1、第七节 远距离输电1远距离输电的基本原理：在发电站内用_变压器_电压，然后进行远距离输电，在用电区域通过_变压器_所需的电压2输电线上的功率损失 P_，降低输电损耗的两个途径为：_，_.3现代的直流输电，只有_这个环节使用高压直流，_、_及_仍然是交变电流发电机发出的交变电流经变压器升压后，由换流设备将_变为_，高压的直流经远距离传输后，再由换流设备将_换为_，然后，配电所的变压器再将高压交变电流_成适合用户的电压、电流，送达用户4(双选) 下列关于电能输送的说法中正确的是( )A输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电C减小输电导线上电压损失的惟一
2、方法是增大输电线的横截面积D实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等5输电导线的电阻为 R，输送电功率为 P.现分别用 U1 和 U2 两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( )AU 1U 2 BU U21 2CU U DU 2U 12 216如图 1 所示为远距离高压输电的示意图关于远距离输电，下列表述错误的是( )图 1A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【概念规律练
3、】知识点一 线路损耗问题1发电厂发电机的输出电压为 U1，发电厂至学校的输电线电阻为 R，通过导线的电流为 I，学校输入电压为 U2，下列计算输电线损耗的式子中，不正确的是 ( )A BU21R U1 U22RCI 2R DI (U1U 2)2(双选) 某发电站采用高压输电向外输送电能若输送的总功率为 P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为 R.则下列说法正确的是 ( )A输电线上的电流 IURB输电线上的电流 IP0UC输电线上损失的功率 P ( )2RP0UD输电线上损失的功率 PU2R知识点二 远距离输电线路中各物理量的关系3一台发电机最大输出功率为 4 000 kW，电压为 4 000
4、 V，经变压器 T1 升压后向远方输电输电线路总电阻 R1 k.到目的地经变压器 T2 降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V,60 W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10%，变压器 T1 和 T2 的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则下列说法错误的是( )AT 1 原、副线圈电流分别为 103 A 和 20 ABT 2 原、副线圈电压分别为 1.8105 V 和 220 VCT 1 和 T2 的变压比分别为 150 和 401D有 6104 盏灯泡(220 V,60 W) 正常发光4(双选) 某小型水电站的电能输送示意图如图 2 所示，发电机的输出电压为 200 V，
5、输电线总电阻为 r，升压变压器原副线圈匝数分别为 n1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为 n3、n 4(变压器均为理想变压器 )要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作，则( )图 2A. n2n1n3n4B. U3U2U 线 ，故 ，选项 A 正确n2n1n3n4点评 在理解电压关系时，可把输电线路理解为三个闭合回路如下图所示第一个回路发电机是电源，升压变压器的原线圈是用电器，若输电线电阻忽略则有 U发 U 1；第二个回路升压变压器副线圈是电源，降压变压器的原线圈为用电器，则有U2U 线 U 3；第三个回路降压变压器副线圈为电源，用户为用电器，若输电线电阻忽略则有U4U 用5(1)见
6、解析 (2)219.6 V 4.39210 4 W(3)180 V 3.610 4 W解析 (1)示意图如下图所示(2)升压变压器次级的输出电压U2 U1 220 V2 200 Vn2n1 101据升压变压器输出电功率等于输入电功率知，升压变压器次级输出电流I2 A20 APU2 441032 200输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR I2R200.2 V4 VPR I R20 20.2 W80 W2加到降压变压器初级上的输入电流和电压为I3I 220 AU3U 2U R2 200 V4 V2 196 V降压变压器次级的输出电压和电流为U4 U3 2 196 V219.6 Vn4n3 1
7、10I4 I310 20 A200 An3n4用户得到的功率为P4I 4U4200219.6 W4.392 104 W(3)若不采用高压输电，用 220 V 低压直接供电时，电路如下图所示，则输电电流 I A200 A，输电线路上的电压损失PU1 44103220UR IR2000.2 V40 V所以用户得到的电压为U4U 1U R220 V40 V180 V用户得到的功率为 P4IU 4200180 W3.610 4 W方法总结 (1)求解远距离输电的关键是熟悉输电线路图，并画出示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上(2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系，特别注意
8、以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系6BD 输电线电阻 R ，输电电流 I ，故输电线上损失的电功率为LS PUPI 2R 2 ，用户得到的电功率为 P 用 PPP .故 B、D 正确(PU) LS P2LU2S (1 PLU2S)方法总结 在远距离输电问题中，也要时刻注意能量守恒这一线索，即发电机的总功率应等于线路上损失的热功率和用户得到的功率之和(在不考虑变压器自身的能量损失的条件下) 课后巩固练1AC 远距离输电，往往输送电功率一定，根据 PUI，输送电压 U 越高，则输送电流 I 越小，据 P 线 I 2r 可知，当要
9、求在输电线能量损耗一定的情况下，输电线电阻可PU略大，导线可做得细一些或选择电阻率大的材料(非铜材)；若输电线确定，即 r 确定，则可减小线路上的能量损耗，故 A、C 项正确；而交流电的频率是一定的，不随输送电压的改变而改变，输电的速度就是电磁波的传播速度，也一定，故 B、D 项不正确2AC U 损 IR 线 ，所以 R 线 一定时，U 损 与 I 成正比， A 正确U 损 IR 线 RP输U输线 ，所以 P 输 、 R 线 一定时，U 损 与 U 输 成反比，B 错误P 损 I 2R 线 2R 线 ，所以 P 输 、(P输U输 )R 线 一定时，P 损 与 U 输 的平方成反比，C 正确P
10、损 I 2R 线 ，所以 P 损 与 I2成正比，D 错误3B 由欧姆定律有 R ，UI由电阻定律有 R ，2LS由以上两式解得：S 2LIU4C 根据输电线上的功率损失的表达式：P 损 I 2R( )2R，电压升高为原来的 nPU倍，则功率损失为原来的 .1n25CD 对升压(或降压)变压器而言，由变压器电压比 U1U 2n 1n 2知，输入电压不变，线圈匝数不变，输出电压不变，故 A 选项不正确；由 PUI 知，U 不变，P 增大，故 I 增大，使得输电线上的电压损耗 U 损 I 2R 线 增大，功率损耗 P 损 I R 线 增大，所以降2压变压器上的输入电压减小，输出电压减小，所以 B
11、不正确，C 正确；因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为 P 1，所以随发电厂输出功P损P1 I2R线P1 (P1U1n1n2)2R线P1 P1n21R线U21n2率变大，该值变大，D 正确 6BD 变压器的输入功率、输入电流的大小是由负载消耗的功率大小决定的，用电高峰期，白炽灯不够亮，消耗功率增大，输电线中的电流增大，线上电压增加，B 正确发电机输出电压稳定，升压变压器的副线圈的电压不变，降压变压器的输出电压由升压变压器副线圈的电压与线上损耗电压之差决定，D 正确 7BD 选项 A 中，I 是输电线中的电流， R 是输电线的电阻，但是 U 不是输电线上损失的电压，而是总的输送电压(是输电线和
12、负载上电压之和 )，所以不能用 I 计算输电UR线中的电流，在运用欧姆定律时，I、R、U 应该对应于同一部分导体因为输送的功率一定，由 I 可知，当输送的电压增为原来的 20 倍时，电流减为原PU来的 ，选项 B 正确120选项 C 中，R 是输电线的电阻，而 U 是总的输送电压，R 与 U 又不对应，所以 P是错误的U2R输电线上损失的功率一般用 P 损 I 2R 计算，从选项 B 中已经知道电流减为了原来的 .若120P 损 不变，则输电线的电阻可增为原来的 400 倍，根据 R ，在电阻率、长度不变的条件LS下，那么导线的横截面积可减小为原来的 ，即导线的直径减为原来的 ，所以选项 D1
13、400 120是正确的83.9 kW 21.1 kW解析 由 PIU，可求出输电线中的电流为 I 线 A62.5 A，输电线上损失PU 25 000400的功率为 P 损 I R 线 62.5 21 W3 906.25 W3.9 kW，用户得到的功率为 P 用 25 2线kW3.9 kW 21.1 kW，即输电线上损失的功率约为 3.9 kW，用户得到的电功率约为 21.1 kW9250解析 线路上损失的功率 P 损 I 2R 线 ，又 IPU所以 P 损 2R 线 ，代入数据，解得 R 线 10 ，当用 20 000 V 的高压输电时，P 损 (PU) 2R 线 250 W.(PU )10见
14、解析解析 输电线路损失的功率 P 损 P I 2r又 PUI联立以上两式可得：P 2r，即 U2Pr，当 P、r 确定时，有 U2定值，所以要(PU)减小 ，必须提高输电电压 U.11(1)810 4 V (2)3.2 103 V解析 (1)导线电阻r 25.6 2lS 2.410 82801031.510 4输电线路损失功率为输出功率的 4%，则4%PI 2r，代入数据得：I125 A由理想变压器 P 入 P 出 及 P UI 得：输出电压 U V810 4 VPI 107125(2)输电线路上电压损失UIr125 25.6 V3.2 103 V12(1)5 424 W (2)250 V (
15、3)97% (4) 减少大于一半解析 由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短，不必考虑这两部分输电导线上的功率损耗，发电机的电动势 E，一部分降在电源内阻上，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，其余的就是降压变压器原线圈电压 U3，而 U4应为灯的额定电压 U 额(1)对降压变压器：P 3P 4U 4I4nP 灯 22640 W5 280 W而 U3 U4880 V41所以 I3 A6 AnP灯U3 5 280880对升压变压器：U 1I1U 2I2I RU 3I3I RP 36 24 W5 280 W5 424 W2线 23所以，发电机的输出功率 P 出 5 424 W(2)因为 U2U 3I 线 RU 3I 3R880 V64 V904 V所以 U1 U2 904 V226 V14 14又 U1I1U 2I2所以 I1 4I24I 324 AU2I2U1故 EU 1I 1r226 V241 V250 V(3) 100% 100%97%P3P2 5 2805 424(4)电灯减少一半时nP 灯 2 640 W，I 3 A3 An P灯U3 2 640880所以 P 出 nP 灯 I R2 640 W3 24 W2 676 W发电机输出功率减少一半还要23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 .14
