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3.1 高压输电原理
[目标定位]1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径 .2.理解高压输电的原理.3.会对简
单的远距离输电线路进行定量计算 .
知识探究 新知探究点点落实
一、远距离输电为什么要用高电压
如图1所示,假定输电线路中的电流为 I,两条导线的总电阻为 R在图中导线电阻集中画为
R,输送功率为P,发电厂输出的电压为 U那么:
图1
远距离大功率输电面临的困难是什么?
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?降低输电损耗的两个途径
是什么?
为什么远距离输电必须用高压呢?
答案(1)在输电线上有功率损失.
⑵ 由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为电热而损失掉了 .这是
输电线上功率损失的主要原因 .
功率损失表达式:△ P= |2R,所以降低输电损耗的两个途径为:①减小输电线的电阻 R;②
减小输电电流I.
〃,,工小,口 , ,口 P P2 一人工、
(3)因为发电厂的输出功率 P是一定的,由P= UI得I = ^, △ A°R,要减小输电电流I ,必 须提高输出电压U.
[要点总结]
输电线上的电压损失和功率损失 (设输电线的电阻为 R电流为I)
电压损失
输电线始端电压 U与输电线末端电压 U的差值.△ J U— U = IR.
功率损失
⑴ 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 △ p=i2r
(2)若输电线上损失的电压为 △ U则功率损失还可以表示为 △ P=#, △ P= △ U ? I .
R
减小电压、功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻 R
由R= p项可知,距离L一定时,使用电阻率小的材料,增大昱侄横截面积可以减小电阻 .
S
⑵减小输电电流I
P2
由P= UI可知,当输送功率一定时, △ P= ^r,升局电压可以减小电流.
[延伸思考]为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗?
答案 用电高峰期到用户家中的输电线电流 I较大,输电线上损失的电压 △ U=Ir较大,用
户得到的电压 U较低,达不到额定功率,因此白炽灯灯光较暗 ^
O典型例题
【例1】(多选)如图2所示为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是
( )
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
高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
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
高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好
答案 ABD
解析 由P损=I2R和R= p寻口 S越大,R越小,P损越小,所以 A正确.由P= UI及P损=I2R
知B正确,C错误.电压越高,对输电线路绝缘性能和对变压器的要求越高, 实际输送电能时,
要综合考虑各种因素,所以 D正确.
【例2】 发电厂发电机直接向学校供电,发电机输出电压为 U,发电厂至学校的输电导线总电
阻为R,导线的电流为I,学校得到的电压为 则下列关于输电线损失的功率的式子中错
误的是( )
R B.V2
真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 一一 欧文
土地是以它的肥沃和收获而被估价的;才能也是土地,不过它生产的不是粮食,而是真理。如果只能滋生瞑 想和幻想的话,即使再大的才能也只是砂地或盐池,那上面连小草也长不出来的.
答案 A
2
解析 用P= U求电阻上损失的功率时,U要与电阻R相对应,选项A中的U是输出电压不是 R
输电线上的电压,故 A是错误的.B中的(U —U2)是输电线上的电压,因此, B是正确的.C、D
中的电流I是输电线中的电流,故 G D都是正确的.
【例3】 三峡电站某机组输出的电功率为 50万千瓦.
若输出的电压为20万伏,则输电线上的电流为多少?
若输出的电压为20万伏,某处与电站间每根输电线的电阻为 10欧,则输电线上损失的功
率为多少?它占输出功率的百分比是多少?
⑶ 若将电压升高至50万伏,输电线上的电流为多少?输电线上损失的功率又为多少?它占
输出功率的百分比是多少?
答案 (1)2 500 A (2)1.25 X 10 8 W 25% (3)1 000 A 2X 107 W 4% 8
P 5X10 W
解析 (1)由 A UI 得 I = U= 2x105v = 2 500 A
⑵输电线上损失的功率 △ P= 12 - 2 r = 2 500 2X 2X 10 W= 1.25 X 10 8 W
损失功率与输出功率之比为 告=噂;=1= 25%
TOC \o 1-5 \h \z P 5 10 4
P 5X 108 W
⑶ 将电压升局至 50万伏时,I = up= % 105V = 1 000 A
输电线上损失的功率 △ P = I 2 - 2r = 1 000 2X 2X 10 W 2X 10 7 W
损失功率与输出功
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