4.3电能的远距离传输

课件25张PPT。 思考 （1）为什么要进行远距离输电？ （2）为什么输电过程中有电能损失？会产生怎样的影响？（3）怎样减小输电过程中的电能损失？（4）交流高压输电的基本环节？第四章 远距离输电 4.3电能的远距离传输为了合理利用能源,发电站要建在靠近这些能源地方火力发电站风力发电站水利发电站大亚湾核电站秦山核电站三峡水电站新疆风力发电而用电的地方却分布很广:输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济。电能输送的优点：方便、节约电站站址 用户(负载）远距离能源丰富，
有利开发能源缺乏，
用电量大需要远距离输电面临的问题如何减少输电中的功率损失？25A250V150V6250W3750W一、输电线上的功率损失 １．任何输电线都有电阻，存在功率损失．
　　　设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失为： 　　如果输送的电功率为P，输电电压为U，输电线的总长度为l，横截面积为S，电阻率为? 则功率损失可表示为 ：2．减少输电线上功率损失的方法
（1）减小输电线的电阻R
　　①减小输电线长度l：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小l来减小R．
　　②减小电阻率?：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料．
　　③增大导线的横截面积S，这要多耗资金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．（2）减小输电电流 I 　　　①减小输送功率P：由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失．
　　　②提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，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/n2倍．　　采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施． 二、输电线路上的电压损失１．电压损失：输电线路始端电压U跟末端电压U’的差值，称为输电线路上的电压损失，?U ＝ U －U’ ，如图所示：　以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失．2．造成电压损失的因素
（1）输电线电阻造成电压损失?U＝IR．
（2）输电线的感抗和容抗造成电压损失． 3．减小输电线路上电压损失的方法?U＝IR．
（1）减小输电线电阻R
　　用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压照明电路有效，对高压输电线路效果不佳．
（2）减小输电电流I
　　　在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有效的措施．
　　高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失，但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不同的情况，选择合适的输电电压．三、交流高压输电的基本环节 发电站升压变压器高压输电降压变压器用户输电线上的电压
损失，除了与输
电线的电阻有关
，还与感抗和容
抗有关。当输电
线路电压较高、
导线截面积较大
时，电抗造成
的电压损失比
电阻造成的还
要大。 直流输电科学漫步超导输电小结 1．电路中电能损失P耗=I2R= ，切不用U2/R来
算，若用此式时，U必须是降在导线上的电压，不能用输电电压来计算．2．远距离输电。 一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为n1,n2,n3,n4,相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示从图中看出功率之间的关系是:P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3 电压之间的关系是： 电流之间的关系是： U2=U3+UrI2=I3=Ir小结 用户:P用=U4I4= P送－ P损= P送－ I22r总；要会分析输电线上的功率损失 例题：发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.
（2）画出此输电线路的示意图.
（3）用户得到的电功率是多少？解析： 输电线路的示意图如图所示 输电线损耗功率P线=100×4%kW=4kW，
又P线=I22R线 输电线电流I2=I3=20 A 原线圈中输入电流I1= =400A U2=U1n2/n1=250×20=5000V U3=U2-U线=5000-20×10=4800V 用户得到电功率P出=100×96%=96kW 1．发电厂电机的输出电压为U1,,发电厂至学校的的输电导线总电阻为R通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2，则输电导线上损耗的功率可表示为：A．U12/R　　B．(U1-U2)2/R 　　C．I2R D．(U1-U2)I
课堂练习BCD2．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时那么 　　　
A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
B．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大
C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
D．输电线路上损失的功率跟输电线的电流成正比课堂练习AC3．远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高n倍则
A．输电导线上损失的电功率不变 B．输电导线的电压损失不变 C．输电导线的电功率损失原来的1/n倍D．输电导线的电功率损失是原来的1/n2倍E．输电导线的电压损失是原来的1/n倍F．输电导线的电压损失是原来的1/n2倍DE4.有一台内阻为lΩ的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示．升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共22个班，每班有“220 V，40W”灯6盏．若保证全部电灯正常发光，则：
（l）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
（3）输电线上损耗的电功率多大？
（4）输电效率是多少？
（5）若使用灯数减半并正常发光发电机输出功率是否减半． 解析：题中未加特别说明，变压器即视为理想变压器，由于发电机至升压变压器及降压变压器至学校间距离较短，不必考虑该两部分输电导线上的功率损耗． 发电机的电动势ε，一部分降在电源内阻上．即Ilr，另一部分为发电机的路端电压U1，升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上，即I2R，其余的就是降压变压器原线圈电压U2，而U3应为灯的额定电压U额， (1)对降压变压器： U/2I2=U3I3＝nP灯=22×6×40 W=5280w 而U/2＝4U3＝880 V，所以I2=nP灯/U/2=5280/880=6A 对升压变压器: UlIl=U2I2=I22R＋U/2I2
＝62×4＋5280＝5424 W，
所以 P出=5424 W． （2）因为 U2＝U/2＋I2R
＝880＋6×4＝904V所以 U1=?U2= ?×904＝226 V 又因为UlIl=U2I2，所以Il=U2I2/Ul=4I2=24 A，
所以 ε＝U1＋I1r1=226＋24×1＝250 V． ⑶输电线上损耗的电功率PR=IR2R=144W（5）电灯减少一半时，n/P灯=2640 W， （4）η＝P有用/P出×100％= (5280/5424)×100%=97％ I/2＝n/P灯/U2＝2640/880=3 A．
所以P/出=n/P灯＋I2/2R=2640＋32×4＝2676w
发电机的输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率的损失减少到原来的1/4。