5.5-电能的输送PPT课件.ppt

第五章第五章 交变电流交变电流第五节第五节 电能的输送电能的输送人教版选修人教版选修3-21-为了合理的利用能源为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地发电站要建在靠近这些能源的地方方.而用电的地方却很多而用电的地方却很多,例如例如:有的地方离发电站很远有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方因此需要把电能输送到远方,这这就涉及电能的输送问题即就涉及电能的输送问题即:2-1 1 1 1电能输送的优点：电能输送的优点：电能输送的优点：电能输送的优点：2 2 2 2输送电能的基本要求：输送电能的基本要求：输送电能的基本要求：输送电能的基本要求：可靠：可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。电能通过输电线就可以输送到远方相对于煤炭、石电能通过输电线就可以输送到远方相对于煤炭、石油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说，油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说，“方便和方便和节约节约”是它突出的优点是它突出的优点保质：保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济：经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。可靠、保质、经济可靠、保质、经济一、电能的输送一、电能的输送一、电能的输送一、电能的输送3-二、输电的模型二、输电的模型二、输电的模型二、输电的模型r输电线输电线输电线输电线电电 源源用用 户户U送送电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压 。输送电压：输送电压：电源对外发出的功率即输送功率。电源对外发出的功率即输送功率。输送功率：输送功率：4-三、降低能耗的两个途径三、降低能耗的两个途径三、降低能耗的两个途径三、降低能耗的两个途径远距离大功率输电面临的困难是什么？远距离大功率输电面临的困难是什么？思考：思考：思考：思考：在输电线上有功率损失。在输电线上有功率损失。1 1、输电线上功率损失的原因是什么？功率损、输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？失的表达式是什么？讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：输电线上功率损失的输电线上功率损失的主要主要原因是由于原因是由于输电线有电阻输电线有电阻，会有，会有一部分电能转化为一部分电能转化为热能热能而损失掉。而损失掉。若输电电流为若输电电流为I I，输电线的电阻为，输电线的电阻为r r，则功率损失为，则功率损失为P P=I I2 2r r若输送的功率为若输送的功率为P P，输电电压为，输电电压为U U，电线的总长度为，电线的总长度为L L，横，横截面积为截面积为S S，电阻率为，电阻率为 ，则功率损失可表示为：则功率损失可表示为：5-3 3、若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度、若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度一定的情况下，应采用什么措施？一定的情况下，应采用什么措施？2 2、降低输电损耗的途径是什么？、降低输电损耗的途径是什么？讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：由由P P=I I2 2r r可知：可知：可减少功率损失。可减少功率损失。减少减少输电线的电阻输电线的电阻减少减少输电线的电流输电线的电流（3）减少材料的电阻率）减少材料的电阻率（1）减少输电线的长度减少输电线的长度L L（2）增加导线的横截面积增加导线的横截面积S S由由 可知：可知：6-4 4、若采用减小导线中电流的方法，又应采用、若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施？什么措施？讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：减小输送功率减小输送功率P P由由 P P=IU IU 可知：可知：提高输电电压提高输电电压U U可减小输电电流。可减小输电电流。由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率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。线上的功率损失。想一想：想一想：想一想：想一想：能否通过减小输送功率来减小输电电流？能否通过减小输送功率来减小输电电流？7-在各种金属中银的电阻率最小，但价格昂贵，在各种金属中银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线，导线的横目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线，导线的横截面积能否无限制地增大？截面积能否无限制地增大？想一想：想一想：想一想：想一想：不能不能无限制地增大，因为这样会无限制地增大，因为这样会多耗费金属材料多耗费金属材料，同，同时输电线时输电线太重不利于架线太重不利于架线。8-把功率为把功率为22KW22KW的电能用总电阻为的电能用总电阻为22的导线输送的导线输送到远方的用户，用到远方的用户，用220V220V的电压输电，导线损失的功的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用率为多少？若改用22KV22KV的电压输电，导线损失的功的电压输电，导线损失的功率又为多少？率又为多少？做一做：做一做：做一做：做一做：22KV22KV输电，损失的功率为输电，损失的功率为 220V220V输电，损失的功率为输电，损失的功率为 减小输送电流的减小输送电流的方法方法可以通过可以通过提高输电电压提高输电电压来实现。来实现。总结：总结：总结：总结：9-5 5、哪种途径对于降低输电线路的损耗更有效？、哪种途径对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。举例说明。讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：由由 可知，在输电电流一定的情况下，线路可知，在输电电流一定的情况下，线路电阻电阻减为原来的减为原来的一半一半，线路损耗的功率减为原来的，线路损耗的功率减为原来的一半一半。在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由 可可知：线路中知：线路中电流电流减为原来的减为原来的一半一半，而损耗的功率减为原来的，而损耗的功率减为原来的四分之一四分之一。采用采用高压输电高压输电是减小输电线上功率损失的是减小输电线上功率损失的最有最有效效、最经济最经济的措施的措施 10-造成电压损失的因素造成电压损失的因素:四、输电线上的电压损耗的降低四、输电线上的电压损耗的降低四、输电线上的电压损耗的降低四、输电线上的电压损耗的降低思考：思考：思考：思考：在输电过程中，电源输送的电压是否全部加在在输电过程中，电源输送的电压是否全部加在用户上？用户上？r电电 源源用用 户户U送送U用用U损损（1 1）输电线）输电线电阻电阻造成电压损失造成电压损失（2 2）输电线的）输电线的感抗感抗和和容抗容抗造成电压损失造成电压损失(高中阶段计算中高中阶段计算中只考虑输电线电阻只考虑输电线电阻造成的电压损失造成的电压损失)11-如何减小电压损失，保证输电质量呢？如何减小电压损失，保证输电质量呢？讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：减少输电线的电阻减少输电线的电阻由由 可知：可知：可减少电压损失。可减少电压损失。减少输电线的电流减少输电线的电流采用减小输电线电阻能否有效降低电压损失？采用减小输电线电阻能否有效降低电压损失？想一想：想一想：想一想：想一想：采用增大输电导线的面积来减小电阻，对低采用增大输电导线的面积来减小电阻，对低压照明电路有效，在高压线路中因感抗、容抗造压照明电路有效，在高压线路中因感抗、容抗造成的电压损失比电阻造成的还要大，故这种方法成的电压损失比电阻造成的还要大，故这种方法对高压输电来说效果不佳。对高压输电来说效果不佳。12-五、高压输电五、高压输电五、高压输电五、高压输电 从上述分析可知：无论是从减小输电线中的功从上述分析可知：无论是从减小输电线中的功率损失还是减小电压损失方面看，在输电过程中都率损失还是减小电压损失方面看，在输电过程中都需要提高电压，减小输电电流，但大型发电机发出需要提高电压，减小输电电流，但大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？你能目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？你能设计一个高压输电模型吗？设计一个高压输电模型吗？做一做：做一做：做一做：做一做：发电站用户13-交流高压输电的基本环节交流高压输电的基本环节交流高压输电的基本环节交流高压输电的基本环节 发发电电站站升压变压器升压变压器高压输电高压输电降压变压器降压变压器用户用户14-远距离输电过程示意图远距离输电过程示意图远距离输电过程示意图远距离输电过程示意图15-1 1、在高压输电三个回路中，各部分的功率、电、在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？压和电流关系如何？探究与交流：探究与交流：探究与交流：探究与交流：1 14 42 22 23 3UUUURI IF F用用线线 rI I1 1I I3 3I I4 4n1n2n3n4P1P2P3P4功率关系：功率关系：电压关系：电压关系：电流关系：电流关系：16-2 2、在高压输电模型中，设发电机的输出功率为、在高压输电模型中，设发电机的输出功率为P P，输送电压为，输送电压为U U1 1，输电线的电阻，输电线的电阻r r，升压变压器的原，升压变压器的原副线圈匝数分别为副线圈匝数分别为n n1 1，n n2 2，降压变压器原副线圈分别，降压变压器原副线圈分别为为n n3 3，n n4 4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压分别是多少？户得到的功率和电压分别是多少？探究与交流：探究与交流：探究与交流：探究与交流：14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P417-在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中 由由 输电线上输电线上 用户得到的功率用户得到的功率 损失的电压损失的电压 18-1 1、根据上述结果高压输电能否真的有效降、根据上述结果高压输电能否真的有效降低能量损耗及电压损耗？低能量损耗及电压损耗？2 2、是不是输电电压越高越好？为什么？、是不是输电电压越高越好？为什么？讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：讨论与交流：1、由、由 及及 可知：电压越高，可知：电压越高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。2 2、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。选择合适的输电电压。19-阅读与思考：阅读与思考：阅读与思考：阅读与思考：1 1、常用的输电模式有几种？各是什么？、常用的输电模式有几种？各是什么？2 2、我国远距离输电采用的电压有哪几种？、我国远距离输电采用的电压有哪几种？低压输电：低压输电：输电功率为输电功率为100 kW100 kW以下，距离为几百米以内，以下，距离为几百米以内，一般采用一般采用220 V220 V的电压输电。的电压输电。高压输电：高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十 千米到几百千米，一般采用千米到几百千米，一般采用35 kV35 kV或或110 kV110 kV的电的电 压输电。压输电。超高压输电：超高压输电：输电功率为输电功率为1010万千瓦以上，距离为几百千米，万千瓦以上，距离为几百千米，必须采用必须采用220 kV220 kV或更高的电压输电。或更高的电压输电。有有110 kV110 kV、220 kV220 kV、330 kV330 kV，输电干线采用，输电干线采用500 kV500 kV超超高压，西北电网的电压甚至达到高压，西北电网的电压甚至达到750 kV750 kV。20-采用电网供电的优点是什么？采用电网供电的优点是什么？六、电网供电六、电网供电六、电网供电六、电网供电阅读与思考：阅读与思考：阅读与思考：阅读与思考：可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。21-22-23-远距离输电示意图远距离输电示意图24-25-1 1、远距离输送交变电流都采用高压输电。我国、远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设西北电网正在建设750kV750kV线路。采用高压输电的优线路。采用高压输电的优点是点是 （）A A可节省输电线的铜材料可节省输电线的铜材料 B B可根据需要调节交流电的频率可根据需要调节交流电的频率 C C可减少输电线上的能量损耗可减少输电线上的能量损耗 D D可加快输电的速度可加快输电的速度C课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：26-2 2在远距离输电过程中，为减少输电线路上在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是的电能损失，可采用的最佳方法是 （）A A使输电线粗一些。使输电线粗一些。B B减短输电线长度。减短输电线长度。C C减少通电时间。减少通电时间。D D采用高压输电。采用高压输电。D课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：27-3 3远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的提高到原来的n n倍，则下列说法中正确的是（倍，则下列说法中正确的是（）A A输电线上的电流变为原来的输电线上的电流变为原来的n n倍倍 B B输电线上的电压损失变为原来的输电线上的电压损失变为原来的1/1/n n2 2 C C输电线上的电功率损失变为原来的输电线上的电功率损失变为原来的1/1/n n D D若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的可变为原来的n n2 2倍倍D课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：28-4 4下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（中，正确的是（）A A因为热功率因为热功率 ，所以应降低输送电压，增大输，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。B B因为热功率因为热功率P P=IUIU，所以应采用低电压、小电流，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗。输电，才能减小输电导线上的热损耗。C C因为热功率因为热功率P P=I I2 2R R，所以可采用减小输电线电阻，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。D D以上说法均不正确。以上说法均不正确。C课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：29-5 5发电厂发电机的输出电压为发电厂发电机的输出电压为U U1 1，发电厂至学，发电厂至学校的输电导线的总电阻为校的输电导线的总电阻为R R，通过导线的电流为，通过导线的电流为I I，学校得到的电压为学校得到的电压为U U2 2，则输电导线上损耗的功率可，则输电导线上损耗的功率可表示为（表示为（）BCD课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：A AB B C CI I2 2R R D DI I（U U1 1-U U2 2）30-6 6 6 6、某交流发电机输出功率为某交流发电机输出功率为5105105 5 W W，输出电，输出电压为压为U=1.010U=1.0103 3 V V，假如输电线的总电阻，假如输电线的总电阻R=10R=10，在，在输电线上损失的电功率等于输电功率的输电线上损失的电功率等于输电功率的5%5%，用户使用，用户使用电压电压U=380 V.U=380 V.(1)(1)画出输电线路的示意图（标明各部分的符号）画出输电线路的示意图（标明各部分的符号）（2 2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）是多少？（使用的变压器是理想变压器）课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：31-7 7、某小型水电站发电机输出的电功率为、某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW100 kW，输出电压，输出电压250 V250 V，现准备向远处输电，所用输电线，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为的总电阻为88，要求输电时在输电线上损失的电功，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的率不超过输送电功率的5%5%，用户获得，用户获得220 V220 V电压电压.求求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？（理想变压器）（理想变压器）课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：32-谢谢！33-