五、高壓輸電 (2)

1、我們的生活離不開電能2008年雪災(zāi)思考：什么地方在生產(chǎn)電能呢？選修1-1第三章第五節(jié)高壓輸電三峽水電站建成后，發(fā)電機(jī)組總功率為1820萬千瓦，年發(fā)電量為846.8億千瓦時，將緩解城市的用電緊張問題。三峽水電站向城市供電，怎樣將電能輸送過來呢？用輸電導(dǎo)線將發(fā)電機(jī)和用電器連接起來一、提出問題發(fā)電機(jī)我市用戶輸電導(dǎo)線若教室所有用電器額定總功率為4.4kw，從三峽到我校的輸電線上的總電阻為10，發(fā)電機(jī)功率也為4.4kw，用220v的電壓輸送，我教室用電器能正常工作嗎？二、創(chuàng)設(shè)情境U發(fā)電機(jī)用戶P輸U(kuò)輸RI電阻消耗電能三、發(fā)現(xiàn)問題 遠(yuǎn)距離輸電時，由于輸電線的電阻上的電阻較大，致使輸電線上的電壓損失和電功率損

2、失較大，大量電能經(jīng)輸電導(dǎo)線以熱量的形式散耗在空氣中，用戶得到的電功率要遠(yuǎn)小于輸送時的電功率，造成了電資源的浪費(fèi)，輸送端用戶用電器不能正常工作。U發(fā)電機(jī)用戶P輸U(kuò)輸RI 四、分析問題1、電能主要在哪里損失？2、損失的電能如何來定量的表示？Q=I2RT= U2/RT= UIT熱能消耗焦耳定律五、探究問題的解決方案目的：減少遠(yuǎn)距離輸電過程中輸電導(dǎo)線上的電能的損失？ 根據(jù)Q=I2RT，我們要減少Q(mào)。方案一：減少時間T方案二：減少電阻R方案三：減少輸電電流I： 減少導(dǎo)線電阻，由電阻定律：（1）減小輸電線的長度L可行嗎？減小輸電線的長度L不可行，因為要保證輸電距離。（2）減小材料的電阻率。目前選用電阻率較

3、小的銅或鋁作輸電線。用電阻率更小的銀可以嗎？成本太高（3）增加輸電線的橫截面積又如何呢？增加導(dǎo)線的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難。如果電流減少了 P損=I2R線，功率損失大大減少 U損=IR線， 電壓損失大大減少方案三：此方案能大大減少輸電線上的電壓和電功率的損失，又不造成材料的浪費(fèi)和架線的困難 六、方案的實施1發(fā)電機(jī)輸出功率P一定，如何減少輸電線上的電流？發(fā)電機(jī)輸出功率P一定，要減少電流，根據(jù)I=P/U，就要提高輸電電壓，采用高壓輸電2如何獲得高壓來輸電呢？3.輸送到用戶時，如何使用電器正常工作呢？4.請設(shè)計遠(yuǎn)距離輸電的整體流程圖？用升壓變壓器n1n2p1p2P

4、2=P1用降壓變壓器n3n4p3p4用戶遠(yuǎn)距離輸電流程簡圖：P1P2P3P4I1I2I3I4請同學(xué)們試著分析：（1）各個功率之間的關(guān)系（2）各個電壓之間的關(guān)系（3）各個電流之間的關(guān)系功率關(guān)系：電壓關(guān)系：電流關(guān)系：例1： 輸送10kw的電功率，采用400V的電壓輸電，輸電線的總電阻為10，求（1）25A 250V 150V（2）6250W 3750W（3） 62.5W （1）輸電線中的電流？輸電線中損失的電壓是多少？用戶得到的電壓是多少？（2）輸電線損失的功率是多少？用戶得到的功率是多少？（3）如果采用4000V電壓輸電，輸電線損失的功率是多少？是不是輸電電壓越高越好？ 電壓越高，對輸電線路和變

5、壓器的要求越高，建設(shè)費(fèi)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(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。 低壓輸電線路： 輸電電壓220V-輸電功率100kW以下， 距離為幾 百米以內(nèi)。高壓輸電線路： 輸電電壓35kV或110kV-輸電功率100kW以下， 距離為幾十千米到上百千米。超高壓輸電線路： 輸電電壓220kV以上-輸電功率10萬kW以上， 距 離為幾百千米。電網(wǎng)供電 采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)： 可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時，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。通過網(wǎng)狀的輸電

6、線、變電站,將許多電廠和廣大用戶連接起來,形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò),這就是電網(wǎng).輸電過程示意圖例2、一小型發(fā)電站通過升壓，降壓變壓器把電能輸給用戶。已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是500kW，端電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5，降壓變壓器的輸出電壓為220V，不計變壓器的損耗。求：（1）升壓變壓器的副線圈兩端電壓；（2）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；（4）用戶得到的功率。解：輸電線路原理圖如上圖所示（1）升壓變壓器的副線圈兩端電壓為 U2=n2U1/n1=2500V （2）輸電導(dǎo)線上的電流 I2= P2/ U2 14223UUUURIF用線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4輸電導(dǎo)線上的功率損失為 P損=I22r線=60kW （3）輸電導(dǎo)線上的電壓 U損=I2r線 降壓變壓器原線圈的電壓 U3=U2-U損=2200V 降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 n3/n4= U3/ U4= 10:1（4）用戶得到的功率 P用= P1- P損=440kW小結(jié)：處理遠(yuǎn)距離輸電的基本思路 1、畫遠(yuǎn)距離輸電原理圖14