第五節(jié)電能的輸送(好)

1、第五章第五章交變電流交變電流5 5電電 能能 輸輸 送送教教 學學 目目 標標 知識與技能知識與技能 1 1知道知道“便于遠距離輸送便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點，知道輸是電能的優(yōu)點，知道輸電過程。電過程。 2 2知道降低輸電損耗的兩個途徑。知道降低輸電損耗的兩個途徑。 3 3了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點和意義。了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點和意義。教學重點教學重點 找出影響遠距離輸電損失的因素，使學生理解高壓輸找出影響遠距離輸電損失的因素，使學生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。電可減少功率與電壓損失。教學難點教學難點 理解高壓輸電原理，區(qū)別導線上的輸電電壓理解高壓輸電原理，區(qū)別導線上的輸電電壓U U和損失和損失電

2、壓電壓U U。一、變壓器的構造一、變壓器的構造 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、能量轉化：電能、能量轉化：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、常用變壓器復習回顧復習回顧 5.4變壓器變壓器2121nnUU 1221nnIIP入入P出出三峽水電站三峽水電站大亞灣核電站大亞灣核電站秦山核電站秦山核電站奧克蘭奧克蘭拉斯維加斯拉斯維加斯尼加拉瀑布尼加拉瀑

3、布匹茨堡匹茨堡用戶用戶電站站址電站站址 用戶用戶(負載負載)遠距離遠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性很強的系統(tǒng)工程。技術性很強的系統(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 輸送電能的基輸送電能的基本要求應當是本要求應當是： 可靠可靠 保質保質 經(jīng)濟經(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：保質：是指保證電能的質量是指保證電能的質量, ,即電壓和頻率穩(wěn)定即

4、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是指輸電線路建造和運行的費用低, ,電能損耗小電能損耗小【問問】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，當電流由于輸電線長，電阻大，當電流通過輸電線時，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 設輸電電流為設輸電電流為I，輸電線電阻為，輸電線電阻為R，則輸電線上的功率損失為：，則輸電線上的功率損失為： RIP22 2減少輸電線上功率損失的方法減少輸電線上功率

5、損失的方法 由電阻定律知由電阻定律知（1 1）減小輸電線的電阻）減小輸電線的電阻R R 減小輸電線長度減小輸電線長度L L：由于輸電距離一定，所以：由于輸電距離一定，所以在實際中不可能用減小在實際中不可能用減小L L來減小來減小R R減小電阻率減小電阻率 ：目前一般用電阻率較小的銅或鋁：目前一般用電阻率較小的銅或鋁作導線材料作導線材料增大導線的橫截面積增大導線的橫截面積S S，這要多消耗金屬材料，這要多消耗金屬材料，增加成本，同時給輸電線的架設帶來很大的困難增加成本，同時給輸電線的架設帶來很大的困難SLR2008年初湖南電網(wǎng)遭遇年初湖南電網(wǎng)遭遇50年來最重冰災年來最重冰災 2008年初湖南電網(wǎng)

6、遭遇年初湖南電網(wǎng)遭遇50年來最重冰災年來最重冰災 減小輸送功率減小輸送功率P P ： 由于電站的裝機容量一定，因此電站向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不能以用戶少用或不用電來減少輸電線上的功率損失上的功率損失.)(2SLUPP （2）減小輸電電流）減小輸電電流 I由公式知：由公式知： 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的導線輸送的導線輸送到遠方的用戶，用到遠方的用戶，用220V220V的電壓輸電，導線損失的功的電壓輸電，導線損失的功率為多少？若改用率為多少

7、？若改用22KV22KV的電壓輸電，導線損失的功的電壓輸電，導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 RUPP 2)(RUPP 2)( 減小輸送電流的減小輸送電流的方法方法可以通過可以通過提高輸電電壓提高輸電電壓來實現(xiàn)。來實現(xiàn)?？偨Y：總結：=2104W=2W提高輸電電壓提高輸電電壓U U ：在輸送功率在輸送功率P P 一定，輸電線電阻一定，輸電線電阻R R一定一定的條件下，輸電電壓提高到原來的的條件下，輸電電壓提高到原來的n n倍，倍，輸電線上的功率損失降為原來的輸電線上的功率

8、損失降為原來的1/n1/n2 2倍倍采用高壓輸電是減小輸電線上功采用高壓輸電是減小輸電線上功率損失的最有效、最經(jīng)濟的措施率損失的最有效、最經(jīng)濟的措施 二、二、輸電線路上的電壓損失輸電線路上的電壓損失電壓損失：輸電線路始端電壓電壓損失：輸電線路始端電壓U跟末端跟末端電壓電壓U的差值，稱為輸電線路上的電壓損的差值，稱為輸電線路上的電壓損失，失， U U U ，如圖所示：，如圖所示：電站電站 R 用用 戶戶UU UI2 2造成電壓損失的因素造成電壓損失的因素 （1 1）輸電線電阻造成電壓損失）輸電線電阻造成電壓損失 UIR（2 2）輸電線感抗和容抗造成電壓）輸電線感抗和容抗造成電壓損失損失 3減小輸

9、電線路上電壓損失的方法減小輸電線路上電壓損失的方法 （1）減小輸電線電阻）減小輸電線電阻R 對高壓輸電線路效果不佳對高壓輸電線路效果不佳 （2）減小輸電電流）減小輸電電流I 在輸送電功率不變的前提下，提在輸送電功率不變的前提下，提高輸電電壓是有效的措施高輸電電壓是有效的措施 1、 輸送輸送10kw的電功率，采用的電功率，采用400V的電的電壓輸電，輸電線的總電阻為壓輸電，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

10、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三、交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié)三、交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié) 發(fā)電站發(fā)電站升壓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 1 1、根據(jù)上述結果高壓輸電能否真的有效降、根據(jù)上述結

11、果高壓輸電能否真的有效降低能量損耗及電壓損耗？低能量損耗及電壓損耗？ 2 2、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？為什么？ 討論與交流：討論與交流： 2 2、不是。電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，、不是。電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率建設費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠近、技術和經(jīng)濟要求等，要依照不同情況的大小、距離的遠近、技術和經(jīng)濟要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。選擇合適的輸電電壓。 1、由、由 及及 U=IR可知：電壓越高，功率可知：電壓越高，功率和電壓損失

12、確實越小，可以有效降低能耗和電壓損耗。和電壓損失確實越小，可以有效降低能耗和電壓損耗。.)(2SLUPP 閱讀與思考：閱讀與思考：1 1、常用的輸電模式有幾種？各是什么？、常用的輸電模式有幾種？各是什么？2 2、我國遠距離輸電采用的電壓有哪幾種？、我國遠距離輸電采用的電壓有哪幾種？低壓輸電：低壓輸電：輸電功率為輸電功率為100 kW100 kW以下，距離為幾百米以內，以下，距離為幾百米以內， 一般采用一般采用220 V220 V的電壓輸電。的電壓輸電。高壓輸電：高壓輸電：輸電功率為幾千千瓦到幾萬千瓦，距離為幾十輸電功率為幾千千瓦到幾萬千瓦，距離為幾十 千米到幾百千米，一般采用千米到幾百千米，一

13、般采用35 kV35 kV或或110 kV110 kV的電的電 壓輸電。壓輸電。超高壓輸電：超高壓輸電：輸電功率為輸電功率為1010萬千瓦以上，距離為幾百千米，萬千瓦以上，距離為幾百千米， 必須采用必須采用220 kV220 kV或更高的電壓輸電?；蚋叩碾妷狠旊?。 有有110 kV110 kV、220 kV220 kV、330 kV330 kV，輸電干線采用，輸電干線采用500 kV500 kV超超高壓，西北電網(wǎng)的電壓甚至達到高壓，西北電網(wǎng)的電壓甚至達到750 kV750 kV。視頻：特超高壓輸電視頻：特超高壓輸電14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3

14、P4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系：功率關系： P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3 在高壓輸電三個回路中，各部分的在高壓輸電三個回路中，各部分的功率、電壓和電流關系如何？功率、電壓和電流關系如何？電壓關系：電壓關系：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3243432121,UUUnnUUnnUUr+3234431221,IIInnIInnIIr電流關系：電流關系：14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升

15、壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器四、電網(wǎng)供電四、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)可以減少斷電的風險電網(wǎng)可以減少斷電的風險, ,調劑不同地區(qū)電力供需平衡調劑不同地區(qū)電力供需平衡, ,保障供電質保障供電質量量. .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)絡性的輸電網(wǎng)絡,這就是這就是電網(wǎng)電網(wǎng).

16、 1 1、遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國、遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國西北電網(wǎng)正在建設西北電網(wǎng)正在建設750kV750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)線路。采用高壓輸電的優(yōu)點是點是 （ ） A A可節(jié)省輸電線的銅材料可節(jié)省輸電線的銅材料 B B可根據(jù)需要調節(jié)交流電的頻率可根據(jù)需要調節(jié)交流電的頻率 C C可減少輸電線上的能量損耗可減少輸電線上的能量損耗 D D可加快輸電的速度可加快輸電的速度AC課堂練習：課堂練習： 2 2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，可采用的最佳方法是的電能損失，可采用的最佳方法是 （ ） A A使輸電線粗一些。

17、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。D課堂練習：課堂練習： 3 3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

18、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：課堂練習： 4 4下列關于減小遠距離輸電導線上熱損耗的說法下列關于減小遠距離輸電導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 ，所以應降低輸送電壓，增，所以應降低輸送電壓，增大輸電導線電阻，才能減小輸電導線上的熱損耗。大輸電導線電阻，才能減小輸電導線上的熱損耗。 B B因為熱功率因為熱功率P P= =IUIU，所以應采用低電壓、小電流，所以應采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導線上的熱損耗。輸電，才能減小輸電導線上的熱損耗。 C C因為熱功率因為熱功率P P= =

19、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線上的熱損耗?；驕p小輸送電流的方法來減小輸電導線上的熱損耗。 D D以上說法均不正確。以上說法均不正確。C課堂練習：課堂練習：RUP2 5 5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，發(fā)電廠至學，發(fā)電廠至學校的輸電導線的總電阻為校的輸電導線的總電阻為R R，通過導線的電流為，通過導線的電流為I I，學校得到的電壓為學校得到的電壓為U U2 2，則輸電導線上損耗的功率可，則輸電導線上損耗的功率可表示為（表示為（ ）BCD課堂練習：課堂練習：A AB B C CI I2 2R

20、R D DI I（U U1 1- -U U2 2）RU21RUU221)( 6 6、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,500kW,端電壓為端電壓為500V,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1:5,1:5,兩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1.5,1.5,降壓變壓器的輸出電壓為降壓變壓器的輸出電壓為220V,220V,不不計變壓器的損耗計變壓器的損耗. .求：求：(1)(1)升壓變壓器的副線圈兩端電壓；升壓變壓器的副線

21、圈兩端電壓；(2)(2)輸電導線上的功率損失；輸電導線上的功率損失；(3)(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)(4)用戶得到的功率。用戶得到的功率。440kW2500V60kW10:1課堂練習：課堂練習：(1)(1)畫出輸電線路的示意圖畫出輸電線路的示意圖( (標明各部分的符號標明各部分的符號) )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課堂練習：課堂練習：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1:10 25:1課堂練習：課堂練習：8 8、發(fā)電機輸出電壓、發(fā)電機輸出電壓220V 220V ，輸出功率，輸出功率44kW44kW， 每條每條輸電線電阻輸電線電阻0.20.2，求用戶得到的電壓和電功率各，求用戶得到的電壓和電功率各是多少？如果發(fā)電站先用變壓比為是多少？如果發(fā)電站先用變壓比為1 1：1010的升壓變的升壓變壓器將電壓升高，經(jīng)同樣輸電線路，后經(jīng)壓器將電壓升高，經(jīng)同樣輸電線路，后經(jīng)1010：1 1的的降壓變壓器降壓后供給用戶，降壓變壓器降壓后供給用戶， 則用戶得到的電壓則用戶得到的電壓和電功率各是多少？