3.4 电能的输送 课件（22张PPT）
文档属性
| 名称 | 3.4 电能的输送 课件（22张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-30 21:40:21 | ||
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文档简介
3.4 电能的输送
第三章 交变电流
学习目标
1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径。
2.知道远距离输电线路的基本构成。
3.会对简单的远距离输电线路进行定量计算。
托克托火力发电厂
三门峡水电站
宁夏中宁风力发电站
新课导入
为了合理利用能源，发电站要建在靠近能源地方，而用电量大的城市多在东部沿海地区。我国东西部距离远达数千公里，从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？
输送电能的基本要求
1 可靠
保证供电线路可靠地工作，故障少
3 经济
输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
2 保质
保证电能的质量——电压和频率稳定
一、降低输电损耗的两个途径
1.减小输电线电阻
????=????????????
?
ρ ↓
L ↓
S ↑
选用电阻率小的金属材料，一般用铜或铝
输电距离一定，不可变
耗费材料，架设困难
设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线电阻上消耗的功率为：
P =I2R，由此可知减少输电损耗的途径有两个。
2. 减小输电线中电流I
① 怎样计算输电线路损失的功率?
阅读课本 “思考与讨论”思考下列问题
P损=I2r
r
输电线
输电线
电 站
用 户
U
②在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为多少?
损失的功率
在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的多少?
损失的功率
③ 哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?
④ 怎样计算用户消耗的功率P?
⑤ 在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流?
减小输电线中的电流I
P用户=P输送 ??P损
?
P损=I2输送r
P输送=U输送I输送
当输送功率 P 、输电线电阻 r 一定时，输电电压提高到原来的 n 倍，输电线上的功率损失降为原来的1????2 。提高输电电压， 是减少电能损失的最有效的办法。
?
思考：
输电电压是不是越高越好？
高压输电过程示意图
二、电网供电
电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络。
电网输电的优点：
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。
(2)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高
升压变压器
降压变压器
远距离高压输电原理图
知识拓展：直流输电技术
长距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响也不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少感抗和容抗，在输电这个环节可以使用直流。直流输电需要专门的“整流设备”与“逆流设备”。
高压输电
新疆昌吉至安徽古泉段±1 100 kV特高压直流输电工程
这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
1. 特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
A.ΔP′= 14?ΔP B.ΔP′= 12 ΔP
C.ΔU′= 14 ΔU D.ΔU′= 12 ΔU
?
AD
随堂练习
2. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW，发电机的电压U1=250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是 ( )
A.发电机输出的电流I1= 40 A
B.输电线上的电流I线= 625 A
C.降压变压器的匝数比n3∶n4 = 190∶11
D.用户得到的电流I4= 455 A
C
3. 发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 Ω，求:
(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少?
(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少?
【解析】
(1)输电线上的电流IR=????????=44000220A=200 A
损失的电压UR=IRR=200×2×0.2 V=80 V
损失的功率PR=URIR=80×200 W=16 kW
故用户得到的电压U用户=U?UR=140 V
用户得到的功率P用户=P?PR=28 kW
?
(2)已知升压变压器的匝数n1∶n2=1∶10输入电压U1=220 V
因此，升压变压器的输出电压U2=????2????1U1=2 200 V
输电线上的电流I′R =????????2=440002200A=20 A
?
损失的电压U′R=I′RR=20×2×0.2 V=8 V
损失的功率P′R=U′RI′R=8×20 W=160 W
因此，降压变压器的输入电压U3=U2?U′R=2 192 V
已知降压变压器的匝数比n3∶n4=10∶1
所以用户得到的电压U4=????4????3U3=219.2 V
用户得到的功率P′用户=P?P′R=43.84 kW
答案：(1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW
第三章 交变电流
学习目标
1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径。
2.知道远距离输电线路的基本构成。
3.会对简单的远距离输电线路进行定量计算。
托克托火力发电厂
三门峡水电站
宁夏中宁风力发电站
新课导入
为了合理利用能源，发电站要建在靠近能源地方，而用电量大的城市多在东部沿海地区。我国东西部距离远达数千公里，从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？
输送电能的基本要求
1 可靠
保证供电线路可靠地工作，故障少
3 经济
输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
2 保质
保证电能的质量——电压和频率稳定
一、降低输电损耗的两个途径
1.减小输电线电阻
????=????????????
?
ρ ↓
L ↓
S ↑
选用电阻率小的金属材料，一般用铜或铝
输电距离一定，不可变
耗费材料，架设困难
设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线电阻上消耗的功率为：
P =I2R，由此可知减少输电损耗的途径有两个。
2. 减小输电线中电流I
① 怎样计算输电线路损失的功率?
阅读课本 “思考与讨论”思考下列问题
P损=I2r
r
输电线
输电线
电 站
用 户
U
②在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为多少?
损失的功率
在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的多少?
损失的功率
③ 哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?
④ 怎样计算用户消耗的功率P?
⑤ 在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流?
减小输电线中的电流I
P用户=P输送 ??P损
?
P损=I2输送r
P输送=U输送I输送
当输送功率 P 、输电线电阻 r 一定时，输电电压提高到原来的 n 倍，输电线上的功率损失降为原来的1????2 。提高输电电压， 是减少电能损失的最有效的办法。
?
思考：
输电电压是不是越高越好？
高压输电过程示意图
二、电网供电
电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络。
电网输电的优点：
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。
(2)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高
升压变压器
降压变压器
远距离高压输电原理图
知识拓展：直流输电技术
长距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响也不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少感抗和容抗，在输电这个环节可以使用直流。直流输电需要专门的“整流设备”与“逆流设备”。
高压输电
新疆昌吉至安徽古泉段±1 100 kV特高压直流输电工程
这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
1. 特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
A.ΔP′= 14?ΔP B.ΔP′= 12 ΔP
C.ΔU′= 14 ΔU D.ΔU′= 12 ΔU
?
AD
随堂练习
2. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW，发电机的电压U1=250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是 ( )
A.发电机输出的电流I1= 40 A
B.输电线上的电流I线= 625 A
C.降压变压器的匝数比n3∶n4 = 190∶11
D.用户得到的电流I4= 455 A
C
3. 发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 Ω，求:
(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少?
(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少?
【解析】
(1)输电线上的电流IR=????????=44000220A=200 A
损失的电压UR=IRR=200×2×0.2 V=80 V
损失的功率PR=URIR=80×200 W=16 kW
故用户得到的电压U用户=U?UR=140 V
用户得到的功率P用户=P?PR=28 kW
?
(2)已知升压变压器的匝数n1∶n2=1∶10输入电压U1=220 V
因此，升压变压器的输出电压U2=????2????1U1=2 200 V
输电线上的电流I′R =????????2=440002200A=20 A
?
损失的电压U′R=I′RR=20×2×0.2 V=8 V
损失的功率P′R=U′RI′R=8×20 W=160 W
因此，降压变压器的输入电压U3=U2?U′R=2 192 V
已知降压变压器的匝数比n3∶n4=10∶1
所以用户得到的电压U4=????4????3U3=219.2 V
用户得到的功率P′用户=P?P′R=43.84 kW
答案：(1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW