3.4远距离输电（共18张ppt）
文档属性
| 名称 | 3.4远距离输电（共18张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-26 16:20:31 | ||
图片预览
文档简介
(共18张PPT)
第四节 远距离输电
第三章 交变电流
秦山核电站
内蒙古准格尔热电厂
三峡水电站
达板城风力发电站
我国现在主要的发电方式有哪些呢？
秦山核电站
内蒙古准格尔热电厂
达板城风力发电站
三峡水电站
为了合理的利用自然资源,发电站要建在靠近这些能源的地方.但是用电的地方却很多,例如:
有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题．即:
城市
远距离输电
电能输送的基本要求：
安全可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
经济：是指电能在输送中损耗小，输电线路建造和运行的费用低。
安全可靠、保质、经济．
在远距离输电中是不是真的一定要服从这几个要求呢？例如经济不服从,会怎样呢？下面我们从历史说起
一、远距离输电中的电功率和电压损耗
1882年，美国发明家爱迪生(1847―1931)在纽约修建了珍珠街电站，为附近用户提供110V的直流电流，这是世界上第一个电能传输系统.然而，随着时间的推移，人们发现，爱迪生的低压直流输电系统受到传输距离的极大限制，一旦输电距离偏大，将带来很大的电功率损耗和电压损耗.下面通过例题来体会当时低压直流输电中电能的损耗情况。
例题：查史料可知，1882年珍珠街电站采用6台直流发电机，输出总功率为661.5kW，电能输送的最远距离为1.6km，给用户提供110V的直流电压，最多可满足6000盏16W的爱迪生灯泡使用。(1)电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比是多少 (2)估算直流发电机的输出电压。(3)若将输电距离增加一倍，还能否为6000盏16W的爱迪生灯泡正常使用
分析：绘制直流输电电路，如图所示，再根据欧姆定律和功率计算公式进行分析计算。
解：(1)根据题意，用户能够使用的最大功率为P用=6000×16W=96000W=96kW。电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比为：
100%=85.5%
(2)由功率公式P=UI计算线路中直流电流大小为
所以直流发电机输出电压即电路中的输送电压为
(3)由功率计算公式P=I2r，可求得线路中的电阻大小为
输送距离增加一倍，则线路中电阻变为2r，此时线路上损耗的电压为
由于，这意味着输送电压小于线路上的损耗电压，因此不可能将输送距离增加一倍到3.2km。
从例题中可以看到，爱迪生的低压直流输电系统在输电线路上存在很高的功率损耗和电压损耗，因此无法满足当时逐渐高涨的电力需求。
历史重现：
器材：低压3V直流电源，小灯泡1个，8Ω电阻2个，导线若干
1.设计实验方案，并画出实验电路图
2.进行实验：严格按照所画电路图连接线路，并观察实验现象
3.得出结论
怎么办呢？如何解决远距离输电中电能损耗的问题？
1.解决这个问题的方法有哪些？根据是什么？
②实验探究
③得出结论
2.你所提出的这些方法都可行吗？为什么？
3.选出最终你认为可行的方法，按照老师给的器材：交流电源12V，35Ω电阻2个，3.8V 0.3A小灯泡6个，2个变压器（线圈100匝，线圈1400匝），导线若干。设计实验来证明你的分析，最后按照下面步骤进行实验：
二、高压交流输电
①设计实验，（要求：用户是2个小灯泡并联，交流电流表用小灯泡代替，导线电阻用35Ω电阻代替），画出实验电路图，说明实验方法
2.设计实验要求：用户是2个小灯泡并联，交流电流表用小灯泡代替，导线电阻用35Ω电阻代替），画出实验电路图，说明实验方法
3.实验探究
4.得出结论
1.器材：交流电源12V，35Ω电阻2个，3.8V 0.3A小灯泡6个，2个变压器（线圈100匝，线圈1400匝），导线若干。
电能输送是一项系统工程。为了确保电能输送的经济、可靠，人们设计建造了电能输配电网。如图所示是远距离输电的基本过程示意图。当电能从发电站升压经过远距离输送到用电区域后，先在“一次高压变电站”通过降压变压器，电压降到100kV左右，再输送到“二次高压变电站”，电压降到10kV左右。然后，一部分电能送往大量用电的工业用户；另一部分经过“低压变电站”降到220V，用于一般用户的生活用电.现代电网把许多发电站连成一体，根据火电、水电、核电、风电、光伏发电的特点，调剂不同地区的电力供需，提高电力使用的经济效益。
远距离输电简化模型(发电，升压，远距离输送，降压，用户)
讨论：高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？
功率关系：
电压关系：
电流关系：
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
一小型发电站通过升压,降压变压器把电能输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,端电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器的损耗.求：
(1)升压变压器的副线圈两端电压
(2)输电导线上的功率损失
(3 ) 用户得到的功率
(4)降压变压器原、副线圈的匝数比
练习：远距离输电中的定量计算
远距离输电问题解决步骤：
(1)画出供电示意图（建模）
(2)以变压器正副线圈为界,分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律、电功率等电路规律分析计算.
(3)各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系.
三、直流输电
采用直流输电是克服上述局限的较好途径之一。因为导线对于稳定的直流电流只有电阻作用而没有电感作用，并且直流输电也不存在需要发电机同步运行的问题。
现代的直流输电，只有输电这个环节使用高压直流，发电、用电及升、降电压仍然使用交变电流。发电机产生的交变电流经变压器升压后，由换流设备将交变电流变为直流电流，高压直流经远距离传输后，再由换流设备将直流电流转换为交变电流。然后，配电所的变压器再将高压交变电流降压成适合用户使用的交变电流，整个过程如图所示。
课堂小结
2.减少电能损耗的两种方法。
1.远距离输电的电功率和电压损耗。
3.远距离输电简化模型及其各物理量关系。
4.直流输电。
把功率为220KW的电能用铝导线（已知铝的电阻率ρ=2.7×10-8Ω·m）输送到10km以外的地方，要使功率损失为输送功率的10%.
作业：
(1)如果采用220V的电压输电，导线的横截面积至少要多大？采用这样的导线切合实际吗？
(2)若采用110KV的电压输电，导线的横截面积是多大？
(3)对于同种输电导线，若分别采用110KV和220V输电，损失的功率之比是多少？
第四节 远距离输电
第三章 交变电流
秦山核电站
内蒙古准格尔热电厂
三峡水电站
达板城风力发电站
我国现在主要的发电方式有哪些呢？
秦山核电站
内蒙古准格尔热电厂
达板城风力发电站
三峡水电站
为了合理的利用自然资源,发电站要建在靠近这些能源的地方.但是用电的地方却很多,例如:
有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题．即:
城市
远距离输电
电能输送的基本要求：
安全可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
经济：是指电能在输送中损耗小，输电线路建造和运行的费用低。
安全可靠、保质、经济．
在远距离输电中是不是真的一定要服从这几个要求呢？例如经济不服从,会怎样呢？下面我们从历史说起
一、远距离输电中的电功率和电压损耗
1882年，美国发明家爱迪生(1847―1931)在纽约修建了珍珠街电站，为附近用户提供110V的直流电流，这是世界上第一个电能传输系统.然而，随着时间的推移，人们发现，爱迪生的低压直流输电系统受到传输距离的极大限制，一旦输电距离偏大，将带来很大的电功率损耗和电压损耗.下面通过例题来体会当时低压直流输电中电能的损耗情况。
例题：查史料可知，1882年珍珠街电站采用6台直流发电机，输出总功率为661.5kW，电能输送的最远距离为1.6km，给用户提供110V的直流电压，最多可满足6000盏16W的爱迪生灯泡使用。(1)电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比是多少 (2)估算直流发电机的输出电压。(3)若将输电距离增加一倍，还能否为6000盏16W的爱迪生灯泡正常使用
分析：绘制直流输电电路，如图所示，再根据欧姆定律和功率计算公式进行分析计算。
解：(1)根据题意，用户能够使用的最大功率为P用=6000×16W=96000W=96kW。电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比为：
100%=85.5%
(2)由功率公式P=UI计算线路中直流电流大小为
所以直流发电机输出电压即电路中的输送电压为
(3)由功率计算公式P=I2r，可求得线路中的电阻大小为
输送距离增加一倍，则线路中电阻变为2r，此时线路上损耗的电压为
由于，这意味着输送电压小于线路上的损耗电压，因此不可能将输送距离增加一倍到3.2km。
从例题中可以看到，爱迪生的低压直流输电系统在输电线路上存在很高的功率损耗和电压损耗，因此无法满足当时逐渐高涨的电力需求。
历史重现：
器材：低压3V直流电源，小灯泡1个，8Ω电阻2个，导线若干
1.设计实验方案，并画出实验电路图
2.进行实验：严格按照所画电路图连接线路，并观察实验现象
3.得出结论
怎么办呢？如何解决远距离输电中电能损耗的问题？
1.解决这个问题的方法有哪些？根据是什么？
②实验探究
③得出结论
2.你所提出的这些方法都可行吗？为什么？
3.选出最终你认为可行的方法，按照老师给的器材：交流电源12V，35Ω电阻2个，3.8V 0.3A小灯泡6个，2个变压器（线圈100匝，线圈1400匝），导线若干。设计实验来证明你的分析，最后按照下面步骤进行实验：
二、高压交流输电
①设计实验，（要求：用户是2个小灯泡并联，交流电流表用小灯泡代替，导线电阻用35Ω电阻代替），画出实验电路图，说明实验方法
2.设计实验要求：用户是2个小灯泡并联，交流电流表用小灯泡代替，导线电阻用35Ω电阻代替），画出实验电路图，说明实验方法
3.实验探究
4.得出结论
1.器材：交流电源12V，35Ω电阻2个，3.8V 0.3A小灯泡6个，2个变压器（线圈100匝，线圈1400匝），导线若干。
电能输送是一项系统工程。为了确保电能输送的经济、可靠，人们设计建造了电能输配电网。如图所示是远距离输电的基本过程示意图。当电能从发电站升压经过远距离输送到用电区域后，先在“一次高压变电站”通过降压变压器，电压降到100kV左右，再输送到“二次高压变电站”，电压降到10kV左右。然后，一部分电能送往大量用电的工业用户；另一部分经过“低压变电站”降到220V，用于一般用户的生活用电.现代电网把许多发电站连成一体，根据火电、水电、核电、风电、光伏发电的特点，调剂不同地区的电力供需，提高电力使用的经济效益。
远距离输电简化模型(发电，升压，远距离输送，降压，用户)
讨论：高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？
功率关系：
电压关系：
电流关系：
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
一小型发电站通过升压,降压变压器把电能输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,端电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器的损耗.求：
(1)升压变压器的副线圈两端电压
(2)输电导线上的功率损失
(3 ) 用户得到的功率
(4)降压变压器原、副线圈的匝数比
练习：远距离输电中的定量计算
远距离输电问题解决步骤：
(1)画出供电示意图（建模）
(2)以变压器正副线圈为界,分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律、电功率等电路规律分析计算.
(3)各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系.
三、直流输电
采用直流输电是克服上述局限的较好途径之一。因为导线对于稳定的直流电流只有电阻作用而没有电感作用，并且直流输电也不存在需要发电机同步运行的问题。
现代的直流输电，只有输电这个环节使用高压直流，发电、用电及升、降电压仍然使用交变电流。发电机产生的交变电流经变压器升压后，由换流设备将交变电流变为直流电流，高压直流经远距离传输后，再由换流设备将直流电流转换为交变电流。然后，配电所的变压器再将高压交变电流降压成适合用户使用的交变电流，整个过程如图所示。
课堂小结
2.减少电能损耗的两种方法。
1.远距离输电的电功率和电压损耗。
3.远距离输电简化模型及其各物理量关系。
4.直流输电。
把功率为220KW的电能用铝导线（已知铝的电阻率ρ=2.7×10-8Ω·m）输送到10km以外的地方，要使功率损失为输送功率的10%.
作业：
(1)如果采用220V的电压输电，导线的横截面积至少要多大？采用这样的导线切合实际吗？
(2)若采用110KV的电压输电，导线的横截面积是多大？
(3)对于同种输电导线，若分别采用110KV和220V输电，损失的功率之比是多少？