3.4电能的输送课件 课件（共17页）

(共17张PPT)
电能的输送
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水电站建在水库大坝附近；火电站建在煤矿附近；风力发电站建在风力资源丰富的高山。用电户遍布全国各地区，必须依靠输电线将电能传送到用户所在地。如何将电能从发电厂传输到用户？传输过程电能有损耗吗？如何降低能耗？阅读两位同学的对话：甲：学习恒定电路时，导线电阻远小于灯泡等负载电阻，导线电阻忽略不计。传输过程导线不消耗电能。乙：传送电能跨越很长的距离，导线电阻不能忽略，电能损失必须考虑。请你对两位同学的观点做出评价。你的观点是什么？输电线路很长，导线电阻较大，输电线路长年累月输送电流，工作时间长，(Q=I2Rt)导线电阻产生的焦耳热必须考虑。(构建物理模型要依据具体情境和要解决的问题。对于同样情境，目标不同，要考虑的因素可能不同，物理模型也会不同。）一、降低输电损耗的两个途径用户电压为U(定值，不能改变)，两条输电线总电阻为r.导线电流为I.问题1：导线上损失的电压是多少？U=Ir 问题2：如何计算输电线产生的热量？问题3：如何降低导线电阻的能量损失？发电厂用户rIU导线焦耳热Q=I2rt电阻定律输电时间t和导线长度l不能改变。降低导线能耗，有两个途径：①降低输电线电阻r选用电阻率小的材料，例如铜、铝；适当增加导线横截面积。②降低输电线电流.问题4：若将输电线电阻减为原来的一半，导线损失的热量是原来的多少？问题5：若将输电电流减为原来的一半，热量减为原来的多少？问题6：哪一种方法更有利于降低导线能量损失？发电厂用户rIU用户消耗的电功率由用电器数量决定，决定发电厂输出的电功率。思考与讨论：用户电压为U，如何计算用户电功率？电功率一定时，怎样降低输电线电流？发电厂用户rIU远距离输电，为降低导线上的功率损失，同时保证向用户提供一定功率，可采取提高输电电压。现代远距离输电的电压有110kV,220kV，330kV，输电干线采用500kV，甚至750kV.输电电压升高，对输电线路绝缘性能要求越高，对变压器要求也升高。实际输送电能，要综合考虑各种因素，依照不同情况选择合适输电电压。思考与讨论：问题1发电机电动势由发电装置决定，达不到输电高压。可以采取什么手段将发电机输出的电压升高 问题2用户电压U=U1-Ir，提高输电线电压，用户端电压将很高。而用电器都有固定的额定电压(220V).如何将用户端的高电压将低？问题3试画出远距离输电模型示意图。二、远距离输电升压变压器n1<n2降压变压器n3>n4U1U2~U4U3rRI2I1n1n2n3n4I4例题1(练习与应用第5题)某水电站发电机输出功率为100kW，发电机电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压将为220V。要求在输电线上损失的功率控制为5kW.请你设计两个变压器的匝数比。计算：(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？(2)输电线损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？(3)两个变压器的匝数比各应等于多少？发电机电压即升压变压器原线圈两端电压U1=250V(1)U4I4=100kW-5kW=95kW解得I4=(95×103/220)A=(4750/11) AP损=5kW=I22r解得I2=25A(2)U损=I2r=200V(3)n1:n2=U1:U2=250:4000=1:16U3=U2-U损=3800V∴n3:n4=U3:U4=190:11U1U2~U4=220VU3r=8ΩRI2I1n1n2n3n4I4U2I2=100kW解得U2=4000V课堂小结降低输电损耗途径①减小输电线电阻②提高输电电压远距离输电模型U1U2~U4U3rRI2I1n1n2n3n4I4作业“练习与应用”第3题“复习与提高”B组第5题课堂练习图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响.求输电线上损失的电功率.用户Tn1n2rr分析：电源u=Umsinωt电功率为P原线圈电压 电流I1=电流变化关系损失功率为用户Tn1n2rr