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文檔簡介
二、遠(yuǎn)距離輸電1.輸電線路簡圖2.輸送電流PI=U=U-U′
R3.電壓損失
ΔU=U-U′=
IR4.功率損失UP2ΔU2R2ΔP=P-P′=
I
R
=
R=[小題熱身]1.發(fā)電廠給某工廠的功率限額為500
kW,用100
kV高壓輸送,當(dāng)該工廠由于休假,只使用50
kW的電功率時,發(fā)電廠和工廠間的高壓線路電流為
(
)A.0.5
AC.50
AB.5
AD.不知電阻,無法求出P50×103解析:由P=IU知I=
U=
100×103B、C、D錯誤。答案:AA=0.5
A。選項(xiàng)A正確,.從西部某電電壓為1
000
kV,輸輸電線,則可減少輸電損耗的功A.1×105
kWC.1×106
kWB.1×10D.1×103
kWPU解析:輸電電流
I= ,輸電線路損失的電功率損2P
=I
R=UP2
R=1×105
kW,當(dāng)改用超導(dǎo)材料輸電時,就不損失電能,因此減少的輸電損耗就等于
P
損,A
正確。答案:A3.如圖是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,下列說法正確的是(
)A.a(chǎn)是升壓變壓器,b是降壓變壓器
B.a(chǎn)是降壓變壓器,b是升壓變壓器
C.a(chǎn)的輸出電壓等于b的輸入電壓D.a(chǎn)的輸出電壓等于輸電線上損失的電壓解析:遠(yuǎn)距離輸電需要升高電壓,故a是升壓變壓器,b是降壓變壓器,A正確,B錯誤,由于電壓損失,a的輸出電壓大于b的輸入電壓,C、D錯誤。答案:A八市質(zhì)檢)如圖為某發(fā)電站電能輸送示意圖。已知發(fā)解析:若用戶電阻減小,則降壓變壓器輸出功率增大,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的輸出功率增大,選項(xiàng)A錯誤。若用戶電阻減小,降壓變壓器輸出功率增大,導(dǎo)致輸電線上電流增大,輸電線上損失電壓增大,輸電線上的功率損失增大,選項(xiàng)B錯誤。輸電線上損失電壓增大,降壓變壓器原線圈輸入電壓減小,由于降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變,降壓變壓器副線圈輸出電壓(即用戶得到的電壓)減小,選項(xiàng)C正確。根據(jù)題給發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變,升壓變壓器的原線圈輸入電壓不變。由于升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變,則輸電線上輸送電壓不變,選項(xiàng)D錯誤。答案:C[提能點(diǎn)·師生互動]
提能點(diǎn)(一)
高壓輸電的原理[典例]
(2017·襄陽模擬)一般發(fā)電機(jī)組輸出的電壓在
10
kV
左右,不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求。因此,要在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器,升壓到幾百千伏后再向遠(yuǎn)距離輸電。到達(dá)幾百千米甚至幾千千米之外的用電區(qū)之后,先經(jīng)“一次高壓變電站”、“二次變電站”降到10kV左右,再經(jīng)低壓變電站的降壓變壓器(可視為理想變壓器)降壓后供給某小區(qū)居民,已知供給居民的交流電
u=220 2sin
100πt(V),該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為
50∶1,則
(
)原線圈上的電壓為
11
000
2
V原線圈中電流的頻率是100
Hz原線圈使用的導(dǎo)線應(yīng)該比副線圈的粗
D.高壓輸電有利于減少輸電線路中的損耗[解析]
供給某小區(qū)居民的交流電
u=220 2sin
100πt(V),最大n1值為
220
2
V,故輸出電壓有效值為
220
V,根據(jù)變壓公式U1=
,U
n2
2解得輸入電壓
U1=50×200
V=11
000
V,選項(xiàng)
A
錯誤;由
u=220
2sin
100πt(V),解得頻率
f=50
Hz,選項(xiàng)
B
錯誤;根據(jù)變壓器輸入功I12率等于輸出功率,變壓器原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比,即I
=n2
1n
=50,副線圈中的電流大于原線圈中的電流,所以副線圈的導(dǎo)線1要比原線圈的導(dǎo)線粗,選項(xiàng)C
錯誤;在輸送電功率一定的情況下,根據(jù)公式P=UI,高壓輸電有利于減小輸電電流,輸電線上電功率損耗ΔP=I2r
也會減少,選項(xiàng)
D
正確。[答案]
D高壓輸電的分析方法輸電線上的功率損失ΔP=I2r,其中I為輸電電流,r為輸電線上電阻。輸電線路需要輸送的功率一定,根據(jù)P總=UI提高輸電電壓,可以減小輸電電流,這樣就減小了輸電線上的功率損失。[集訓(xùn)沖關(guān)]1.高壓輸電電壓為U,輸電線電阻為r,則下列說法正確的是(A.若發(fā)電機(jī)輸出功率不變,使輸出電壓變大,則輸電線損失功率變小)U2B.輸電線上損失的功率為
ΔP=
r
,故導(dǎo)線電阻越大,損失的功率越小UC.通過輸電線的電流為I=
r
,故輸電電壓越高,電流越大,損失的功率越大D.以上說法都不對UP22
2解析:ΔP=I
r=
r,ΔP
與
U
成反比,故
A
正確;選項(xiàng)B、C了輸送電壓U
和損失電壓ΔU,故B、C、D
錯誤。答案:A2.用一臺型號為AED6500S的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時安置區(qū)供電,發(fā)電機(jī)到安置區(qū)的距離是400m,輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60
型單股銅導(dǎo)線,該型號導(dǎo)線單位長度的電阻為2.5×10-4
Ω,安置區(qū)家用電器的總功率為44
kW,當(dāng)這些額定電壓為220
V的家用電器都正常工作時()型號AED6
500S輸出電壓范圍220~300
V最大輸出功率60kW.輸電線路中的電流為
20
A.發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為
300
V.在輸電線 損失的電功率為
8
kW.如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦式交變電流,則其輸出電壓最大值是300
V解析:當(dāng)這些額定電壓為
220
V
的家用電器都正常工作時,輸電線路P—4中的電流為
I=U=200
A,A
錯誤;導(dǎo)線電阻為
R=2.5×10
×400×2
Ω=0.2
Ω,則發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為
U
輸=U+I(xiàn)R=260
VB錯誤;在輸電線損失的電功率為P損=I2R=8
kW,C正確;如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦式交變電流,則其輸出電壓的最大值是
Um=
2U
輸≈368
V,D
錯誤。答案:C提能點(diǎn)(二)遠(yuǎn)距離輸電問題[典例]
(多選)(2017·
武昌區(qū)調(diào)研)
為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器
T1的原、副線圈匝數(shù)之比為
n1∶n2=1∶10,在
T1
的原線圈兩端接入一正弦交流電,輸電線的總電阻為
2r=2
Ω,降壓變壓器
T2
的原、副線圈匝數(shù)之比為n3∶n4=10∶1,若
T2
的用電設(shè)備兩端的電壓為
U4=200
V
且用電設(shè)備消耗的電功率為
10
kW,不考慮其他因素的影響,則
(
)A.T1
的副線圈兩端電壓的最大值為2
010
2
VB.T2的原線圈兩端的電壓為2
000
VC.輸電線上損失的電功率為50
WD.T1
的原線圈輸入的電功率為10.1
kW[解析]
因?yàn)橛秒娫O(shè)備消耗的電功率為
10
kW,T2
副線圈兩端的電壓P為U4=200
V,則流過
T2
副線圈的電流為
I4=U4=10×103200A=50
A,4I3
n4I
n由變壓器原、副線圈的電流與匝數(shù)的關(guān)系
=
,則3U3U3
4I
=5
A;由
=n3n42
3,所以
T
原線圈兩端的電壓為
U
=2
000
V,選項(xiàng)
B
正確;輸電線的電阻分得的電壓為U線=I32·
r=5×2
V=10
V,所以T1副線圈兩端的電壓為
U2=U3+U
線=(2
000+10)V=2
010
V,其最大值為
U2m=
2
010
2 V,選項(xiàng)A正確;輸電線上消耗的功率為P損=I322·
r=50
W,選項(xiàng)
C
正確;由能量守恒定律可知
T1
副線圈的輸出功率為
P
出=(10
000+50)W=10
050W,因此
T1原線圈的輸入功率為
10
050W,選項(xiàng)
D
錯誤。[答案]
ABC遠(yuǎn)距離輸電問題的“三二一”(1)理清三個回路。(2)抓住兩個聯(lián)系。①理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路1和回路2,由變壓器原理可得:線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間的U1
n1
I1
n2U
n
I
n2
2
2
11
2關(guān)系是
=
,
= ,P
=P
。②理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路2
和回路3,由變壓器原理可得:線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間的U3
n3
I3
n4U
n
I
n4
4
4
33
4關(guān)系是
=
,
= ,P
=P
。(3)掌握一個守恒:能量守恒關(guān)系式P2=P
損+P3。1.[集訓(xùn)沖關(guān)]為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是
U,用等效總電阻是
r
的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是
I1,其末端間的電壓為
U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流為I2。則
(
)A.用戶端的電壓為I1U1I2B.輸電線上的電壓降為
UC.理想變壓器的輸入功率為
I12rD.輸電線
損失的電功率為
I1U入
出1
1 2
2
2析:因?yàn)?/p>
P
=P
,所以
U
I
=U
I
,即
U
=U
I1
1I2,所以選項(xiàng)A確;輸電線上的電壓
U
線=U-U1,選項(xiàng)B
錯誤;理想變壓器輸入功率
P
入=I1U1,線 損失的電功率P損=I12r,選項(xiàng)C、均錯誤。案:A2.(2015·福建高考)如圖為
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