學(xué)年高中物理魯科版選修3-2第4章4-3電能的遠(yuǎn)距離傳輸1

第3節(jié)電能的遠(yuǎn)距離傳輸電壓

頻率

電阻

升壓

斷電

電力供需

整流器

逆變器

一、遠(yuǎn)距離輸電損耗的產(chǎn)生及減損方法1．輸電導(dǎo)線上的功率損失(1)損失功率計(jì)算：設(shè)輸電電流為I，輸電線電阻為R，則輸電線上的功率損失為ΔP＝I2R(2)減小輸電線上功率損失的方法．2．輸電線上的電壓損失(1)電壓損失ΔU輸電線路始端電壓U跟末端電壓U′的差值，稱為輸電線路上的電壓損失，ΔU＝U－U′，如圖4－3－2所示．(2)造成電壓損失的因素①輸電線電阻造成電壓損失．②輸電線的感抗和容抗造成電壓損失．注高中階段在計(jì)算時(shí)只考慮輸電線電阻所造成的電壓損失．減小輸電線路上電壓損失的方法①減小輸電線電阻R用增大輸電導(dǎo)線的橫截面積來減小電阻對低壓照明電路有效，對高壓輸電線路效果不佳．②減小輸電電流I在輸送電功率不變的前提下，提高輸電電壓是有效的措施．高壓輸電既能減小功率損失，又能減小電壓損失，但在實(shí)際輸送電能時(shí)，還需綜合考慮各種因素，依照不同的情況，選擇合適的輸電電壓．二、遠(yuǎn)距離輸電的流程及基本關(guān)系1．輸電線路的構(gòu)成由發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電導(dǎo)線、降壓變壓器，用電器構(gòu)成．如圖4－3－3所示，由于發(fā)電機(jī)本身的輸出電壓不可能很高，所以采用高壓輸電時(shí)，在發(fā)電站內(nèi)需用升壓變壓器升壓后再由輸電線輸出，到用電區(qū)再用降壓變壓器降到用戶所需的電壓．2．電網(wǎng)供電(1)電網(wǎng)通過網(wǎng)狀的輸電線、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)．(2)優(yōu)點(diǎn)①經(jīng)濟(jì)——便于使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低運(yùn)輸成本；②保質(zhì)——減少斷電風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑供需平衡；③可靠——根據(jù)不同“電源”的特點(diǎn)，合理調(diào)度電力．3．遠(yuǎn)距離輸電的基本關(guān)系三、高壓直流輸電1．高壓直流輸電(1)高壓直流輸電系統(tǒng)主要由整流站、直流線路和逆變站三部分組成．(2)高壓直流輸電系統(tǒng)原理圖(如圖4－3－4所示)．【典例1】

在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導(dǎo)線的電阻率為ρ，橫截面積為S，總長度為l，輸電線損失的功率為ΔP，用戶得到的功率為P′，則下列關(guān)系式正確的是(

)．答案BD【典例2】

發(fā)電機(jī)的端電壓為220V，輸出功率44kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω，如果用初、次級線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶．(1)畫出全過程的線路示意圖；(2)求用戶得到的電壓和功率；(3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率．思路點(diǎn)撥畫好電路圖，將各物理量在圖上標(biāo)準(zhǔn)確，然后理解各物理量之間的關(guān)系．解析(1)示意圖如下圖所示．答案見解析借題發(fā)揮處理遠(yuǎn)距離輸電問題，首先要畫出輸電線路示意圖，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應(yīng)位置．其次解題時(shí)要抓“兩頭”——電源、用電器．要注意“中間一條線”——輸電線，以變壓器為界將整個(gè)輸電電路劃分為幾個(gè)獨(dú)立的回路．以變壓器為聯(lián)系的紐帶將“兩頭”與中間“輸電線”聯(lián)系起來，抓住P入＝P出，利用變壓比、變流比等規(guī)律進(jìn)行分析與計(jì)算．【變式2】

某小水電站發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100kW，輸出電壓250V，現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電，所用輸電線的總電阻為8Ω，要求輸電時(shí)在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%.用戶獲得220V電壓，求應(yīng)選用匝數(shù)比多大的升壓變壓器和降壓變壓器？電能輸送中電壓損失和電功率損失的計(jì)算1．在電能輸送過程中，若輸送的電功率一定、輸電線電阻一定，則在輸電線上損耗的電功率(

)．A．和輸送電線上電壓的平方成反比B．和輸送電流的平方成反比C．和輸送電線上的電壓降的平方成正比D．和輸送電流的平方成正比2．遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓