1、第第5节、电能的输送节、电能的输送1 1电能输送的优点：电能输送的优点：2 2输送电能的基本要求：输送电能的基本要求：可靠：可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。保质：保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。就是保证电能的质量，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，电能损耗小。是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。可靠、保质、经济可靠、保质、经济一、电能的输送一、电能的输送 电能来源广泛。电能来源广泛。电能便于输送。电能便于输送。电能使用方便。电能使用方便。电能是清洁能源。电能是清洁能源。如何减少输电中的
2、如何减少输电中的功率损失功率损失？25A25A250V250V150V150V6250W6250W3750W3750W二、输电线电阻上消耗的功率二、输电线电阻上消耗的功率 功率损失功率损失:任何输电线都有电阻，必然消耗功率。任何输电线都有电阻，必然消耗功率。设输电电流为设输电电流为I I，输电线电阻为输电线电阻为R R，则输电线电则输电线电阻上消耗的功率为：阻上消耗的功率为：P线=I2R(1(1)减小导线电阻减小导线电阻(2)(2)减小输电线中的电流减小输电线中的电流2 2、减少输电线上功率的方法、减少输电线上功率的方法一般选用铝或铜一般选用铝或铜缩短输电距离缩短输电距离两地距离一定两地距离一
3、定不可行不可行增大导线的横截面增大导线的横截面可行性思考可行性思考选用电阻率小的选用电阻率小的金属作导线材料金属作导线材料导线太粗了、耗费导线太粗了、耗费材料、增加成本；材料、增加成本；架设困难。架设困难。？由电阻定律：LR=s（2 2）如果把输电线上的电流变为原来的）如果把输电线上的电流变为原来的 ，P P损变为原来的损变为原来的 。通过以上计算，那种方法更有效？通过以上计算，那种方法更有效？【思考思考】如何减小输电线中的电流呢？如何减小输电线中的电流呢？(1)(1)根据输电线电阻上消耗的功率根据输电线电阻上消耗的功率 =I2R，如，如果把输电线电阻减小为原来的果把输电线电阻减小为原来的 ，
4、P线线变变为原来的为原来的_。试一试试一试1101101100110（2）减小输电电流）减小输电电流 I 减小输送功率减小输送功率P：电站的装机容量一定，故电电站的装机容量一定，故电站向外输送的电功率一定。即在实际中不可能以减站向外输送的电功率一定。即在实际中不可能以减少用户功率来减少输电线上的功率损失。少用户功率来减少输电线上的功率损失。提高输电电压提高输电电压U：保持输送功率保持输送功率P一定，输电一定，输电线电阻线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，倍，输电线上的功率损失降为原来的输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍倍采用采用高压输电高压输电
5、是减小输电线上功率损是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施失的最有效、最经济的措施 2.减小输电线上的电流减小输电线上的电流:*提高输送电压提高输送电压 P总总=UI4000V2.5A2.5A25V25V3975V3975V62.5W62.5W9937.5W9937.5WP线=I2R三、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跟末端跟末端电压电压U 的差值，称为输电线路上的电压损的差值，称为输电线路上的电压损失，失，U U U =IR线线，如图所示：，如图所示：P=UI=(UIR)I=UII2R=P P 输电线上的功率损失输电线上的功率损失输入给用电设备
6、的功率输入给用电设备的功率P=I2R线线输电线上的电压损失输电线上的电压损失U=I R线线发电站的输送功率发电站的输送功率P=UI输送给用电设备的电压输送给用电设备的电压U=UIR注意！输电电压与线路损失电压不同。注意！输电电压与线路损失电压不同。以后在计算时只考虑输电线电阻所以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失造成的电压损失2 2造成电压损失的因素造成电压损失的因素 （1 1）输电线电阻造成电压损失）输电线电阻造成电压损失 UIR （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 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
7、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，提高输电电压是有效的措施。在远距离输电中，各国都采用了在远距离输电中，各国都采用了高压输电高压输电，而且，而且输送功率越大，距离越远，电压就越高。输送功率越大，距离越远，电压就越高。当然，也不是电压越高越好，电压越高，线路及当然，也不是电压越高越好，电压越高，线路及变压器等设备的绝缘要求也越高，从而修建和维护输变压器等设备的绝缘要求也越高，从而修建和维护输电线路及设备的费用也越高。在实际中，要综合考虑电线路及设备的费用
8、也越高。在实际中，要综合考虑各种因素，选用合适的输电电压及相应的设计方案。各种因素，选用合适的输电电压及相应的设计方案。四、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远距离输电示意图远距离输电示意图输电线路中的参量关系I2 2I1 1U U损损、P P损损I4I3 3U U4 4U U1 1 P P1 1U U2 2U U3 3P P2 2n n1 1n n2 2n n4 4n n3 3P P3 3P P4 4发电厂发电厂用用 户户线线线损）（RUPRIP2222练习练习1.1.发电厂发电机的输出电压为发电厂发电机的输出电压为U U1 1,发电厂至学校发电厂至学校的输电线电
9、阻为的输电线电阻为R,R,通过导线的电流为通过导线的电流为I,I,学校输入电压学校输入电压为为U U2 2,下列四个计算输电线损耗的式子中，不正确的下列四个计算输电线损耗的式子中，不正确的是是()()A.B.A.B.C.D.C.D.212(U-U)R2I R12I(U-U)A A21UR练习练习2.2.用用10kV10kV高压输送电功率为高压输送电功率为100kW100kW的交流电，在输电线的交流电，在输电线上损失上损失2 2的电功率，输电线的总电阻为的电功率，输电线的总电阻为_；若改；若改用用5kV5kV电压输送电压输送100kW100kW的交流电，输电线上损失的电功率为的交流电，输电线上损
10、失的电功率为_kW._kW.练习练习3.3.从甲地通过某输电线向乙地输送从甲地通过某输电线向乙地输送1.01.010105 5kWkW电功率，电功率，如果用如果用5.55.510103 3V V电压送电，输电线上损失的电功率为电压送电，输电线上损失的电功率为4.04.0l0l02 2kW;kW;如果改用如果改用1.11.1l0l05 5V V电压送电，输电线上损失的电压送电，输电线上损失的电功率为电功率为_kW_kW，若要求两次损失的电功率相同，则两，若要求两次损失的电功率相同，则两次所用导线的横截面积之比为次所用导线的横截面积之比为S S1 1：S S2 2=_.=_.20208 81 14
11、00400：1 1科学漫步1、直流输电技术2、超导电缆输电1降低输电损耗的两个途径。降低输电损耗的两个途径。2远距离交流高压输电。远距离交流高压输电。3知道电能输送的优点和基本要求。知道电能输送的优点和基本要求。4了解电网供电及其优点。了解电网供电及其优点。5学习学习建建构构物理模型。物理模型。6节约用电，养成勤俭节约的好习惯。节约用电，养成勤俭节约的好习惯。课堂小节课堂小节功率关系功率关系电压关系电压关系电流关系电流关系1122Un=Un3344Un=Un1221In=InU U2 2=U=U损损 +U+U3 3P P3 3=P=P4 4I I2 2=I=I3 34343nI=InP P2
12、2=P=P损损+P+P3 3P P1 1=P=P2 2输电线路中的参量关系STS大面积停电引发的思考？大面积停电引发的思考？【例【例1】将电厂发出的】将电厂发出的400V电压通过升压变压器，采用电压通过升压变压器，采用10kV电压输送电压输送10kW的电功率，线路总电阻为的电功率，线路总电阻为10欧。欧。（1）升压变压器的原副线圈匝数比是多少？）升压变压器的原副线圈匝数比是多少？（2）输电导线中的电流是多少？线路损失的电压是？）输电导线中的电流是多少？线路损失的电压是？若降压器的匝数比为若降压器的匝数比为451，用户得到的电压是多少？，用户得到的电压是多少？（3）输电线路中损失的电功率是多少？
13、用户得到的功率）输电线路中损失的电功率是多少？用户得到的功率有多少？有多少？1251A10V220V10W9990WU U1 1U U4 4U U2 2U U3 3R R用用I I2 2F Fr r线线 I I1 1 I 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所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少?例例2 2、某交流发电机输出功率为、某交流发电机输出功率为5 510105 5 W W，输出电压，输出电压为为1.01.0101
14、03 3 V V，假如输电线的总电阻，假如输电线的总电阻1010，在输电线上损失，在输电线上损失的电功率等于输电功率的的电功率等于输电功率的5%5%，用户使用电压，用户使用电压380 V380 V，求：，求：解：输电线路上损耗的功率解：输电线路上损耗的功率P P损损=P=P5 5=25000W=25000W由由P=IP=I2 2R R 得输电线路中电流得输电线路中电流I I2 2=50A=50A又又 P P1 1=P=P2 2 U U2 2=P/I=P/I2 2=10000V U=10000V U1 1=1000V=1000V由由 得得n n1 1:n n2 2=1:10=1:10 线损线损U
15、 U线线=I=I2 2R R线线=50=5010V=500V 10V=500V U U3 3=U=U2 2U U线线=9500V =9500V 又又U U4 4=380V =380V 由由 得得n n3 3:n n4 4=25:1 =25:1 1122Un=Un3344Un=Un例例3 3、一台发电机端电压为、一台发电机端电压为5000V5000V，输出功率，输出功率10104 4kWkW，向，向400km400km外的用户输电，输电外的用户输电，输电线的电阻率线的电阻率1.71.71010-8-8/m/m，横截面积，横截面积S S0.85cm0.85cm2 2，输电导线上的电功率损失，输电导
16、线上的电功率损失要求不超过输出功率的要求不超过输出功率的4%4%，则在输电时，电压应升高到多少伏，则在输电时，电压应升高到多少伏?所用的升压变压所用的升压变压器的原、副线圈匝数比是多少器的原、副线圈匝数比是多少?14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4 升压变压器升压变压器 降压变压器降压变压器r线线=2L/S=1.710-88105/0.8510-4=160U U1 1=5000(v)=5000(v)P P1 1=10=107 7(W)(W)P Pr r=I=I2 22 2r=0.04Pr=0.04P1 1=4=410105 5(W)(W)I I2
17、22 2=P=Pr r/r=4/r=410105 5/160/160I I2 2=2=210102 2/4=50(A)/4=50(A)U U2 2=P=P2 2/I/I2 2=P=P1 1/I/I2 2=10=107 7/50=2/50=2 10 105 5(V)(V)n n1 1/n/n2 2=U=U1 1/U/U2 2=5=5 10103 3/2/210105 5=1/40=1/40若用户电压为220V,则降压变压器的原、副线圈降压变压器的原、副线圈匝数比是多少匝数比是多少?U3=U2-UrU Ur r=I=I2 2r=8000(V)r=8000(V)U3=U2-Ur=200000-800
18、0=192000(V)n n3 3/n/n4 4=U=U3 3/U/U4 4=192000/220=96=192000/220=9610103 3/11/11 例例4.4.有一条河流，河水流量为有一条河流，河水流量为4m 4m 3 3/s/s，落差为，落差为5m5m，现利用它来发电，使，现利用它来发电，使用的发电机总效率为用的发电机总效率为5050，发电机输出电压为，发电机输出电压为350V350V，输电线的电阻为，输电线的电阻为44，允许，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的输电线上损耗功率为发电机输出功率的5 5，而用户所需要电压为，而用户所需要电压为220V220V，求所用，求所用的升
19、压、降压变压器上原、副线圈的匝数比的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比g=9.8m/sg=9.8m/s2 2线路上损耗的功率为线路上损耗的功率为P P r=4900 W=4900 W，P r=I2 2 r,电流为电流为I I2 2=35A=35A，线路上的电压为线路上的电压为Ur=I2 r=140V，U2=P2/I2=2800V,n1n2=U 1U2=350 2800=1 8U3=U2-U r=2660VU4=220Vn3n4=U 3U4=2660 220 12 1机械功率机械功率P=mgh/t=1000P=mgh/t=10004 4 9.8 9.8 5=1.96 5=1.96 10105
20、5W W发电机的输出功率发电机的输出功率P P1 1=0.5=0.5 P=9.8P=9.810104 4W W14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4 升压变压器升压变压器 降压变压器降压变压器R例例5、学校有一台应急备用发电机，内阻为学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1，升压变压器匝数比为，升压变压器匝数比为1 4，降压变压，降压变压器的匝数比为器的匝数比为4 1，输电线的总电阻为，输电线的总电阻为R=4，全校，全校22个教室，每个教室用个教室，每个教室用“220V，40W”的灯的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：发电机的输出功率多大？发电机的电盏
21、，要求所有灯都正常发光，则：发电机的输出功率多大？发电机的电动势多大？输电线上损耗的电功率多大？输电效率多大？（动势多大？输电线上损耗的电功率多大？输电效率多大？（4）若使用灯数减半并正常）若使用灯数减半并正常发光，则发电机的输出功率是否也减半？发光，则发电机的输出功率是否也减半？所有灯都正常工作的总功率为：所有灯都正常工作的总功率为：P P4 4=22640=5280W，用电器总电流为用电器总电流为 242205280444UPI输电线上的电流输电线上的电流 64432IIIIr降压变压器上：降压变压器上：U3=4U4=880V 输电线上的电压损失为：输电线上的电压损失为：UR=IRR=24
22、V 因此升压变压器的输出电压为因此升压变压器的输出电压为 U2=UR+U3=904V，输入电压为输入电压为U1=U2/4=226V，输入电流为输入电流为I1=4I2=24A，所以发电机输出功率为所以发电机输出功率为P P出出=U=U1 1I I1 1=5424W=5424W发电机的电动势发电机的电动势E=UE=U1 1+I+I1 1r=250Vr=250V输电线上损耗的电功率输电线上损耗的电功率P PR R=I=IR R2 2R=144WR=144W输电效率=P4/P1=5280/5424=97.3%（4）P4=22340=2640W II4 4=2640/220=12=2640/220=12
23、 I I 2 2=I=I4 4/4=3(A)/4=3(A)P PR R=I=I R R2 2R=144/4=36(W)R=144/4=36(W)P P1 1=P=P 4 4+P+P r r=2640+36=2676(W)=2640+36=2676(W)P1/2例例6 6、发电站发电机端电压、发电站发电机端电压u u5000 sin314tV5000 sin314tV，输出功率，输出功率5000kW5000kW，远距离输电，远距离输电线的电阻为线的电阻为8080，输电线上功率损耗要求不超过总功率的，输电线上功率损耗要求不超过总功率的4%4%，则，则(1)(1)所用升压变压器的原、副线圈匝数比多大
24、所用升压变压器的原、副线圈匝数比多大?(2)(2)到达用户区使用匝数比为到达用户区使用匝数比为192192：1 1的降压变压器，对负载电阻为的降压变压器，对负载电阻为1010的用电器的用电器供电，最多可接这样的用电器几个供电，最多可接这样的用电器几个?214223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4 升压变压器升压变压器 降压变压器降压变压器(1)U1=5000V P Pr r=I=I2 22 2r=0.04Pr=0.04P1 1=2=210105 5W WP1=5106WI I2 2=50(A)=50(A)I1=P1/U1=103n n1 1/n/n2 2
25、=I=I2 2/I/I1 1=50/1000=1/20=50/1000=1/20(2)U(2)U2 2=n=n2 2U U1 1/n/n1 1=10=105 5U U3 3=U=U2 2-U-Ur r=10=105 5-50-5080=9680=9610103 3(v)(v)I I4 4=n=n3 3I I3 3/n/n4 4=192=19250=9600(A)50=9600(A)R R用用=U=U4 4/I/I4 4=500/9600=10/n=500/9600=10/nn n=192U U4 4=n=n4 4U U3 3/n/n3 3=96000/192=500V=96000/192=500V因为“侈谈冷静下来或服用渐进主义的镇静剂”对于推进美国的民主进程没有丝毫意义。他殷勤，那是他刚刚爱上你；他笨拙，那是他深深爱着你；他从容，那是他已厌倦你。偶尔要回头看看，否则永远都在追寻，而不知道自己失去了什么。对于攀登者来说，失掉往昔的足迹并不可惜，迷失了继续前时的方向却很危险。不要让追求之舟停泊在幻想的港湾，而应扬起奋斗的风帆，驶向现实生活的大海。只有品味了痛苦，才能珍视曾经忽略的快乐;只有领略了平凡，才会收藏当初丢弃的幸福。如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。思考是一件最辛苦的工作，这可能是为什么很少人愿意思考的原因。
