1、5.5 5.5 电能的输送习题电能的输送习题 复旦大学复旦大学一、对输电电压、损失电压、输电功一、对输电电压、损失电压、输电功率、损失功率的理解及应用：率、损失功率的理解及应用：1 1、输电电压（、输电电压（U U2 2）：是指输电总电压）：是指输电总电压14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器2 2、损失电压（、损失电压（U U）：）：r r上所分的电压上所分的电压 U U23222UUrUPrIU
2、3 3、输送功率（、输送功率（P P2 2）：是指输送总功率）：是指输送总功率14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器4 4、损失功率（、损失功率（P P）：）：r r上所消耗的功率上所消耗的功率 P PrUUUIrUrIPrIP2232222222)()(第6页 第6页 共 67 页 名师一号名师一号P51-P52P51-P52 例例1 1、巩固练习、巩固练习1 1例例2 2、巩固练习、巩固练习2
3、2例例1:1:远距离输送一定功率的交流电远距离输送一定功率的交流电,若输电线若输电线电阻一定电阻一定,下列说法正确的是下列说法正确的是 ()()典例分析典例分析一一 有关输电过程损失功率有关输电过程损失功率,损失电压的问题损失电压的问题A.A.输电线上的电压损失跟输电电压成正比输电线上的电压损失跟输电电压成正比B.B.输电线上的功率损失跟输电电压成正比输电线上的功率损失跟输电电压成正比C.C.输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D.D.输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的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平方成正比CD巩固练习巩固
4、练习1:远距离输送一定功率的交流电远距离输送一定功率的交流电,若若输送电压升高为原来的输送电压升高为原来的n倍倍,关于输电线上关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是的电压损失和功率损失正确的是()22A.B.C111.D.1nnnn输 电 线 上 的 电 功 率 损 失 是 原 来 的输 电 线 上 的 电 功 率 损 失 是 原 来 的输 电 线 上 的 电 压 损 失 是 原 来 的输 电 线 上 的 电 压 损 失 是 原 来 的BC例例2:2:某变电站用某变电站用220 V220 V的电压送电的电压送电,导线损失导线损失功率为输送功率的功率为输送功率的20%,20%,若要使导线损失的
5、若要使导线损失的电功率降为输送功率的电功率降为输送功率的5%,5%,则输送电压应为则输送电压应为多少多少?二二 关于输电线上功率损失的计算关于输电线上功率损失的计算第10页 第10页 共 67 页 14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器答案答案:440 V:440 V例例2:2:某变电站用某变电站用220 V220 V的电压送电的电压送电,导线损失功率为输送功率的导线损失功率为输送功率的20%,20%,若要使导线损若要使导线损失的电功率降为输送功率的失的电功率降为输送功率的5%,5%,则输送电压应为多少则输送电压应
6、为多少?22211212221:P,R.PP,PU2U.1440/20%./%V25.PI RRUUPPPUUPPP损损损损损损解析 设输送功率为输电线路电阻为导线损失功率可知在输送功率 及输电线路一定的情况下 有则有所求输送电压巩固练习巩固练习2:2:输电线的电阻共计输电线的电阻共计r,r,输送的电功输送的电功率是率是P,P,用电压用电压U U送电送电,则用户能得到的电功则用户能得到的电功率为率为 ()()222.PAPB PrUUPC PDrrUB第13页 第13页 共 67 页 二、远距离输电的问题：二、远距离输电的问题：1 1、原理图：、原理图：14223UUUURIF用线 rI1 I
7、3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器第14页 第14页 共 67 页 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1 1）、功率关系：）、功率关系：P1=P2，P3=P4，P2=P+P32 2、各物理量间的关系：、各物理量间的关系：P=I2r第15页 第15页 共 67 页 2 2）、电压关系：）、电压关系：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3243432121,U UUnnUUnnUU+
8、U=Ir第16页 第16页 共 67 页 3234431221,IIInnIInnIIr3 3）、电流关系：）、电流关系：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第17页 第17页 共 67 页 二、远距离输电的问题：二、远距离输电的问题：3 3、方法：、方法：“中间开花两头结果中间开花两头结果”。14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器P=I2r第18页 第18页 共 67 页 名师一号名师一号P52-P53P52-P53 例例3 3
9、、巩固练习、巩固练习3 3例例3:3:有一台内阻有一台内阻1 1 的发电机的发电机,供给一个学校照明用电供给一个学校照明用电,如下图所示如下图所示.升压变压器升压变压器匝数比为匝数比为1:4,1:4,降压变压器的匝数比为降压变压器的匝数比为4:1,4:1,输电线的总电阻输电线的总电阻R=4.R=4.全校共全校共2222个个班班,每班有每班有“220 V,40 W”220 V,40 W”的灯的灯6 6盏盏.若保证全部电灯正常发光若保证全部电灯正常发光.则则:三三 有关高压输电中的定量计算有关高压输电中的定量计算(1)(1)发电机输出功率多大发电机输出功率多大?(2)?(2)发电机电动势多大发电机
10、电动势多大?(3)(3)输电效率是多少输电效率是多少?第20页 第20页 共 67 页 I2(1)(1)发电机输出功率多大发电机输出功率多大?(2)?(2)发电机电动势多大发电机电动势多大?(3)(3)输电效率是多少输电效率是多少?例例3:3:有一台内阻有一台内阻1 1 的发电机的发电机,供给一个学校照明用电供给一个学校照明用电,如下图所示如下图所示.升压变压器匝数比为升压变压器匝数比为1:4,1:4,降压变降压变压器的匝数比为压器的匝数比为4:1,4:1,输电线的总电阻输电线的总电阻R=4.R=4.全校共全校共2222个班个班,每班有每班有“220 V,40 W”220 V,40 W”的灯的
11、灯6 6盏盏.若保若保证全部电灯正常发光证全部电灯正常发光.则则:(3)97%(3)97%(1)5424 W(2)250 VU1U2U3U4P1P2P3P4n1n2n3n4I1I3I4 P巩固练习巩固练习3:3:发电机的端电压为发电机的端电压为220 V,220 V,输出的电功输出的电功率为率为44 kW,44 kW,输电线电阻为输电线电阻为0.2,0.2,如果直接向用如果直接向用户供电户供电,求用户得到的电压和电功率各是多少求用户得到的电压和电功率各是多少?如果发电站用匝数比为如果发电站用匝数比为1:101:10的变压器将电压升的变压器将电压升高高,经过同样的输电线后再用匝数比为经过同样的输
12、电线后再用匝数比为10:110:1的变的变压器将电压降低供给用户压器将电压降低供给用户,用户得到的电压和电用户得到的电压和电功率各是多少功率各是多少?第22页 第22页 共 67 页 巩固练习巩固练习3:3:发电机的端电压为发电机的端电压为220 V,220 V,输出的电功率为输出的电功率为44 kW,44 kW,输电线电阻为输电线电阻为0.2,0.2,如果直接向用户供电如果直接向用户供电,求用户得到的电压和电功率各是多少求用户得到的电压和电功率各是多少?如果发电站用匝数如果发电站用匝数比为比为1:101:10的变压器将电压升高的变压器将电压升高,经过同样的输电线后再用匝数比为经过同样的输电线
13、后再用匝数比为10:110:1的变压器的变压器将电压降低供给用户将电压降低供给用户,用户得到的电压和电功率各是多少用户得到的电压和电功率各是多少?U1rP1FP P用用180 V 36 kW第23页 第23页 共 67 页 巩固练习3:发电机的端电压为220 V,输出的电功率为44 kW,输电线电阻为0.2,如果直接向用户供电,求用户得到的电压和电功率各是多少?如果发电站用匝数比为1:10的变压器将电压升高,经过同样的输电线后再用匝数比为10:1的变压器将电压降低供给用户,用户得到的电压和电功率各是多少?14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4219.6
14、V 43.92 kW219.6 V 43.92 kWU第24页 第24页 共 67 页（名师一号（名师一号P53P54P53P54）（课后巩固提升）（课后巩固提升）1、2、3、4、5、6、7、98、10、11、12题型分析：题型分析：一、对输电电压、损失电压输电功率一、对输电电压、损失电压输电功率、损失功率的理解及应用：、损失功率的理解及应用：二、远距离输电的问题：二、远距离输电的问题：1.1.在电能输送过程中在电能输送过程中,若输送电功率一定若输送电功率一定,则在输电线上的功率损失则在输电线上的功率损失 ()()课后巩固提升课后巩固提升巩固基础巩固基础A.A.与输送电压成正比与输送电压成正比
15、B.B.与输送电压的平方成正比与输送电压的平方成正比C.C.与输电线上电压损失的平方成正比与输电线上电压损失的平方成正比D.D.与输电电流的平方成正比与输电电流的平方成正比CD2.2.远距离输电时远距离输电时,在输送电功率不变在输送电功率不变的条件下的条件下 ()()A.A.只有增大导线的电阻只有增大导线的电阻,才能减小电流才能减小电流,提高输电效率提高输电效率B.B.提高输电电压提高输电电压,能减小电流能减小电流,提高输电效率提高输电效率C.C.提高输电电压势必增大输电导线上能量损耗提高输电电压势必增大输电导线上能量损耗D.D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流提高输电电压势必增大输电导线
16、上的电流B3.3.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,发电厂至用户发电厂至用户的输电导线的总电阻为的输电导线的总电阻为R,R,通过输电导线的电流通过输电导线的电流为为I,I,输电线末端的电压为输电线末端的电压为U U2 2,下面选项表示输下面选项表示输电导线上损耗的功率的是电导线上损耗的功率的是 ()()22112212().()UUUABRRC I RD I UUBCDBCD4.4.某小型水电站向小山村输电某小型水电站向小山村输电,输送电功率为输送电功率为50 50 kW,kW,若以若以1100 V1100 V送电送电,则线路损失为则线路损失为10 kW,10 kW
17、,若以若以3300 V3300 V送电送电,则线路损失功率可变为则线路损失功率可变为 ()()BA.3.3 kW B.1.1 kWC.30 kW D.11 kW5.5.某用电器距离供电电源某用电器距离供电电源L,L,线路上的电流为线路上的电流为I,I,若要求线若要求线路上的电压降不超过路上的电压降不超过U,U,已知输电导线的电阻率为已知输电导线的电阻率为,那那么么,该输电导线的横截面积最小值是该输电导线的横截面积最小值是 ()()2.2.LLIABRUUULCDLIIB6.6.用用U U1 1和和U U2 2两种电压通过相同长度和材料的导线两种电压通过相同长度和材料的导线输电输电,若输送的电功
18、率相等若输送的电功率相等,在输电导线上损失在输电导线上损失的电功率也相同的电功率也相同,则在两种情况下输电导线截则在两种情况下输电导线截面积之比面积之比S S1 1:S:S2 2为为 ()()2112222112.UUABUUUUCDUUC7.7.如图为远距离高压输电的示意图如图为远距离高压输电的示意图,关于远距离输关于远距离输电电,下列表述正确的是下列表述正确的是 ()()提升能力提升能力A.A.增加输电导线的横截面积增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电有利于减少输电过程中的电能损失能损失B.B.高压输电是通过减小输电高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗电流来减小电路的发
19、热损耗C.C.在输送电压一定时在输送电压一定时,输送输送的电功率越大的电功率越大,输电过程中输电过程中的电能损失越小的电能损失越小D.D.高压输电必须综合考虑各高压输电必须综合考虑各种因素种因素,不一定是电压越高不一定是电压越高越好越好ABD8.某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出电压为200 V,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V的用电器正常工作,则()32143214.CD.nnAnnnnBnn升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压升压变压器的输出功率大于降压
20、变压器的输入功率AD9.9.发电机端电压为发电机端电压为220 V,220 V,输送功率输送功率110 kW,110 kW,若要保证用户至少获得若要保证用户至少获得100 kW100 kW电功率电功率,则输则输电导线电阻不得大于电导线电阻不得大于_;_;若用一个升若用一个升压变压器升压至压变压器升压至5 500 V5 500 V后进行输电后进行输电,则导则导线电阻不得大于线电阻不得大于_._.第34页 第34页 共 67 页 U1rP1FP P用用9.9.发电机端电压为发电机端电压为220 V,220 V,输送功率输送功率110 kW,110 kW,若要保证用户至少获得若要保证用户至少获得10
21、0 kW100 kW电功率电功率,则输电导线电阻不得大于则输电导线电阻不得大于_;_;若用一个升压变压器升压至若用一个升压变压器升压至5 500 V5 500 V后进后进行输电行输电,则导线电阻不得大于则导线电阻不得大于_._.0.04第35页 第35页 共 67 页 9.9.发电机端电压为发电机端电压为220 V,220 V,输送功率输送功率110 kW,110 kW,若要保证用户至少获得若要保证用户至少获得100 kW100 kW电功率电功率,则输电导线电阻不得大于则输电导线电阻不得大于_;_;若用一个升压变压器升压至若用一个升压变压器升压至5 500 V5 500 V后进后进行输电行输电
22、,则导线电阻不得大于则导线电阻不得大于_._.0.042514223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P410.10.发电机输出功率发电机输出功率40 kW,40 kW,输出电压输出电压400 V,400 V,用用变压比变压比(原原 副线圈匝数比副线圈匝数比)为为1:51:5的变压器的变压器升压后向远处供电升压后向远处供电,输电线的总电阻为输电线的总电阻为5 5,到达用户后再用变压器降为到达用户后再用变压器降为220 V,220 V,求求:(1)(1)输电线上损失的电功率是多少输电线上损失的电功率是多少?(2)(2)降压变压器的变压比是多少降压变压器的变压比是多少
23、?第37页 第37页 共 67 页 10.10.发电机输出功率发电机输出功率40 kW,40 kW,输出电压输出电压400 V,400 V,用变压比用变压比(原原 副线圈匝数比副线圈匝数比)为为1:51:5的变压器升压后向远处供电的变压器升压后向远处供电,输电线的总电阻为输电线的总电阻为5,5,到达用户到达用户后再用变压器降为后再用变压器降为220 V,220 V,求求:(1)(1)输电线上损失的电功率是多少输电线上损失的电功率是多少?(2)?(2)降压变压器的变压比是多少降压变压器的变压比是多少?14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4答案答案:(1)2
24、.0:(1)2.010103 3 W (2)95:11 W (2)95:1111.11.一台发电机输出的电功率为一台发电机输出的电功率为100 kW,100 kW,输出电压为输出电压为250 250 V,V,现欲向远处输电现欲向远处输电,若输电线的总电阻为若输电线的总电阻为8,8,要求输要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%,5%,并向用户输送并向用户输送220 V220 V电压电压,求求:(1)(1)试画出这次输电线路的示意图试画出这次输电线路的示意图.(2)(2)输电所需升压变压器和降压变压器的原输电所需升压变压器和降压变压器的原 副
25、线圈的副线圈的匝数之比分别是多少匝数之比分别是多少?(3)(3)用户得到的电功率是多少用户得到的电功率是多少?14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4(1)(1)试画出这次输电线路的示意图试画出这次输电线路的示意图.11.11.一台发电机输出的电功率为一台发电机输出的电功率为100 kW,100 kW,输出电压为输出电压为250 V,250 V,现欲向远处输电现欲向远处输电,若输电线的总电阻为若输电线的总电阻为8,8,要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%,5%,并向用户输送并向用户输送220
26、V220 V电压电压,求求:第40页 第40页 共 67 页 14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P411.11.一台发电机输出的电功率为一台发电机输出的电功率为100 kW,100 kW,输出电压为输出电压为250 V,250 V,现欲向远处输电现欲向远处输电,若输电线的总电阻为若输电线的总电阻为8,8,要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%,5%,并向用户输送并向用户输送220 V220 V电压电压,求求:(2)(2)输电所需升压变压器和降压变压器的原输电所需升压变压器和降压变压器的原 副线
27、圈的副线圈的匝数之比分别是多少匝数之比分别是多少?(2)1:16 190:11 (3)(3)由于是理想变压器由于是理想变压器:P P用用=P=P1 1-P-PR R=(100=(10010103 3-5-510103 3)W=95 kW.)W=95 kW.12.12.有条河流有条河流,流量流量Q=2 mQ=2 m3 3/s,/s,落差落差h=5 m,h=5 m,现利用其现利用其发电发电,若发电机总效率为若发电机总效率为50%,50%,输出电压为输出电压为240 V,240 V,输电线总电阻输电线总电阻R=30,R=30,允许损失功率为输出功率允许损失功率为输出功率的的6%,6%,为满足用电的需
28、求为满足用电的需求,则该输电线路所使用的则该输电线路所使用的理想的升压理想的升压 降压变压器的匝数比各是多少降压变压器的匝数比各是多少?能能使多少盏使多少盏“220 V,100 W”220 V,100 W”的电灯正常发光的电灯正常发光?(g?(g取取10 N/kg)10 N/kg)第43页 第43页 共 67 页 14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P412.12.有条河流有条河流,流量流量Q=2 m3/s,Q=2 m3/s,落差落差h=5 m,h=5 m,现利用其发电现利用其发电,若发电机总效率为若发电机总效率为50%,50%,输输出电压为出电压为240 V,240 V,输电线总电阻输电线总电阻R=30,R=30,允许损失功率为输出功率的允许损失功率为输出功率的6%,6%,为满足为满足用电的需求用电的需求,则该输电线路所使用的理想的升压则该输电线路所使用的理想的升压 降压变压器的匝数比各是多降压变压器的匝数比各是多少少?能使多少盏能使多少盏“220 V,100 W”220 V,100 W”的电灯正常发光的电灯正常发光?(g?(g取取10 N/kg)10 N/kg)(1)6:125 235:11(1)6:125 235:11(2)470盏盏
