電能的輸送(1)

1、一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造 1 1示意圖示意圖 2 2符號符號二、變壓器的工作原理：二、變壓器的工作原理： 1 1、互感互感現(xiàn)象：變壓器只能改變現(xiàn)象：變壓器只能改變交流電交流電的電壓和電流的電壓和電流 2 2、能量轉(zhuǎn)化：電能、能量轉(zhuǎn)化：電能磁場能磁場能電能電能 3 3、理想變壓器：理想變壓器：三、理想變壓器的三、理想變壓器的變壓變壓、變流變流規(guī)律：規(guī)律：四、常用變壓器四、常用變壓器復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧 5.4變壓器變壓器2121nnUU 1221nnIIP入入P出出第五章第五章 交變電流交變電流三峽水電站三峽水電站大亞灣核電站大亞灣核電站秦山秦山核電站核電站奧克蘭奧克蘭拉斯維加斯拉斯維加斯尼

2、加拉瀑布尼加拉瀑布匹茨堡匹茨堡電站站址電站站址 用戶用戶(負載負載)遠遠距離距離能源豐富能源豐富有利開發(fā)有利開發(fā)能源缺乏能源缺乏用電量大用電量大 電能的輸送是一個理論性和電能的輸送是一個理論性和技術(shù)性很強的系統(tǒng)工程。技術(shù)性很強的系統(tǒng)工程。 建議：課后自行閱讀課本建議：課后自行閱讀課本p46-48的材料，了解更多的電能傳輸知識的材料，了解更多的電能傳輸知識輸送電能的基本要求：輸送電能的基本要求： 可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟可靠：可靠：是指保證供電線路可靠地工作是指保證供電線路可靠地工作, ,少有故障和停電少有故障和停電保質(zhì)：保質(zhì)：是指保證電能的質(zhì)量是指保證電能的質(zhì)量, ,即電壓和即電壓和頻

3、率穩(wěn)定頻率穩(wěn)定經(jīng)濟：經(jīng)濟：是指輸電線路建造和運行的費是指輸電線路建造和運行的費用低用低, ,電能損耗小電能損耗小1、為什么輸電線上有電能損失、為什么輸電線上有電能損失?由于輸電線長，電阻大，當(dāng)電流由于輸電線長，電阻大，當(dāng)電流通過輸電線時，產(chǎn)生通過輸電線時，產(chǎn)生熱量熱量Q，損失一，損失一部分電能，同時輸電線上有部分電能，同時輸電線上有電壓降電壓降，故又損失一部分電壓故又損失一部分電壓.一、輸電線上的功率損失一、輸電線上的功率損失(1)減小導(dǎo)線電阻減小導(dǎo)線電阻2、如何減少電能損失、如何減少電能損失?RIP2損(2)減小輸電線中的電流減小輸電線中的電流SLR由電阻定律知由電阻定律知(1)減小導(dǎo)線電阻

4、減小導(dǎo)線電阻減小材料的電阻率減小材料的電阻率.銀的電阻率最小銀的電阻率最小,但但價格昂貴價格昂貴,目前選用電阻率較小的銅或鋁作目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線輸電線.減小輸電線的長度減小輸電線的長度L不可行不可行,因為要保證因為要保證輸電距離輸電距離.增加導(dǎo)線的橫截面積增加導(dǎo)線的橫截面積.可適當(dāng)增大橫截面可適當(dāng)增大橫截面積積.太粗不可能太粗不可能,既不經(jīng)濟又架設(shè)困難既不經(jīng)濟又架設(shè)困難.方方法法(2)減小輸電線中的電流減小輸電線中的電流思考與討論思考與討論1.怎樣計算輸電線路損失的功率怎樣計算輸電線路損失的功率?2.在輸電電流一定的情況下在輸電電流一定的情況下,如果線路的如果線路的電阻減為原來

5、的電阻減為原來的1/100,線路上損失的功率線路上損失的功率減為原來的減為原來的1/? 在線路電阻一定的情況下在線路電阻一定的情況下,如果輸電電流減為原來的如果輸電電流減為原來的1/100,線路上損線路上損失的功率減為原來的失的功率減為原來的1/?RIP2損3.哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效為有效?4.怎樣計算用戶消耗的功率怎樣計算用戶消耗的功率P?5.在保證用戶的電功率的前提下在保證用戶的電功率的前提下,怎樣才怎樣才能減小輸電電流能減小輸電電流?輸送輸送輸送IUP損損輸送輸送用戶用戶PPP- - 練習(xí)：練習(xí)： 輸送輸送10kw的電功率，采用的電功率，采

6、用400V的的電壓輸電，輸電線的總電阻為電壓輸電，輸電線的總電阻為10，求，求(1)輸電線中的電流輸電線中的電流?輸電線中損失的電壓輸電線中損失的電壓?用戶得到的電壓用戶得到的電壓?(1)25A 250V 150V(2)6250W 3750W(2)輸電線損失的功率輸電線損失的功率?用戶得到的功率用戶得到的功率?(3)如果采用如果采用4000V電壓輸電，輸電線損失電壓輸電，輸電線損失的功率的功率?用戶得到的功率用戶得到的功率?提高輸電電壓提高輸電電壓, 是減少電能損失的最有效的辦法是減少電能損失的最有效的辦法(3) 62.5W 9937.5W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) 發(fā)電站發(fā)

7、電站升壓變壓器升壓變壓器高壓輸電線高壓輸電線降壓變壓器降壓變壓器用戶用戶發(fā)電站發(fā)電站升壓變壓器升壓變壓器高壓輸電線高壓輸電線降壓變壓器降壓變壓器用電單位用電單位 發(fā)發(fā)電電機機升壓變壓器升壓變壓器高壓輸電線路高壓輸電線路降壓變壓器降壓變壓器 用用電電器器 交流高壓輸電基本環(huán)節(jié)示意圖交流高壓輸電基本環(huán)節(jié)示意圖 14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器二、遠距離輸電原理圖二、遠距離輸電原理圖功率關(guān)系：功率關(guān)系：P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3電壓關(guān)系：電壓關(guān)系：14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4

8、n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器3243432121,UUUnnUUnnUUr+3234431221,IIInnIInnIIr電流關(guān)系：電流關(guān)系：14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器1.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U1,發(fā)電廠至發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為學(xué)校的輸電線電阻為R,通過導(dǎo)線的電流通過導(dǎo)線的電流為為I,學(xué)校輸入電壓為學(xué)校輸入電壓為U2,下列下列4個計算輸個計算輸電線損耗的式子中，不正確的是電線損耗的式子中，不正確的是( ) A、 B、 C、

9、D、21UR212()UUR-2I R12()I UU-課堂練習(xí)課堂練習(xí)A遠距離輸電示意圖遠距離輸電示意圖是不是輸電電壓越高越好是不是輸電電壓越高越好?電壓越高，對輸電線路和變壓器的要電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費用越高。求越高，建設(shè)費用越高。遠距離輸電遠距離輸電我國常用的遠距離輸電采用的電壓有我國常用的遠距離輸電采用的電壓有110 kV、220 kV、330 kV，輸電干線采用，輸電干線采用500 kV的超高壓，西北電網(wǎng)達到的超高壓，西北電網(wǎng)達到750kV。思思考考輸電線上的電壓損失，除了與輸電線輸電線上的電壓損失，除了與輸電線的電阻有關(guān)，還與感抗和容抗有關(guān)。當(dāng)輸?shù)碾娮栌嘘P(guān)，

10、還與感抗和容抗有關(guān)。當(dāng)輸電線路電壓較高、導(dǎo)線截面積較大時，電電線路電壓較高、導(dǎo)線截面積較大時，電抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大?？乖斐傻碾妷簱p失比電阻造成的還要大。 三、電網(wǎng)供電三、電網(wǎng)供電采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點：采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點：可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機組可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機組, ,降低一次能源的輸送成本降低一次能源的輸送成本, ,獲得最大的經(jīng)獲得最大的經(jīng)濟效益濟效益. .同時同時, ,電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險, ,調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡, ,保障供電質(zhì)保障供電質(zhì)量量. .通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站,將許多

11、電將許多電廠和廣大用戶連接起來廠和廣大用戶連接起來,形成全國性或地區(qū)形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)性的輸電網(wǎng)絡(luò),這就是這就是電網(wǎng)電網(wǎng).2、一小型發(fā)電站通過升壓一小型發(fā)電站通過升壓,降壓變壓器把電能輸降壓變壓器把電能輸給用戶給用戶.已知發(fā)電機的輸出功率是已知發(fā)電機的輸出功率是500kW,端電壓為端電壓為500V,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5,兩變壓器間輸電兩變壓器間輸電線的總電阻為線的總電阻為1.5,降壓變壓器的輸出電壓為降壓變壓器的輸出電壓為220V,不計不計變壓器的損耗變壓器的損耗.求：求：(1)升壓變壓器的副線圈兩端電壓；升壓變壓器的副線圈兩端電壓；(2

12、)輸電導(dǎo)線上的功率損失；輸電導(dǎo)線上的功率損失；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(4)用戶得到的功率。用戶得到的功率。440kW2500V60kW10:114223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4(1)畫出輸電線路的示意圖畫出輸電線路的示意圖(標明各部分的標明各部分的符號符號)14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器1:1

13、0 25:1輸送電路的計算步驟輸送電路的計算步驟(1)畫出供電畫出供電示意圖示意圖(2)以變壓器鐵心為界以變壓器鐵心為界,分出各個回分出各個回路路,各回路各回路可獨立運用歐姆定律分可獨立運用歐姆定律分析析.(3)各回路間各回路間通過線圈匝數(shù)比與電通過線圈匝數(shù)比與電壓比和電流比的關(guān)系壓比和電流比的關(guān)系,總功率不變總功率不變等聯(lián)系等聯(lián)系.1、學(xué)校有一臺應(yīng)急備用發(fā)電機學(xué)校有一臺應(yīng)急備用發(fā)電機,內(nèi)阻為內(nèi)阻為r=1, 升壓變壓升壓變壓器匝數(shù)比為器匝數(shù)比為1:4,降壓變壓器的匝數(shù)比為降壓變壓器的匝數(shù)比為4:1,輸電線的總電阻為輸電線的總電阻為R=4,全校全校22個教室個教室,每個教室用每個教室用“220V

14、,40W”的燈的燈6盞盞,要求所有要求所有燈都正常發(fā)光燈都正常發(fā)光,則：則：(1)發(fā)電機的輸出功率多大？發(fā)電機的輸出功率多大？(2)發(fā)電機的電動勢多大？發(fā)電機的電動勢多大？(3)輸電線上損耗的電功率多大？輸電線上損耗的電功率多大？ 14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器 ）所有電燈正常發(fā)光時消耗的功率為P燈=40226W=5280W=P4由于燈正常發(fā)光時，降壓變壓器副線圈兩端電壓U4=220V，所以降壓變壓器原線圈兩端電壓U3=n3n4解得：U4=41220V=880V兩變壓器之間輸電線上的電流為I線=P3U3=P4U3=5280880A=6A輸電線上損失的功率P損=I線2R=624W=144W（2）升壓變壓器副線圈兩端電壓U2=U3+U損=（880+24）V=904V升壓變壓器原線圈兩端電壓U1=n1n2U2=14904V=226V升壓變壓器原線圈中的電流I1=n2n1I線=416A=24A發(fā)電機內(nèi)阻上的電壓Ur=I1r=24V發(fā)電機的電動勢E=U1+Ur=226V+24V=250V2、在遠距離輸電時、在遠距離輸電時,要考慮盡量減少要考慮盡量減少輸電線上的功率損失輸電線上的功率損失.有一個坑