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远距离输电

10.5 远距离输电

主备人：贾宝善备课组长：备课时间：2013/10/30 授课时间：2013/11/11

电能的输送

1、电功率损失和电压损失

⑴功率损失：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。出现功率损失。△P= 。

⑵、电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R 上消耗部分电压。△U= 。

2、减少功率损失和电压损失的方法：

⑴、 ⑵、

（2）高压输电网络及各物理量间关系如图：

(3)常用分析公式：

①、输电电流：I 2=

②、输电导线损失的电功率： P 损=

③、输电导线损失的电压： U 损=

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%，试求：

（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？

U 1 ~ 升压变压器降压变压器

n 1

I 1

~U1

3达标检测：

的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开.当K接通时，以下说法

中正确的是

A.副线圈的两端M、N的输出电压减小

B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大

C.通过灯泡L1的电流减小

D.原线圈中的电流增大

的滑片，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1为原线圈中的电流，则下列说法中正确的

是（）

A、若保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大；

B、若保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率将

增大；

C、若保持U1不变，S接在a处，使P向上滑时，I1将增大；

D、若保持P的位置不变，S接在a处，使U1增大时，I1将增大。

(B)3、如图所示，以知n1：n2=4：3 ，R2=100欧姆，变压器没有功率损

耗。在原线圈加上交流电U1=40sin100πt v则R2上的发热功率是

W。若R3=25Ω时发热功率与R2相同，则流过原线圈的电流

I1和流过R3的电流I3之比为。

(B)4、发电厂发电机的输出电压为U1。发电厂到学校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，则输电线上损耗的功率可表示为（）

A、U12/ R

B、（U1—U2）2/ R

C、I2R

D、I（U1—U2）

(B)5、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，输电线电阻一定时，则在输电线上损耗

的电功率（

）

A、和输送电线上的电压降的平方成反比；

B、和输送电流的平方成反比；

C、和输送电线上的电压降的平方成正比；

D、和输送电流平方成正比。

n 2 n 3` a

b c d

仍正常发光，则（） A 、灯L 也能正常发光； B 、灯L 比另外三个等都暗；

C 、灯L 将会被烧坏；

D 、不能确定。

(B)7、将输入电压为220v ，输出电压为6v 的变压器，改装成输出电压为30v 的变压器，副线圈原来的匝数为30匝，原线圈的匝数不变，则副线圈应增加的匝数为（）

A 、 150匝

B 、144匝

C 、130匝

D 、120匝

(B)9、如图所示，某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使（）

A 、原线圈匝数n 1增加；

B 、副线圈匝数n 2增加；

C 、负载电阻R 的阻值增大；

D 、负载电阻R 的阻值减少

(B)10、如图理想变压器的输入电压一定，每个副线圈匝数分别为n 2、n 3，当把一电热器接在a 、b 间，让c 、d 空载时，安培表的示数为I 1；当把同一电热器接在c 、d 间让a 、b 空载时，安培表的示数为I 2，则I ：I`的值为（） A 、（n 2/n 3）2 B 、（n 3/n 2）2 C 、n 2/n 3

D 、n 3/n 2

B (C)11、某用电器要离供电电源L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，以知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值为（）

A 、ρL/U

B 、2ρLI/U

C 、U/ρLI

D 、2UI/ρL

(B)12、发电机端电压为220v ，输送功率110kw 。若要保证用户至少获得100kw 电功率，则输电导线电阻不得大于 Ω；若用以升压变压器升压到5500v 后进行输电，则导线电阻不得大于 Ω。

n 1：n 2=2：1，交流电源电压U 1=220v ，F 为熔断电流I 0=1.0A

的保险丝，负载为一可变电阻。

（1）、当电阻R=100Ω时，保险丝能否被熔断？

（2）、要使保险丝不被熔断，电阻R 的阻值最小值为多少？变压器输出的电功率不能超过多少？

（1）、试画出这次输电线路的示意图；

（2）、输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少？

（3）、用户得到的电功率是多少？

远距离输电电路的分析与计算.

专题复习：远距离输电电路的分析与计算适用学科物理适用年级高二适用区域人教版课时时长（分钟）60分钟知识点1.高压输电 2.远距离输电线路的基本构成教学目标一．知识与技能 1. 了解交变电流从变电站到用户的输电过程． 2．知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关，理解高压输电的道理．3．知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行定量计算二．过程与方法通过高压输电的计算分析，掌握电能损失和计算

三．情感态度价值观通过高压输电的计算，体验电能转化为内能的思想教学重点远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关教学难点对简单的远距离输电线路进行定量计算

教学过程一、复习预习理想变压器的特点及规律 1．理想变压器的特点 2．电动势关系 3．电压关系 4．功率关系 5．电流关系理想变压器的制约关系和动态分析 1．电压制约 2 . 电流制约 3．负载制约4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况

二、知识讲解课程引入：电能从发电厂到远方用户的传输过程，可用下图表示，其中r表示输电线的总电阻，I表示输电线上的电流．用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？

考点/易错点1 输电线上的电压损失和功率损失 1．输电电流输电电压为U ，输电功率为P ，则输电电流I ＝P U . 2．电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值． ΔU ＝U －U ′＝IR. 3．功率损失远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率 (1)ΔP ＝I 2R (2)ΔP ＝I ΔU (3)ΔP ＝ΔU 2R

(完整版)远距离输电练习

交变电流远距离输电 1．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中下列哪个物理量不一定相等的是( ) A．交变电流的频率B．电流的有效值 C．电功率D．磁通量的变化率 2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( ) A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1 B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1 D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1 3．(2012·高考海南卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V、 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端，当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( ) A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 A C．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A 4．(2012·高考重庆卷)如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 0002sin 100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V、880 W”的电器R L供电，该电器正常工作．由此可知( ) A．原、副线圈的匝数比为50∶1 B．交变电压的频率为100 Hz C．副线圈中电流的有效值为4 A D．变压器的输入功率为880 W 5．(2011·高考福建卷)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( ) A．输入电压u的表达式u＝202sin (50πt) V B．只断开S2后，L1、L2均正常发光 C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W 6．(2013·江苏南京市模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶ 1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是( ) A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V B．当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01 s时，电流表示数为零 C．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大 D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz 7．(2013·海淀区期末)如图所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器 T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的

远距离输电

远距离输电 1．利用如图13-10所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2=1∶100，交流电流表A 的示数是50 mA ，则 A.被测电路的电流有效值为0.5 A B.被测电路的电流平均值为0.5 A C.被测电路的电流最大值为A 25 D.原副线圈中的电流同时达到最大值 2.如图所示,把电阻R 、电感线圈L 、电容器C 分别串联一个灯泡后并联在电路中.接入交流电源后，三盏灯亮度相同.若保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，则下列判断正确的是( ) A.灯泡L1将变暗 B.灯泡L2将变暗 C.灯泡L3将变暗 D.灯泡亮度都不变 3.在电能输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定，则在输电线上损耗的电功率 A ．和输送电线上电压的平方成反比 B ．和输送电流的平方成反比 C ．和输送电线上的电压降的平方成正比 D ．和输送电流成正比 4.远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330 k V 高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是( )． A ．可节省输电线的材料 B ．可根据需要调节交流电的频率 C ．可减小输电线上的能量损失 D ．可加快输电的速度 5．关于远距离输电，下列表述正确的是( )． A ．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 6.某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R 线．则下列说法正确的是( )． A ．输电线上的电流I ＝U R B ．输电线上的电流I ＝P 0U C ．输电线上损失的功率P ＝? ?? ??P 0U 2·R 线 D ．输电线上损失的功率P ＝U 2R 线 7.一个小水电站，输出的电功率为20 kW ，输电线总电阻为0.5 Ω，如果先用400 V 电压输送，后又改用2 000 V 电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是( )． A ．减少50 W B ．减少1 200 W C ．减少7.68×106 W D ．增大7.68×106 W 8.如图所示为远距离输电线路的示意图：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B ．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C ．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 9.某发电厂原来用电压为U 1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高为U 2后输电，输送的电功率保持不变．若输电线路的电阻为R 线，则下列说法中正确的是( )． A ．由公式I ＝P U 2可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的150 B ．由公式I ＝U 2R 线可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍

远距离输电问题的处理思路及基本关系

1 远距离输电问题的处理思路及基本关系 1．远距离输电的处理思路对高压输电问题，正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量．按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析． 2．远距离高压输电的几个基本关系(以图1为例 ) 图1 (1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P 损＋P3. (2)电压、电流关系：U1U2＝n1n2＝I2I1，U3U4＝n3n4＝I4I3，U2＝ΔU ＋U3，I2＝I3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P2U2＝P3U3＝U2－U3R 线 . (4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线·ΔU ＝I2线R 线＝(P2U2)2R 线．当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1n2 . 对点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%，试求： (1)画出此输电线路的示意图； (2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比； (3)用户得到的电功率是多少？解题指导 (1)输电线路的示意图如图所示， (2)输电线损耗的功率P 线＝100×4% kW ＝4 kW ，又P 线＝I22R 线所以输电线电流I2＝I3＝ P 线R 线＝20 A 原线圈中输入电流I1＝P U1＝100 000250 A ＝400 A 所以n1n2＝I2I1＝20400＝120 这样U2＝U1n2n1＝250×20 V ＝5 000 V U3＝U2－U 线＝5 000 －20×10 V ＝4 800 V

高中物理专题：变压器及远距离输电

高中物理专题：变压器及远距离输电一、教法建议本单元双基学习目标物理知识方面 1．了解变压器的构造及工作原理。 2．掌握变压器的电压、电流与匝数的关系式及功率关系。 3．了解远距离输电原理。能力培养方面通过远距离输电原理分析，培养学生分析问题解决实际问题的能力。指点迷津本单元重点内容点拨本单元介绍了理想变压器构造及工作原理，电压比、电流比与匝数的关系，远距离输电原理。要掌握电压与匝数成正比 2 1 21n n U U =恒成立，电流与匝数成反比即1 2 21n n I I =只对一个副线圈成立，对多个副线圈不成立，代之由输出功率等于输入功率求得++=332111n I n I n I ……。远距离输电要解决是如何减少输电损耗，可采用两种途径：一是减小电阻，即增大截面积，此方法减少损耗是有限的，且多用金属材料；二是采用高压输电，因为功率定时，U 越大，I 越小，据P 损=I 2R 可知线路损耗越小。要会画出远距离输电线路图，对变压器及远距离输电要紧紧抓住能传递和守恒这一基本关系。二、学海导航学法指要本节理论、原理明晰（一）变压器 1．理想变压器构造及工作原理 ① 理想变压器忽略漏磁，忽略原、副线圈内阻，忽略能量损失的变压器。 ② 基本构造铁芯和原、副线圈线成。 ③ 工作原理依靠交变电流产生的变化磁通，把原、副线圈紧密联系实现电

能的传递，即)()(221i U i U i →→φ 具体说：原线圈通入交流电，线圈中产生交变磁通量，此交变磁通量通过副线圈，穿过副线圈磁通量发生变化，副线圈产生感应电动势。 ④ 作用改变交变电流的电压（电流） 2．理想变压器的基本关系式 ① 功率关系由理想变压器概念知P 入=P 出。 ② 电压关系 2 1 21n n U U =。图5-31 推导：如图5-31所示原线圈（n 1）加上交变电压U 1，原线圈产生感应电动势ε1穿过副线圈（n 2）磁通量发生变化产生电动势ε2。由法接第第四磁感应定律：对原线圈有 t n ??=φε11 对副线圈有 t n ??=2 2 2φε 由理想变压器概念知：11U =ε 22U =ε 21φφ?=? 综合有： 2 1 21n n U U = 此关系对多个副线圈多个亦成立。 ③电流关系： a.副线圈只有一个： 2121n n I I =，由P 入=P 出知，2211U I U I =即1 21221n n U U I I == b.副线圈有多个：332211n I n I n I +=+……

高中物理【变压器远距离输电】典型题(带解析)

高中物理【变压器远距离输电】典型题 1．如图所示，半径为L ＝1 m 的金属圆环，其半径Oa 是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，圆环处于垂直于环面、磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中．从圆心O 引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n 1∶n 2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为 ( ) A ．40 V B ．20 V C ．80 V D ．0 解析：选D ．由于Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D 正确． 2.在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶1，原线圈接u 1＝2202sin 100πt (V)的交变电流，电阻R ＝10 Ω，电流表、电压表均为理想电表，则( ) A ．电压表的读数为10 2 V B ．电流表的读数为22 A C ．电阻R 消耗的功率为10 2 W D ．变压器的输入功率为10 W 解析：选D ．输入电压的有效值为U 1＝E m 2 ＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝10 V ，故选项A 错误；电流表的示数为I 2＝U 2R ＝1 A ，故选项B 错误；电阻消耗的功率为P 2＝U 2I 2＝10 W ，故选项C 错误；理想变压器的输入电功率等于副线圈回路负载消耗功率，故选项D 正确． 3.如图所示，理想变压器原、副线圈中分别接有电阻R 1、R 2，R 1＝R 2＝10 Ω，原、副

变压器和远距离输电--专题复习

第2讲变压器电能的输送 1.如图所示，理想变压器有两个副线圈，L 1、L 2是两盏规格为“8 V ,10 W”的灯泡，L 3、L 4是两盏规格为“6 V ,12 W”的灯泡，当变压器的输入电压为U 1＝220 V 时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝数n 1＝1100匝，求： (1)副线圈的匝数n 2、n 3? (2)电流表的读数？ 2. (多选)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r 的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R 的负载，变压器原、副线圈匝数的比值为 r ∶R 。如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是( AB ) A ．交流电源的效率为50% B ．电流表的读数为 E m 22Rr C ．负载上消耗的热功率为E 2m 4r D ．该交流电源电动势的瞬时值表达式为e ＝ E m sin100πt V 考点2 理想变压器的动态分析

常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 1．匝数比不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，根据 U 1U 2＝n 1 n 2 ，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2 决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化。 (3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化。 2．负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，n 1 n 2发生变化，U 2变化。 (2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化。 (3)根据P 2＝U 22 R 和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化。 3．分析动态问题的步骤 3.有一种调压变压器的构造如图所示。线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，C 、D 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压。图中为交流电流表，为交流电压表， R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，C 、D 两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是 ( A ) A ．当R 3不变，滑动触头P 顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小 B ．当R 3不变，滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小 C ．当P 不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小 D ．当P 不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表的读数变大，电压表的读数变大 4.[2017·湖南长沙模拟](多选)如图，一理想变压器

为什么要升高电压进行远距离输电

1、为什么要升高电压进行远距离输电？答：远距离传输的电能一般是三相正弦交流电，输送的功率可用P=√3UI计算。从公式可看出，如果传输的功率不变，电压愈高，则电流愈小，这样就可以选用截面较小的导线，节省有色金属。在输送功率的过程中，电流通过导线会产生一定的功率损耗和电压降，如果电流减小，功率损耗和电压降会随着电流的减小而降低。所以，提高输送电压后，选择适当的导线，不仅可以提高输送功率，而且可以降低线路中的功率损耗并改善电压质量。 2、变压器有载调压装置动作失灵是什么原因造成的？答：有载调压装置动作失灵的原因有：A、操作电源电压消失或过低；B、电机绕组断线烧毁，起动电机失压；C、联锁触点接触不良；D、传动机构脱扣及销子脱落。 3、电力系统中产生铁磁谐振过电压的原因是什么？答：产生铁磁谐振过电夺的原因是由于铁磁元件的磁路饱和而造成非线性励磁引起的。当系统安装的电压互感器伏安特性较差时，系统电压升高，通过电压互感器铁芯的励磁电流超过额定励磁电流，使铁芯饱和，电感呈现非线性，它与系统中的电容构成振荡回路后可激发为铁磁谐振过电压。 4、试述金属氧化物避雷器保护性能的优点？答：金属氧化物避雷器与普阀FZ和FCZ的磁吹避雷器相比有以下优点： A、氧化物避雷器无串联间隙，动作快，伏安特性平坦，残压低，不产生截波。 B、金属氧化物阀片允许通流能力大、体积小、质量小，且结构简单。 C、续流极小。 D、伏安特性对称，对正极性，负极性过电压保护水平相同。 5、什么叫绝缘的介质损失？测量介质损失有什么意义？答：电气设备的绝缘在交流电压作用下大都表现为容性阻抗，但并不是纯容性，其有功功率损失部分统称为绝缘的介质损失。绝缘受潮后有功功率损失明显增大，因此对大部分电气设备通过检测介质损失，可以检查出绝缘是否受潮。 6、测量绝缘电阻的作用是什么？

远距离输电计算

3.3 电能的开发与利用一、单选题二、多选题三、实验题四、计算题 1.发电机输出功率为40 kW，输出电压400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，到达用户后再用变压器降为220 V，求： (1)输电线上损失的电功率是多少？ (2)降压变压器的变压比是多少？ 2.有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？(g取10 N/kg) 3.某小水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8 Ω，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5%.用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？ 4.一小型水电站，其交流发电机的输出功率为 1 000 kW，输出电压为 1 000 V，在输电过程中，要求输电线能量损耗不大于4%，已知输电线电阻为16 Ω，用户降压变压器的输出电压为240 V，求输电线路中，升压变压器与降压变压器的变压比各多大？(升、降压变压器均为理想变压器) 5.如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电．发电站通过升压器、输电线和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是120 kW，输出电压是240 V，升压器原、副线圈的匝数之比为1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V．则： (1)输电线上损失的电功率为多少？ (2)降压器原、副线圈的匝数比为多少？ 6.输送4.0×106W的电能，若发电机输出电压为2 000 V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功率为5.0×105W．求： (1)应选用匝数比为多少的升压变压器； (2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大(已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8Ω·m)． 7.某交流发电机输出功率为5×105W，输出电压为U＝1.0×103V，假如输电线的总电阻R＝10 Ω，在

超高压远距离输电线无功补偿容量的实用计算

(1.重庆大学电气工程学院，重庆400044； 2. 重庆大学高电压及电工新技术教育部重点实验室，重庆400044) 摘要：对超高压远距离输电线的运行分析，提出无功补偿容量的工程实用计算方法，为超高压远距离输电线无功补偿容量的确定提供理论依据。按该计算方法确定无功补偿容量，大大节省了无功补偿装置的配置容量，节约了投资，并使得无功补偿装置得到有效地利用。关键词：远距离输电线；无功规划；补偿容量；实用计算 The practicality calculation of compensating capacity for extra high voltage and long distance transmission line YU Qiuxia1, LIAO Changchu1,2 (1. College of Electrical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044,China; 2. Key Laboratory of High Voltage Engineering and Electrical New Technology, Ministry of Education, Chongqing University ,Chongqing 400044,China) Abstract:This paper analyses the operation characteristic of extra high voltage and long distance transmission line, introduces the practicality calculation of reactive power compensating capacity, and provides the academic gist for choosing the compensating capacity for extra high voltage and long distance transmission line. Choosing the reactive power compensating capacity with this calculation method will take full advantage of the reactive power compensating device and reduce cost. Keywords:long distance transmission line;reactive power planning;compensating capacity;practicality calculation 0引言在电力市场环境下，随着区域电网的互联，电网规划对缓解电力供需矛盾，防止电力瓶颈和输电阻塞，保证电网安全稳定运行，都有至关重要的作用。电力系统规划包括电源规划和电网规划，但由于它们各自的复杂性，常常把两者独立进行规划。长期以来，电网规划的常规方法是［1］首先依据经验，通过定性分析做出负荷预测，然后根据确定出的负荷数据，人为选定几种可行的网络扩建方案，最后对几个方案进行技术经济分析，从中找出一个最佳方案。这种方法的优点是直观，并可以同规划人员的宝贵经验相结合，缺点是预测精度和方法质量受人的经验限制。电网规划包括三方面的内容：负荷预测、网架规划和无功规划。负荷预测是电网规划的首要任务，完成对未来负荷需求的预测，其准确度直接关系到规划方案的质量。完成负荷预测后便可以进行网架规划，根据投资及运行费用最小的原则，确定电网扩建的类型、时间和地点，保证可靠地将负荷由发电中心送到负荷中心，并满足环保要求。网架规划完成后，就基本实现了有功负荷传输的要求，无功负荷的传送与补偿由无功规划来完成。无功规划的目的是确定电网中无功补偿设备的类型、容量和安装地点，以确保电网正常及故障运行方式下的电压质量及稳定性，并使规划期内投资及运行费用总和最小。由此可见，网架规划和无功规划都是复杂的优化问题，随着计算机技术和智能优化技术的发展，目前这些工作都可以通过计算机完成，提高了电网规划的质量和决策水平。随着电力电子技术的发展，对超高压远距离输电线进行灵活的无

2018届一轮复习人教版理想变压器远距离输电教案

45讲理想变压器远距离输电【教学目标】 1.理解变压器的原理，会用功率关系、电压比、电流比进行有关的计算. 2.能够对变压器进行动态分析. 3.会分析计算远距离输电问题．【教学过程】 ★重难点一、理想变压器基本关系的理解及应用★ 1.理想变压器基本关系的理解及应用 (1)电压：变压器原、副线圈的电压之比为U2U1＝n2n1；当变压器有多个副线圈时，n1U1＝n2U2＝n3 U3＝…。 (2)功率：理想变压器的输入、输出功率为P 入＝P 出，当变压器有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋…。 (3)电流：由I ＝U P 知，对只有一个副线圈的变压器有I2I1＝n1n2，当变压器有多个副线圈时有n 1I 1 ＝n 2I 2＋n 3I 3＋…。 3.关于理想变压器的四点注意 (1)变压器不能改变恒定电流。 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。 (3)理想变压器本身不消耗能量，所以没有能量损失。 (4)理想变压器没有磁通量损失，磁通量全部集中在铁芯中。

【典型例题】一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图1021所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则 ( ) A ．U ＝66 V ，k ＝91 B ．U ＝22 V ，k ＝91 C ．U ＝66 V ，k ＝31 D ．U ＝22 V ，k ＝31 【答案】 A 【解析】设原、副线圈中的电流分别为I 1、I 2，则I2I1＝n1n2＝31，故k ＝I22R I12R ＝91。设原线圈两端的电压为U 1，则U U1＝n2n1＝13，故U 1＝3U ，而原线圈上电阻分担的电压为31U ，故3U ＋3U ＝ 220 V ，解得U ＝66 V 。选项A 正确。 ★重难点二、理想变压器的动态分析★ 常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 1．匝数比不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，根据U2U1＝n2n1，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化。 (3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化。 2．负载电阻不变的情况(如图所示)

浅析高压直流远距离输电方式的优缺点

浅析高压直流远距离输电方式的优缺点高压直流远距离输电方式具有明显的优点一是经济效率高，可较大幅度地提高发电机组的有功功率的输出和线路传输效率，这是高压直流输电方式的主要追求。二是大幅度降低线路建设投资成本，节省输电走廊，提高线路传输能力。直流电能的输送只需1根(单极)或2根(双极)导线与大地构成传输回路。例如±500kV蔡白线输电线路的两极导线(每极均为四分裂导线)，分别与在三峡蔡家冲和上海白鹤两头的换流站接地极(大地)构成传输回路，使设计输送功率达到300万kW;与同等交流输电容量等级的线路相比，直流输电线路的铁塔与铁塔基础设计要小得多。三是线路在运行中产生的电磁辐射非常小，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空输电线路小很多，属于绿色输电。

四是交流电并网输电需要严格掌握“同相序”、“同频率”、“同电压”;直流并网输电只需掌握“同极”、“同电压”即可。五是高压直流输电特别适合使用海底电缆为载体的传输。六是换流站少，蔡白线(三峡—上海)就只有两座换流站。因此，直流输电方式比较适合远距离大功率的电力输送。高压直流远距离输电方式的缺点一是高压直流远距离输电系统中，送端和受端要各建一座换流站。换流站的建设投资巨大，占了整个直流输电系统投资的大头。二是维护成本较高。超(特)高压直流运行的线路和部分设备具有很强的吸尘能力，特别是重化工企业向空中排放的气体和烟尘中的浮悬物。由于高压直流电的吸尘效应，尘埃会不断地被吸附到设备、瓷瓶和导线上，容易引起设备和瓷瓶的污闪事故，甚至损坏设备中的核心器件。三是超(特)高压直流电，在受端换流站逆变还原产生50赫兹正弦交流电的过程中，会形成高次谐波干扰。四是换流站设备的科技含量和制造技术水平高，一些主要设备还不能国产化;对参与换流站运行的技术和管理人员的综合素质要求相对较高。高压直流远距离输电方式有自己的优点和缺点，在整个电力系统中影响也是重要的。电力系统中要保证高压直流远距离输电的正常、安全运行，必须要有继电保护的保驾护航，相关的电力仪器仪表设备在检测的过程中必不可少，微机继电保护测试仪、手持光数字测试仪、手持光数字分析仪、异频介损测试仪等的相关的继电保护相关的检测设备在此中也会有不小的作用，能够保证高压直流远距离输送的正常运行。

(完整版)高中物理远距离输电

第四节远距离输电一、输电过程(如图所示) 二、输送电流 (1)I ＝P U ；(2)I ＝ U －U ′ R . 三、输电导线上的能量损失和电压损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt . 1、电压损失：(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR . 2、功率损失：(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝(P U )2R 3、降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻，由电阻定律R ＝ρl S 可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积． (2)减小输电导线中的输电电流，由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流．四、远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析．五、远距离高压输电的几个基本关系(以图为例) (1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3 ，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝ U 2－U 3 R 线 . (4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线ΔU ＝I 2 线R 线＝(P 2U 2 )2 R 线．在远距离输电问题中，计算线路功率的损耗时应用P 损＝I 2线R 线，其原因是I 线可以由公式P 输入＝I 线U 输入求出，而P 损＝U 线I 线和P 损＝U 2线 R 线则不常用，其原因是在一般情况下，U 线不易求出，且易将 U 线和U 输入相混而造成错误．

远距离输电的基本原理

远距离输电的基本原理（1）输电线可以抽象为一个电阻，这个电阻上产生的热能（功率）就是消耗的能量（功率）。（2）中间输电线上的电压是加减关系，见下图：U2=U1′+U损；中间输电线上的电路是相等的。下图中的I2=I1′；（3）两个理想变压器都不耗损功率，出现的所有物理量均为有效值。（4）理想变压器两端的电压和电流比依然满足：电压与匝数关系：U1/U2=N1/N2；电流与匝数关系：I1/I2=N2/N1；正确掌握了上述4大解题要诀，再通过一些典型题来演练，几个小时

就能把这里彻底吃透。下方是关于远距离输电的一些基本知识介绍：远距离输电的基本原理发电站产生的交变电流通过导线时，会有一部分电能变为热能而损耗掉。在输电的功率相同的情况下，高压输电的电流较小，而低压输电电流较大，因为功率 P = UI，P 一定，则 U 升高，I 就降低；U 降低，I 就升高。同时输电过程中，电流通过导线，而导线必然有电阻，于是就在电线上产生一定的压降，该压降的大小 U’ = IR，R 为传输导线的电阻，I 即为上边提到的输电电流 I。由于这部分压降以及电线的电阻，就有一部分功率 P’ = U’I = I²R 消耗在传输导线上，而导线本身也是电阻，所以这一部分功率转变成了热量散发到空气中，也就是说这一部分功率损失在导线上。由于导线的电阻 R 为一定值，输电电流 I 减小的话，则导线上损失的功率 P’也会降低。输电线截面积S一定时，输电电压U愈高，损耗的电功率P耗就愈小；如果允许损耗的电功率P耗一定时（一般

不得超过输送功率的10％），电压愈高，输电导线的截面积就愈小，这可大大节省输电导线所用的材料。在传输功率相同的情况下，为了减小在传输过程中损失的功率，提高输电电压，降低输电电流能有效降低在传输过程中的损失，电压越大损失越小。所以，从减少输电线路上的电功率损耗和节省输电导线所用材料两个方面来说，远距离输送电能要采用高电压或超高电压。但也不能盲目提高输电电压，同为输电电压愈高，输电架空线的建设，对所用各种材料的要求愈严格，线路的造价就愈高。所以，要从具体的实际情况出发，做到输电线路既能减少功率损耗，又能节约建设投资。

第六章远距离大容量输电

2. 远距离大容量输电技术
第六章远距离大容量输电
能源分布及负荷布局决定了我国电能远距离大容量输送特点
直流发电机直流发电机低压直流输电
交流发电机交流发电机高压交流输电传输容量限制热极限电压约束稳定性约束
P2 max = U1U 2 X
高压直流输电柔性交流输电分频(低频)输电
1. 远距离输电线路基本方程
?U x = U 2 chγ x + I 2 Z c shγ x 传播系数 ? U2 ? γ = Z0Y0 = ≈R0jω jωL0CG0 + jωC0 ) ( + L0 )(0 ) = j β ? I x = I 2 chγ x + Z shγ x c ? Z R + jωL L 波阻抗 ZC = 0 = ≈ 0 0 0 C0 Y0 G0 + jωC0 高压输电线路 R0 << X 0 G0 << B0 G0 ≈ 0 R0 ≈ 0 无损线路 ?U x = U 2 cos β x + I 2 Z c sin β x ? U2 ? ? I x = I 2 cos β x + Z sin β x c ?
6.2输电线路功率传输特性
2. 线路自然功率与电压分布
当线路末端负荷阻抗等于输电线路波阻抗,即
线路自然功率
线路自然功率与电压分布
U2 = ZC I 2
?U x = U 2 cos β x + IUZ c sin β x = U2 e jβ x 2 2 ? U2 ? jβ x I ? I x = I 2 cos β x + Z2 sin β x = I 2 e c ? 线路各点电压幅值相等、电流幅值相等各点电压电流同相位物理解释：单位长度线路电感消耗的无功功率等于电容产生的无功功率，无电压损失
线路在额定电压下运行，负荷阻抗等于线路波阻抗时，线路输送的功率为自然功率。
Pn =
2 Un ZC
P < Pn P > Pn
调节无功补偿装置无功功率过剩维持线路末端电压末端电压升高与首端电压相等无功功率不足集中补偿，沿线电末端电压下降压出现偏移
U
P < Pn P = Pn P > Pn
l

变压器远距离输电

一、理想变压器 1．构造：如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。图1 (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。 (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。 2．原理：电流磁效应、电磁感应。 3．基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出。 (2)电压关系：U 1n 1＝U 2n 2 。有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3 ＝…。 (3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2n 1 。由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。 4．几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器 (2)互感器??? ?? 电压互感器：用来把高电压变成低电压。电流互感器：用来把大电流变成小电流。

二、远距离输电 1．输电过程(如图2所示) 图2 2．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2 Rt 。 3．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR 4．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2 R ＝? ?? ??P U 2R 5．输送电流 (1)I ＝P U ；(2)I ＝ U －U ′ R 。高频考点一理想变压器基本关系的应用例1．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图2所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( ) A ．U ＝66 V ，k ＝1 9 B ．U ＝22 V ，k ＝1 9 C ．U ＝66 V ，k ＝1 3 D ．U ＝22 V ，k ＝1 3 【变式探究】用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图3所示，则( )

“远距离输电”教学案例

“远距离输电”的教学设计 ——利用物理教材培养学生科学探究的能力佛山市南海区黄岐高级中学谢邦鑫（本文获省二等奖）一、背景新课程的一个显著特点就是比以前任何时候都更加重视对学生进行科学探究方法与能力的培养。普通高中物理课程标准的课程总目标明确提出要通过教学使学生学习科学探究的方法，培养科学探索的兴趣，经历科学探究的过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法去解决物理问题，验证物理规律。笔者认为粤教版物理《选修3—2》中“远距离输电”一节是培养学生科学探究能力的好教材。老师可以让学生经历如何减少远距离输电过程中电能损失的探究，认识科学探究的意义，了解科学探究的一些方法，培养学生科学探究的能力。二、教学过程利用多媒体展示：为了合理地利用天然资源，火力发电厂通常建在煤炭产地，水力发电站则建立在水力资源丰富的地方，这说明远距离输电是客观存在的。在这个基础上，让同学们分组探究以下问题。问题探究1：远距离输电电能损失的大小。远距离输电有无电能的损失？电能的损失大不大？老师可以引导学生从Q=I 2Rt 出发去探究，在学生主动探究的基础上，老师还可以通过一道例题从理论上去证明探究的结果。同时，老师还应鼓励同学们根据老师在讲台上提供的器材（学生电源、小灯泡、导线、约1米长的两根镍铬导线等）进行实验探究，验证自己的判断是否正确，让同学们眼见为实。老师请一组做得比较好的学生到讲台前面陈述探究的结论，并给大家演示一个模拟实验：用一个低压小灯泡直接接到学生电源的低压交流输出端，发现小灯泡的亮度正常，然后通过用电阻率较大的实验室常备的镍铬（m ?Ω?=-6100.1ρ）导线等效替代的铜(m ?Ω?=-8107.1ρ)制长导线给同样的灯泡供电，发现灯泡亮度明显变暗，说明输电线上电能损失较大。问题探究2：根据所学的知识，各小组探究为什么输电过程中有电能损失？减少输

(完整word)高中物理的3-2远距离输电教案设计

第二节变压器三维教学目标 1、知识与技能（1）知道变压器的构造，了解变压器的工作原理；（2）理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。 2、过程与方法:在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。 3、情感态度与价值观（1）使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的；（2）培养学生实事求是的科学态度。教学重点：探究变压比和匝数比的关系。教学难点：探究变压比和匝数比的关系。教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡。教学过程：（一）引入新课在实际应用中，常常需要改变交流的电压。大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。各种用电设备所需的电电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压。一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？交流便于改变电压，以适应各种不同需要。变压器就是改变交流电压的设备。这节课我们学习变压器的有关知识。（二）进行新课 1、变压器的原理思考与讨论：按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。

问题1：两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？答：当一个线圈中同交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场，从而产生感生电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。实验说明，通过互感现象，电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。变压器的结构示意图和符号，如下图所示：互感现象时变压器工作的基础。在原线圈上加交变电压U 1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势。如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势。副线圈两端的电压就是这样产生的。所以，两个线圈并没有直接接触，通过互感现象，副线圈也能够输出电流。问题2：变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢？下面我们通过实验来探究。目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干实验步骤：（1）按图示电路连接电路（2）原线圈接低压交流电源6V ，保持原线圈匝数n 1不变，分别取副线圈匝数n 2=21 n 1，n 1，2 n 1，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。（3）原线圈接低压交流电源6V ，保持副线圈匝数n 2不变，分别取原线圈匝数n 1=2 1 n 2，n 2，2 n 2，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。 1实验次数 1 2 3 4 5 6 原线圈匝数n 1 n 1 n 1 n 1 n 2 n 2 n 2 副线圈匝数n 2 21n 1 n 1 2 n 1 2 1n 2 n 2 2 n 2

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“远距离输电”教学案例

(完整word)高中物理的3-2远距离输电教案设计

高中物理【变压器远距离输电】典型题(带解析)

第六章远距离大容量输电