現(xiàn)代文閱讀Ⅰ把握共性之“新”打通應(yīng)考之“脈”第三章

交變電流第四節(jié)遠(yuǎn)距離輸電[學(xué)習(xí)目標(biāo)]

1．了解輸電線上的功率損耗與何種因素有關(guān)及降低功率損耗的措施．2．知道高壓輸電的原因；會(huì)利用變壓器的規(guī)律和能量守恒的觀點(diǎn)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電進(jìn)行定性分析和計(jì)算．3．了解高壓交流和高壓直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)．4．知道我國(guó)輸電技術(shù)的發(fā)展．必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備知識(shí)點(diǎn)一遠(yuǎn)距離輸電中的電功率和電壓損耗1．兩種損耗比較兩種損失主要原因大小表示減小辦法電功率損耗輸電線有電阻產(chǎn)生焦耳熱ΔP＝_____減小R_______電壓損耗輸電線電阻的電壓降ΔU＝____I2RIR減小I2．降低兩種損耗的途徑——高壓輸電輸送一定功率電能，輸電________，輸電線中電流越小，導(dǎo)線因發(fā)熱而損耗的電能_____，線路上電壓的損耗也_____．知識(shí)點(diǎn)二高壓交流輸電1．降低輸電損耗的途徑(1)減小輸電線的____：在輸電導(dǎo)線長(zhǎng)度一定的情況下，為減小____，應(yīng)當(dāng)選用電阻率小、________大的導(dǎo)線．(2)減小輸電導(dǎo)線中的____：在保證輸送功率不變的前提下，為了減小輸電____，可提高輸電____．電壓越高越少越少電阻電阻橫截面積電流電流電壓2．輸電線路遠(yuǎn)距離輸送電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)：如圖所示(輸出功率為P，輸出電壓為U)．

知識(shí)點(diǎn)三直流輸電1．采用高壓直流輸電的原因：當(dāng)交流輸電功率很大時(shí)，導(dǎo)線的____、____引起的電壓及電能損耗很大；同一電網(wǎng)供電的發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行，技術(shù)上也存在困難．2．高壓直流輸電系統(tǒng)的組成：主要由整流站、直流線路和逆變站三部分組成．電感電容3．高壓直流輸電系統(tǒng)的工作程序：交變電流升壓后輸送到______，把高壓交變電流變換成高壓________，經(jīng)由________線路輸送到用電地區(qū)后，______將高壓________變換成高壓交變電流，再經(jīng)降壓變壓器降壓．4．高壓直流輸電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1)不存在_____和_____引起的損耗．(2)節(jié)省材料，輸電桿塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小．(3)不需要考慮電網(wǎng)中的各發(fā)電機(jī)的同步運(yùn)行問(wèn)題．整流器直流電流高壓直流逆變器直流電流感抗容抗

×

√√√√2．近來(lái)進(jìn)行農(nóng)村電網(wǎng)改造，為減少遠(yuǎn)距離輸電的損耗而降低電費(fèi)價(jià)格，可采取的措施有(

)A．提高輸送功率B．減小輸電距離C．提高輸電的電壓D．減小輸電導(dǎo)線的橫截面積√C

[為減少遠(yuǎn)距離輸電的損耗，可以提高輸電的電壓，故C正確；提高輸送功率不能減少遠(yuǎn)距離輸電的損耗，減小輸電導(dǎo)線的長(zhǎng)度的方法不可取，減小輸電導(dǎo)線的橫截面積反而會(huì)增大損耗，故A、B、D錯(cuò)誤．]

√

關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成如圖所示的輸電線路，為什么在用電高峰期家中的白熾燈燈光較暗？怎樣才能減小導(dǎo)線上損耗的電壓和損耗的功率呢？提示：用電高峰期高壓輸電線和變壓器到家庭的輸電線中電流較大，有較大的電壓損失，因此加在白熾燈上的電壓變低，達(dá)不到額定功率，因此白熾燈燈光較暗；為減小導(dǎo)線上損失的電壓和功率可減小輸電線電阻，提高輸電電壓．

【典例1】

[鏈接教材P80例題]在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，要考慮盡量減少輸電線上的功率損耗．有一個(gè)小型發(fā)電站，輸送的電功率P＝500kW，當(dāng)使用U＝5kV的電壓輸電時(shí)，測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800kW·h．求：(1)輸電效率η和輸電線的總電阻r；(2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？[思路點(diǎn)撥]輸電線上損耗的功率為P損＝I2r，輸電功率P＝UI，要提高輸電效率，就要提高輸電電壓．

[答案]

(1)60%

20Ω

(2)22.4

kV

【教材原題P80例題】查史料可知，1882年珍珠街電站采用6臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，輸出總功率為661.5kW，電能輸送的最遠(yuǎn)距離為1.6km，給用戶提供110V的直流電壓，最多可滿足6000盞16W的愛(ài)迪生燈泡使用．(1)電流在輸電線路上損耗的功率占發(fā)電機(jī)輸出功率的百分比是多少？(2)估算直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓．(3)若將輸電距離增加一倍，還能否為6000盞16W的愛(ài)迪生燈泡正常使用？分析：繪制直流輸電電路，如圖3-4-2所示，再根據(jù)歐姆定律和功率計(jì)算公式進(jìn)行分析計(jì)算．

√

考點(diǎn)2高壓輸電線路的分析與計(jì)算1．遠(yuǎn)距離輸電電路圖

3．高壓輸電過(guò)程的幾個(gè)電壓的區(qū)別(1)輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2．(2)用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4．(3)損耗電壓①表示形式：輸電線始端電壓與末端電壓的差值，即ΔU＝U2－U3＝I2R線．②形成原因：輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過(guò)輸電線時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低．

[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．圖甲所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為50Ω．降壓變壓器右側(cè)部分為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小，電壓表V可以顯示加在報(bào)警器兩端的電壓(報(bào)警器未畫(huà)出)．未出現(xiàn)火警時(shí)，升壓變壓器的輸入功率為660kW．下列說(shuō)法正確的是(

)A．0.01s時(shí)刻，電壓表的示數(shù)是0B．未出現(xiàn)火警時(shí)，遠(yuǎn)距離輸電線路損耗的功率為45kWC．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表V的示數(shù)變大D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，輸電線上的電流變小√

學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)1．為了減少電能在輸電線路中的損耗，在輸送電功率一定時(shí)，遠(yuǎn)距離輸送電能通常采用(

)A．高電壓輸電B．低電壓輸電C．增大輸電電流D．增大輸電線電阻√A

[為了減小輸電線的損耗，當(dāng)輸送功率一定時(shí)，根據(jù)P＝UI知增大輸送電壓U可以減小流過(guò)線路的電流I，則根據(jù)線路損耗P損＝I2r可知線路損耗也會(huì)減小，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．]

√

3．特斯拉發(fā)明的交流輸電系統(tǒng)，擴(kuò)大了電能的普及范圍，大大加速了電力社會(huì)的到來(lái)．如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的原理示意圖，其中各個(gè)物理量已經(jīng)在圖中標(biāo)出，下列說(shuō)法正確的是(

)

A．變壓器線圈的匝數(shù)關(guān)系為n1>n2，n3<n4B．升壓變壓器可以提高輸電電壓，從而提高輸電功率C．輸電電路中的電流關(guān)系為I1>I線>I4D．輸送功率不變時(shí)，輸電電壓越高，輸電線上損耗的功率越小√

提示：回歸本節(jié)內(nèi)容，自我完成以下問(wèn)題：1．畫(huà)出高壓輸電線路．提示：2．變壓器存在的關(guān)系式是什么？升壓變壓器T1兩端降壓變壓器T2兩端

3．寫(xiě)出電壓損耗和功率損耗計(jì)算公式．題號(hào)135246879101112課時(shí)分層作業(yè)(十二)遠(yuǎn)距離輸電13

√題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

2．白鶴灘水電站，其發(fā)電量?jī)H次于三峽水電站，遠(yuǎn)距離輸電電路示意圖如圖所示，如果升壓變壓器與降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定，R表示輸電線電阻，則當(dāng)用戶功率增大時(shí)(

)A．A1示數(shù)減小，A2示數(shù)增大B．V1、V2示數(shù)都減小C．輸電線上的功率損失增大D．V1、A1示數(shù)的乘積等于V2、A2示數(shù)的乘積題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213C

[發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定，升壓變壓器的輸出電壓V1不變．當(dāng)用戶功率增大時(shí)，輸電線輸電功率增大，而V1不變，所以A1增大．輸電線電阻R不變，輸電線上的電壓損失增大，降壓變壓器的輸入電壓減小，用戶端的電壓V2減小，同時(shí)A2增大以支持用戶功率的增大，故A、B錯(cuò)誤．A1增大，輸電線電阻R不變，所以輸電線上的功率損失增大，故C正確．V1、A1示數(shù)的乘積表示升壓變壓器的輸出功率，V2、A2示數(shù)的乘積表示用戶端獲得的功率，二者數(shù)值不相等，其差值為輸電線的功率損失，故D錯(cuò)誤．]題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

√√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112134．如圖所示為模擬遠(yuǎn)距離輸電的電路圖，升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為1∶4，其原線圈兩端的電壓為12V；降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，其副線圈兩端的電壓為11.5V．遠(yuǎn)距離輸電線路的總阻值為1Ω，兩變壓器均視為理想變壓器．則升壓變壓器的輸入功率為(

)A．24W

B．48WC．92W D．96W√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題組二高壓交流輸電與高壓直流輸電5．(多選)高壓直流輸電與高壓交流輸電相比(

)A．高壓直流輸電不存在感抗和容抗引起的損耗B．高壓直流輸電所需的設(shè)備比高壓交流輸電所需的設(shè)備經(jīng)濟(jì)C．高壓直流輸電技術(shù)簡(jiǎn)單D．高壓直流輸電主要用于聯(lián)系非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)√√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213AD

[穩(wěn)定的直流輸電不存在感抗和容抗引起的損耗，A正確；高壓直流輸電技術(shù)的要求高，所需的換流設(shè)備制造難，價(jià)格高，B、C錯(cuò)誤；高壓直流輸電主要用于聯(lián)系非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)，D正確．]題號(hào)135246879101112√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112136．下列關(guān)于高壓直流輸電的說(shuō)法，正確的是(

)A．高壓直流電可以經(jīng)過(guò)變壓器提升電壓后進(jìn)行輸送B．在輸送過(guò)程中直流輸電不考慮輸電線的電感對(duì)電流的影響C．在輸送過(guò)程中直流輸電不考慮輸電線的電阻對(duì)電流的影響D．直流輸電，用戶可以直接得到直流電題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213B

[現(xiàn)代的直流輸電，只有輸電這個(gè)環(huán)節(jié)使用高壓直流，發(fā)電、用電及升、降電壓仍然是交流，D錯(cuò)誤；變壓器只能對(duì)交流起作用，對(duì)直流不起作用，A錯(cuò)誤；在輸電功率大、輸電導(dǎo)線橫截面積大的情況下，對(duì)交流來(lái)說(shuō)，感抗會(huì)超過(guò)電阻，但電感對(duì)直流就不會(huì)有影響，當(dāng)然電阻對(duì)直流和交流是同樣有影響的，B正確，C錯(cuò)誤．]題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112138．如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P＝100kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1＝250V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線＝8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220V．已知輸電線上損失的功率P線＝5kW，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是(

)A．發(fā)電機(jī)輸出的電流I1＝40AB．輸電線上的電流I線＝625AC．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D．用戶得到的電流I4＝455A√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

9．一座小型水電站通過(guò)理想升壓變壓器和理想降壓變壓器向較遠(yuǎn)處的用戶輸送電能，如圖所示．已知發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1＝480V，輸出功率P＝20kW；用戶處的電壓U4＝220V，消耗的功率P用＝19.50kW，輸送導(dǎo)線總電阻R＝20Ω，其余線路電阻不計(jì)，求：(1)輸送電流I2；(2)升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比．題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

[答案]

(1)5A

(2)3∶25題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)1352468791011121311．某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1＝250V，輸出功率為500kW．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5Ω，其余線路電阻不計(jì)，用戶端電壓U4＝220V，功率為88kW，所有變壓器均為理想變壓器．下列說(shuō)法正確的是(

)A．發(fā)電機(jī)的輸出電流為368AB．輸電線上損失的功率為4.8kWC．輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kWD．升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶44√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

[答案]

(1)100∶1

(2)3.2×105

kW·h題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879