第五章第五章 交变电流交变电流 5.5 电能的输送电能的输送 【教学目标教学目标】 1知道什么是输电导线上的功率损失和如何减少功率损失 2知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失 3理解为什么远距离输电要用高压 重点：输电导线上的功率损失、电压损失 难点：输电导线上的功率损失、电压损失【自主预习自主预习】 一、输电导线上的功率损失一、输电导线上的功率损失 1原因：输电线有电阻，电流通过导线时要发 ，输电过程有一部分电能转化成 热而损失掉 2大小：P 说明：I为输电线上流过的电流，R为输电线的电阻要注意，输电是双线制的，计算R时 要注意输电线长度应等于输电距离的 倍 3减少输电线上功率损失的方法： （1）减少导线上的 由R可知，在输电线长度L一定的情况下可通过选用电阻率 横截面S SL的导线，因条件限制，此方法减小线路能量的损失是很有限的 （2）减小输电 由PI2R可知，PI2，故减小输电电流可大大减少功率损失，在线路和输送功率不 变时，可提高输电 以减小输电电流采用 输电是减少线路电能损失的有效 方法 二、输电线路上的电压损失二、输电线路上的电压损失 1定义：如图所示，输电线路始端电压U与末端的电压 U的差值U 称为输电线路上的电压损失 2电压损失原因： （1）线路电阻 输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路的电阻上 产生电压，致使输电线路末端（用电设备两端）电压U比起始端电压U低，造成电压损失 UU （2）线路感抗和容抗（总称电抗） 3减少输电线路上的电压损失的方法： （a）增大输电导线的截面积以减小 （b）减小输电 在输送电功率不变的前提下，必须提高输电 【典型例题典型例题】 一、输电线路上的功率损失一、输电线路上的功率损失 【例例 1】 远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研究用比 330 kV 高得多的电压进行 输电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可减少输电线上的损失 D可加快输电的速度二、远距离输电的分析二、远距离输电的分析 【例例 2】 如图 555 为远距离输 电线路的示意图若发电机的输出电压 不变，则下列叙述中正确的是( ) A升压变压器的原线圈中的电 流与用户用电设备消耗的功率无关 B输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 D升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压三、三、 输电线上功率与电压之间的关系输电线上功率与电压之间的关系 【例例 3】 某发电站的输出功率 P104 kW，输出电压 U14 kV，通过理想变压器升压后向 远处供电已知输电导线的总电阻为 R10 ，输电线路损失的功率为输出功率的 4%，求变压 器的匝数比四、远距离输电的全过程分析四、远距离输电的全过程分析 【例例 4】 某小型水电站输出功率为 20 kW，输电线路总电阻是 6 . (1)若采用 380 V 输电，求输电线路损耗的功率 (2)若改用 5 000 V 高压输电，用户端利用 n1n2221 的变压器降压，求用户得到的电 压思维步步高思维步步高 输电线上的电流怎么计算？损失的功率怎么计算？改用高压输电后，用户端 变压器原线圈的电压是多少？【课后练习课后练习】 1.远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是( ) A输电线上的电压损失跟输电电压成正比 B输电线上的功率损失跟输电电压成正比 C输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比 D输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比2.下列关于电能输送的说法正确的是( ) A输送电能的基本要求是可靠、保质、经济 B减小输电导线上功率损失的惟一方法是采用高压输电 C减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积 D实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件 等 3在远距离输电时，若输送的功率不变，使输出电压升高为原来的 n 倍，则输电线路上因 电阻而产生的电能损失将变为原来的( )An2倍 Bn 倍 C. D.1n21n4如图 556 所示，当图中 ab 两端与 ef 两端分别加上 220 V 的交流电压时，测得 cd 间 与 gh 间电压均为 110 V；若分别在 cd 间与 gh 间两端加上 110 V 的交流电压，则 ab 与 ef 间电 压为( )A220 V,220 V B220 V,110 V C110 V,110 V D220 V,0 V5.远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研究用比 330 kV 高得多的电压进行输 电采用高压输电的优点是( ) A可节省输电线的材料 B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 D可加快输电的速度6某发电站采用高压输电向外输送电能若输送的总功率为 P0，输电电压为 U，输电导线 的总电阻为 R.则下列说法正确的是( )A输电线上的电流 I B输电线上的电流 IURP0UC输电线上损失的功率 P()2R D输电线上损失的功率 PP0UU2R72007 年 11 月 8 日，工程规模仅次于长江三峡，位居全国第二位、世界第三位的金沙江 溪洛渡水电站截流成功，标志着“西电东送”工程又迈出了坚实的一步下列有关发电与送电 的说法中正确的是( ) A水电站截流筑坝有利于储蓄水的内能，提高发电能力 B减小输电线的截面积有利于降低输电时的损耗 C提高输电电压有利于减小输电线中的电流 D增大发电机转子的直径有利于提高发电机的输出电压8某发电厂原来用电压为 U1的交流电输电，后改用变压比为 150 的升压器将电压升高后 输电，输送的电功率保持不变若输电线路的电阻为 R，则下列说法中正确的是( )A由公式 I 可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的PU150B由公式 I 可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的 50 倍URC由公式 PI2R 可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的12 500D由公式 P可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的 2 500 倍U2R9某山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压 变压器升压，然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低变压器 降压后再输送至村寨中各用户设变压器都是理想的，那么随着村寨中接入电路的用电器消耗 的总功率的增加，则( ) A通过升压变压器初级线圈中的电流变大 B升压变压器次级线圈两端的电压变小 C高压输电线路上的电压损失变大 D降压变压器次级线圈两端的电压变小10输电导线的电阻为 R，输送电功率为 P.现分别用 U1和 U2两种电压来输电，则两次输电 线上损失的功率之比为( ) AU1U2 BU U2 12 2CU U DU2U12 22 111某发电站用 11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为 R.现若用变压器将 电压升高到 220 kV 送电，下面哪个选项正确( )A因 I ，所以输电线上的电流增为原来的 20 倍URB因 I ，所以输电线上的电流减为原来的PU120C因 P，所以输电线上损失的功率增为原来的 400 倍U2RD若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的12012如图 557 所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在 220 V 的电压上， 向额定电压为 1.80104 V 的霓虹灯供电，使它正常发光为了安全，需在原线圈回路中接入熔 断器，使副线圈电路中电流超过 12 mA 时，熔丝就熔断 (1)熔丝的熔断电流是多少？ (2)当副线圈电路中电流为 10 mA 时，变压器的输入功率是多大？答案： 例 1. 例 2. 解析解析 变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项 A、B 错误用户的总电阻减小，根据 P，消耗的功率增大，输电线电流增大，线路损U2R 失功率增大，C 项正确升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器 输入电压，D 项错误答案 C例 3. 答案答案 225 解析解析 发电站的输出电流I1 A2.5103 APU11074 103 输电线路损失的功率 P损4%PI R2 2则 I2 A2102 A4%PR4% 10710变压器的匝数比n1n2I2I12 1022.5 103225 例例 4.答案答案 (1)16.6 kW (2)226.2 V 解析解析 (1)P电U1I1，P损I R，2 1损耗的功率为 P损R6 W16.6 kW.P 2 电U2 14 1083802 (2)P电U2I2，损失的电压 UI2R24 V， U3U2U4 976 V，U3U4n1n2， 用户得到的电压 U4226.2 V.课后练习 1. 答案答案 CD解析解析 此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由 P而选 B.正确的思路是由 IU2R线可知 PR线，C 对UR线，A 错P，D 对P送U送P 2 送U 2 送P送U送U2R线2答案答案 AD 3答案答案 C解析解析 根据输电线上的功率损失的表达式：PI2R( )2R，电压升高为原来的 n 倍，则PU功率损失为原来的.1n2 4答案答案 B解析解析 对变压器nabncdUabUcd21Ucd110 V 时，Uab220 V. 对分压器 gh 间接 110 V 时，UefUgh110 V. 5答案答案 AC 解析解析 由于远距离输电，往往输送电功率一定，根据 PUI，采用输送电压 U 越高，则输送电流 I 越小，据 P线I2r，当要求在输电线能量损耗一定的情况下，输电线电阻可略大，PU 导线可做得细一些或选择电阻率大的材料(非铜材)；若输电线确定，即 r 确定，则可减小线路上 的能量损耗，故 A、C 项正确；而交流电的频率是一定的，不需调节，输电的速度就是电磁波 的传播速度，也一定，故 B、D 项不正确 6答案答案 BC 7答案答案 CD 8答案答案 AC 9答案答案 ACD 解析解析 变压器为理想变压器，升压变压器原线圈两端电压即发电机输出电压恒定，所以升 压变压器次级线圈两端电压恒定，B 错用电器消耗总功率增加，即用户总电阻减小，降压变 压器次级线圈电流增大，原线圈及升压变压器初次级线圈电流也增大，A 对由于电流增大， 高压输电线上损失电压增大，降压变压器初、次级线圈两端电压均减小，C、D 对 10答案答案 C解析解析 由 PUI 得输电线中的电流 I .PU输电线中损失的功率 P损I2R( )2R，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，PUP2RU2 损失的功率与输电电压的平方成反比 所以 P损 1P损 2U U2 22 111答案答案 BD 解析解析 选项 A 中，I 是输电线中的电流，R 是输电线的电阻，但是 U 不是输电线上损失的电压，而是总的输送电压(是输电线和负载上电压之和)，所以不能用 I 计算输电线中的电流，UR 在运用欧姆定律时，I、R、U 应该对应于同