55電能的輸送

1、用電的地方卻很多用電的地方卻很多, ,例如例如: : 有的地方離發(fā)電站很遠有的地方離發(fā)電站很遠, ,因此需要把電能輸送到遠方因此需要把電能輸送到遠方, ,這這就涉及電能的輸送問題即就涉及電能的輸送問題即: : 為了合理的利用能源為了合理的利用能源, ,發(fā)電站要建在靠近能源的地方發(fā)電站要建在靠近能源的地方比如：比如：第五章第五章 交變電流交變電流第第5 5節(jié)節(jié) 電能的輸送電能的輸送1 1電能輸送的優(yōu)點：電能輸送的優(yōu)點：2 2輸送電能的基本要求：輸送電能的基本要求：可靠：可靠：是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。 電能通過輸電線就可以輸送到遠方相

2、對于煤炭、石電能通過輸電線就可以輸送到遠方相對于煤炭、石油等能源的輸送需要大量的交通運載工具來說，油等能源的輸送需要大量的交通運載工具來說，“方便和方便和節(jié)約節(jié)約”是它突出的優(yōu)點是它突出的優(yōu)點保質(zhì)：保質(zhì)：就是保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。就是保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟：經(jīng)濟：是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小。是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小。可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟閱讀課本前三段，思考并簡潔回答1.電能與其他能源相比有什么突出優(yōu)點？2.輸送電能有什么基本要求？二二、降低能耗的兩個途徑、降低能耗的兩個途徑從經(jīng)濟角度出發(fā)遠距離輸電面臨的困難是什么？從經(jīng)濟

3、角度出發(fā)遠距離輸電面臨的困難是什么？ 思考思考一一：在輸電線上有功率損失。在輸電線上有功率損失。 輸電線有電阻，會有一部分電能轉(zhuǎn)化為輸電線有電阻，會有一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能熱能而損失掉。而損失掉。若輸電電流為若輸電電流為I I，輸電線的電阻為，輸電線的電阻為r r，則功率損失為，則功率損失為若輸送的功率為若輸送的功率為P P，輸電電壓為，輸電電壓為U U，電線的總長度為，電線的總長度為L L，橫截面，橫截面積為積為S S，電阻率為，電阻率為 ，則功率損失可表示為：則功率損失可表示為：.)(2SLUPP 輸電線上功率損失的輸電線上功率損失的主要主要原因是什么？原因是什么？思考思考二二：功率損失的表

4、達式是什么？功率損失的表達式是什么？思考思考三三：P P= =I I2 2r rr輸電線輸電線輸電線輸電線電場電場用用 戶戶U送送U用用減少輸電線的減少輸電線的電阻電阻減少輸電線的減少輸電線的電流電流（3）減少材料的電阻率減少材料的電阻率（1）減少輸電線的長度減少輸電線的長度L L（2）增加導(dǎo)線的橫截面積增加導(dǎo)線的橫截面積S S由由 可知：可知：SLR由由P P= =I I2 2r r可知可知 低輸電損耗的途徑是什么？低輸電損耗的途徑是什么？思考思考四四：若采用減小導(dǎo)線電阻的方法，應(yīng)采用什么措施？若采用減小導(dǎo)線電阻的方法，應(yīng)采用什么措施？思考思考五五：若采用減小導(dǎo)線中電流的方法，應(yīng)采用什么措施

5、？若采用減小導(dǎo)線中電流的方法，應(yīng)采用什么措施？思考思考六六：減小輸送功率減小輸送功率P P由由 P P= =IUIU 可知：可知：提高輸電電壓提高輸電電壓U U能否通過減小輸送功率來減小輸電電流？能否通過減小輸送功率來減小輸電電流？思考思考七七：由于電站的裝機容量一定，因此電站向外輸送的電功率是一定的，由于電站的裝機容量一定，因此電站向外輸送的電功率是一定的，即在實際中不能以用戶少用或不用電來減少輸電線上的功率損失。即在實際中不能以用戶少用或不用電來減少輸電線上的功率損失。這幾種方法可行性高嗎？ 把功率為把功率為22KW22KW的電能用總電阻為的電能用總電阻為22的導(dǎo)線輸送的導(dǎo)線輸送到遠方的用

6、戶，用到遠方的用戶，用220V220V的電壓輸電，導(dǎo)線損失的功的電壓輸電，導(dǎo)線損失的功率為多少？若改用率為多少？若改用22KV22KV的電壓輸電，導(dǎo)線損失的功的電壓輸電，導(dǎo)線損失的功率又為多少？率又為多少？做一做：做一做：22KV22KV輸電，損失的功率為輸電，損失的功率為 220V220V輸電，損失的功率為輸電，損失的功率為 W4104 W4 RUPP 2)(RUPP 2)(提高輸電電壓提高輸電電壓 減小輸送電流減小輸送電流 降低損耗降低損耗結(jié)結(jié)論論： 減小電阻和增大輸電電壓都可以降低輸電損耗，減小電阻和增大輸電電壓都可以降低輸電損耗，哪個更有效？舉例說明。哪個更有效？舉例說明。由由 可知，

7、在輸電可知，在輸電電流一定的情況下，線路電阻減為原來的電流一定的情況下，線路電阻減為原來的一半一半，線路，線路損耗的功率減為原來的損耗的功率減為原來的 。 在線路電阻一定的在線路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，由情況下，電壓提高一倍，由 可知：線路中可知：線路中電電流流減為原來的減為原來的 ，而損耗的功率減為原來，而損耗的功率減為原來的的 。 采用采用高壓輸電高壓輸電是減小輸電線上功率損失的是減小輸電線上功率損失的最有效最有效、最經(jīng)濟最經(jīng)濟的措施的措施 做一做：做一做：rIP2 UIP 結(jié)結(jié)論論：造成電壓損失的因素造成電壓損失的因素: : 三三、輸電線上的電壓損耗的降低、輸電線上的電壓損耗的降

8、低U用用r電電 源源用用 戶戶U送送U損損IrUUU 用用送送（1 1）輸電線）輸電線電阻電阻造成電壓損失造成電壓損失（2 2）輸電線的）輸電線的感抗感抗和和容抗容抗造成電壓損失造成電壓損失( (高中階段計算中高中階段計算中只考慮輸電線電阻只考慮輸電線電阻造成的電壓損失造成的電壓損失) ) 在輸電中，電源輸送的電壓是否全部加在用戶上？在輸電中，電源輸送的電壓是否全部加在用戶上？思考思考八八：如何減小電壓損失，保證輸電質(zhì)量呢？如何減小電壓損失，保證輸電質(zhì)量呢？思考思考九九：減少輸電線的電阻減少輸電線的電阻由由 可知：可知：IrU 減少輸電線的電流減少輸電線的電流四四、高壓輸電、高壓輸電 從上述分

9、析可知：無論是從減小輸電線中的功從上述分析可知：無論是從減小輸電線中的功率損失還是減小電壓損失方面看，在輸電過程中都率損失還是減小電壓損失方面看，在輸電過程中都需要提高電壓，減小輸電電流，但大型發(fā)電機發(fā)出需要提高電壓，減小輸電電流，但大型發(fā)電機發(fā)出的電壓不符合遠距離輸電的要求，怎么辦？而到達的電壓不符合遠距離輸電的要求，怎么辦？而到達目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？你能目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？你能設(shè)計一個高壓輸電模型嗎？設(shè)計一個高壓輸電模型嗎？做一做：做一做：發(fā)電站用戶交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié)交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié) 遠距離輸電過程示意圖遠距離輸電過程示意圖發(fā)電站發(fā)電站升壓

10、變壓器升壓變壓器高壓輸電高壓輸電降壓變壓器降壓變壓器用戶用戶 在高壓輸電三個回路中，各部分的功率、電壓在高壓輸電三個回路中，各部分的功率、電壓和電流關(guān)系如何？和電流關(guān)系如何？1 14 42 22 23 3UUUURI IF F用用線線 rI I1 1I I3 3I I4 4n1n2n3n4P1P2P3P4功率關(guān)系：功率關(guān)系：電壓關(guān)系：電壓關(guān)系：電流關(guān)系：電流關(guān)系：2121nnUU 1221nnII 4343nnUU 3443nnII 32II 32UUU 21PP 43PP 32PPP 討論與交流討論與交流一一：討論與交流討論與交流二二：是不是輸電電壓越高越好？為什么？是不是輸電電壓越高越好？

11、為什么？ 2 2、在高壓輸電模型中，設(shè)發(fā)電機的輸出功率為、在高壓輸電模型中，設(shè)發(fā)電機的輸出功率為P P，輸送電壓為，輸送電壓為U U1 1，輸電線的電阻，輸電線的電阻r r，升壓變壓器的原，升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)分別為副線圈匝數(shù)分別為n n1 1，n n2 2，降壓變壓器原副線圈分別，降壓變壓器原副線圈分別為為n n3 3，n n4 4，你能算出線路中損失的功率和電壓嗎？用，你能算出線路中損失的功率和電壓嗎？用戶得到的功率和電壓分別是多少？戶得到的功率和電壓分別是多少？探究與交流：探究與交流：14223UUUURIF用線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4在發(fā)電機與升壓變壓器原

12、線圈組成的回路中在發(fā)電機與升壓變壓器原線圈組成的回路中 11UPI 由由 1221nnII 1212UPnnI RUPnn2121)( RIP22 輸電線上輸電線上 RUPnnPPPP2121)( 用用戶戶用戶得到的功率用戶得到的功率 RUnPnRIU1212 RUnPnnUnUUU12111223 )(121112343344RUnPnnUnnnnUnU 損失的電壓損失的電壓 采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點是什么？采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點是什么？ 五五、電網(wǎng)供電、電網(wǎng)供電閱讀與思考：閱讀與思考：降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟效益。同時，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟效益。同時，電網(wǎng)可以減少斷電

13、的風(fēng)險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。保障供電質(zhì)量。 1 1在遠距離輸電過程中，為減少輸電線路上在遠距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的方法是的電能損失，可采用的方法是 （ ） A A使輸電線粗一些。使輸電線粗一些。 B B減短輸電線長度。減短輸電線長度。 C C減少通電時間。減少通電時間。 D D采用高壓輸電。采用高壓輸電。課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：最佳方法是最佳方法是 2 2遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓提高到原來的提高到原來的n n倍，則下列說法中正確的是（倍，則下列說

14、法中正確的是（ ） A A輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼妮旊娋€上的電流變?yōu)樵瓉淼膎 n倍倍 B B輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼妮旊娋€上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼?/1/n n2 2 C C輸電線上的電功率損失變?yōu)樵瓉淼妮旊娋€上的電功率損失變?yōu)樵瓉淼?/1/n n D D若輸電線上的電功率損失不變，輸電線路長度若輸電線上的電功率損失不變，輸電線路長度可變?yōu)樵瓉淼目勺優(yōu)樵瓉淼膎 n2 2倍倍D課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 3 3下列關(guān)于減小遠距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法下列關(guān)于減小遠距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法中，正確的是（中，正確的是（ ） A A因為熱功率因為熱功率 ，所以應(yīng)降低輸送電壓，增，所以應(yīng)降低輸送電壓，增大

15、輸電導(dǎo)線電阻，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗。大輸電導(dǎo)線電阻，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗。 B B因為熱功率因為熱功率P P= =IUIU，所以應(yīng)采用低電壓、小電流，所以應(yīng)采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗。輸電，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗。 C C因為熱功率因為熱功率P P= =I I2 2R R，所以可采用減小輸電線電阻，所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗?；驕p小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗。 D D以上說法均不正確。以上說法均不正確。C課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：RUP2 4 4發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U U1 1，

16、發(fā)電廠至學(xué)，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線的總電阻為校的輸電導(dǎo)線的總電阻為R R，通過導(dǎo)線的電流為，通過導(dǎo)線的電流為I I，學(xué)校得到的電壓為學(xué)校得到的電壓為U U2 2，則輸電導(dǎo)線上損耗的功率可，則輸電導(dǎo)線上損耗的功率可表示為（表示為（ ）BCD課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：A AB B C CI I2 2R R D DI I（U U1 1- -U U2 2）RU21RUU221)( 某交流發(fā)電機輸出功率為某交流發(fā)電機輸出功率為5 510105 5 W W，輸出電，輸出電壓為壓為U=1.0U=1.010103 3 V V，假如輸電線的總電阻，假如輸電線的總電阻R=10R=10，在，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%5%，用戶使，用戶使用電壓用電壓U=380 V.U=380 V. (1) (1)畫出輸電線路的示意圖（標明各部分的符號）畫出輸電線路的示意圖（標明各部分的符號）（2 2）所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比）所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（使用的變壓器是理想變壓器）是多少？（使用的變壓器是理想變壓器）課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 6