输电电流则输电电流IP/U1200 A.输电线路上的电压损失输电线路上的电压损失UIR线线40 V.所以用户得到的电压所以用户得到的电压U2U1U180 V用户得到的功率为用户得到的功率为PU2I3.6104 W.处理远距离输电的基本思路 1、画远距离输电原理图画远距离输电原理图14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4 2、原理图中各物理量的关系、原理图中各物理量的关系 （1）功率关系：）功率关系：P1=P2 P3=P4 P2=P损损+P3 （2）电流电压关系：）电流电压关系：U2=U线线+U3 I2=I3谢谢观看谢谢观看!
