物理選修高壓輸電課件

一、變壓器的構(gòu)造：

由閉合鐵芯和繞在閉合鐵芯上的原,副線圈組成?；蚍Q初級、次級線圈。

二、電路符號圖：

三、變壓器的作用：

升高或降低交流電壓，且

四、變壓器的工作原理：互感。n1n2n1n2無鐵芯有鐵芯知識回顧一、變壓器的構(gòu)造：

由閉合鐵芯和繞在閉合鐵芯上的新課導(dǎo)入火力發(fā)電站火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核心）、汽水系統(tǒng)（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、電氣系統(tǒng)（以汽輪發(fā)電機、主變壓器等為主）、控制系統(tǒng)等組成。前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；電氣系統(tǒng)實現(xiàn)由熱能、機械能到電能的轉(zhuǎn)變；控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟運行。新課導(dǎo)入火力發(fā)電站火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核湖北火力發(fā)電廠貴溪火力發(fā)電廠重慶火力發(fā)電廠山東黃臺火力發(fā)電廠湖北火力發(fā)電廠貴溪火力發(fā)電廠重慶火力發(fā)電廠山東黃臺火力發(fā)電廠水力發(fā)電站水力發(fā)電在某種意義上講是水的勢能變成機械能，又變成電能的轉(zhuǎn)換過程。因水力發(fā)電廠所發(fā)出的電力其電壓低，要輸送到遠距離的用戶，必須將電壓經(jīng)過變壓器提高后，再由架空輸電路輸送到用戶集中區(qū)的變電所，再次降低為適合於家庭用戶、工廠之用電設(shè)備之電壓，并由配電線輸電到各工廠及家庭用戶。水力發(fā)電站水力發(fā)電在某種意義上講是水的勢能變成機械能，又三峽水電站萬安水電站三峽水電站萬安水電站風(fēng)力發(fā)電站

風(fēng)力發(fā)電機在1年中只有40％的生產(chǎn)能力可提供可靠的輸出。由于自然風(fēng)的間歇性，實際發(fā)電能力是受制于風(fēng)能無常行為的安裝容量的0％～100％不等。就幾個風(fēng)場而言，風(fēng)速模式的地方性差異一般可以提供一些發(fā)電能力。雖然風(fēng)力發(fā)電站安裝容量的成本在降低，并與現(xiàn)在的燃煤發(fā)電相近（以元/兆瓦為單位），但其真正安全發(fā)電容量的成本是非常高的。風(fēng)力發(fā)電站風(fēng)力發(fā)電機在1年中只有40％的生產(chǎn)能力可提供可新疆風(fēng)力發(fā)電廠達坂城風(fēng)力發(fā)電廠新疆風(fēng)力發(fā)電廠達坂城風(fēng)力發(fā)電廠潮汐發(fā)電站地?zé)岚l(fā)電站核能發(fā)電垃圾焚燒發(fā)電站太陽能發(fā)電潮汐發(fā)電站地?zé)岚l(fā)電站核垃圾焚燒發(fā)電站太

火力發(fā)電廠通常建在煤炭產(chǎn)地，水力發(fā)電廠則建在水力資源豐富的地方；但是電力用戶可能在幾百千米甚至幾千千米之外，這就有輸電的問題。輸電時，導(dǎo)線上會有電能損失，損失的電能主要是由嗲牛的熱效應(yīng)引起的。怎樣才能減少這種損失呢？讓我們共同走入今天的學(xué)習(xí)！火力發(fā)電廠通常建在煤炭產(chǎn)地，水力發(fā)電廠則建在水力資源豐富３.５高壓輸電３.５高壓輸電教學(xué)目標(biāo)知識與能力

1．知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點之一。知道輸電的過程。了解遠距離輸電的原理。

2．理解各個物理量的概念及相互關(guān)系。

3．知道什么是輸電導(dǎo)線上的功率和電壓損失和如何減少功率和電壓損失。

4．理解為什么遠距離輸電要用高壓。教學(xué)目標(biāo)知識與能力

1．知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)過程與方法

1．培養(yǎng)學(xué)生的閱讀和自學(xué)能力。

2．通過例題板演使學(xué)生學(xué)會規(guī)范解題及解題后的思考。

3．通過遠距離輸電原理分析，具體計算及實驗驗證的過程，使學(xué)生學(xué)會分析解決實際問題的兩種基本方法：理論分析、計算和實驗。

情感態(tài)度與價值觀

通過對我國遠距離輸電掛圖展示，結(jié)合我國行政村村村通電報導(dǎo)及個別違法分子偷盜電線造成嚴(yán)重后果的現(xiàn)象的介紹，教育學(xué)生愛護公共設(shè)施，做一個合格公民。過程與方法

1．培養(yǎng)學(xué)生的閱讀和自學(xué)能力。

2．通過教學(xué)重難點重點

培養(yǎng)學(xué)生把物理規(guī)律應(yīng)用于實際的能力和用公式分析實際問題的能力。難點

1．高壓輸電的原理。

2．怎樣減少電能輸送時的損失。教學(xué)重難點重點

培養(yǎng)學(xué)生把物理規(guī)律應(yīng)用于實際的能力和本章導(dǎo)航一．降低導(dǎo)線電阻二．降低輸電電流三．電網(wǎng)供電本章導(dǎo)航一．降低導(dǎo)線電阻高壓輸電世界等級最高高壓輸電工程重慶開工高壓輸電世界等級最高高壓輸電工程重慶開工發(fā)電站發(fā)出的電能是怎樣輸送到遠方的呢？

如：葛洲壩電站發(fā)出的電是怎樣輸?shù)轿錆h、上海等地的呢？通過電線輸送發(fā)電站發(fā)出的電能是怎樣輸送到遠方的呢？

如：葛洲壩電

存在的問題：由于導(dǎo)線上有電阻，所以輸電時，在導(dǎo)線上就引起電流的熱效應(yīng)，從而導(dǎo)致電能的損失。存在的問題：由于導(dǎo)線上有電阻，所以輸電時，在導(dǎo)遠距離輸電

1．面臨的問題電流流過輸電導(dǎo)線時，由于電流的熱效應(yīng)，必然有一部分電能轉(zhuǎn)化成熱而損失掉。

2．發(fā)熱損失電能的計算：P損=I2R

3．減小輸電線上電能損失的辦法：

由熱功率計算公式可看出

（1）減小輸電線的電阻;

（2)減小輸送的電流；

（3）縮短通電時間（行不通）。遠距離輸電

1．面臨的問題電流流過輸電導(dǎo)線時，由于電流的一．降低導(dǎo)線電阻一．降低導(dǎo)線電阻分析討論：如何減小導(dǎo)線電阻？R=ρ．l/s在導(dǎo)線長度一定的情況下，要使導(dǎo)線的電阻小些，應(yīng)該盡量采用導(dǎo)電性能好的材料做導(dǎo)線。還應(yīng)該使導(dǎo)線粗一些。但是如果導(dǎo)線太粗，不僅要消耗大量金屬材料，而且會給架線工作增加困難。分析討論：如何減小導(dǎo)線電阻？R=ρ．l/s在導(dǎo)線長度一定

實際上：多股絞線擰成的，中心是鋼線，它的機械強度大，不易拉斷；鋼線周圍是鋁線，不僅導(dǎo)電性能好，而且密度小，使輸電線不致太重。高壓絞線的截圖實際上：多股絞線擰成的，中心是鋼線，它的機械強度大，不易二．降低輸電電流二．降低輸電電流分析討論：

如何減小導(dǎo)線中的電流？注：發(fā)電機輸出功率是一定的I=P/U由此可見：

增大輸電線路中的電壓可以有效的減小輸電線路中的電流。分析討論：

如何減小導(dǎo)線中的電流？注：發(fā)電機輸出功率是一定此時電路中電能的損失就為：W損=Q=I2Rt=（P2/U2）Ｒt損失的功率：P損=I2R=（P2/U2）R此時電路中電能的損失就為：W損=Q=I2Rt=（P2/U2）探究為什么一定要用高電壓輸電？

下面，我們以一個實際問題為例，探討高壓輸電的意義。

一臺發(fā)電機，輸出的功率為1000kW，所用輸電導(dǎo)線的電阻式10Ω。當(dāng)發(fā)電機接到輸電線路的電壓分別為5kV、50kV時，分別計算：

1．導(dǎo)線上的電流；

2．在導(dǎo)線上損失的熱功率。探究為什么一定要用高電壓輸電？下面，我們以一個實際問題為【1】當(dāng)U=5KV時，由P=UI

得I=P/U=1000×103/5000=200A

當(dāng)U=50KV時，由P=UI得I=P/U=1000×103/5000=20A【2】當(dāng)U=5KV時，由P=I2R

得P=（200）2×10=400KW

當(dāng)U=50KV時，由P=UI

得P=（20）2×10=4KW解析：【1】當(dāng)U=5KV時，由P=UI

得I=P/U=1思考：是不是輸電電壓越高越好？為什么？不是。電壓過高，會增加絕緣有困難，因而架線的費用增加，輸電線路還容易向大氣放電，增加電能的損失。要綜合考慮，選擇合適的輸電電壓。

若輸電電壓提高100倍，則輸送過程中損失的功率變?yōu)樵瓉淼?/1002倍。思考：是不是輸電電壓越高越好？為什么？不是。電壓過高，會我國遠距離輸電采用110KV、220KV、330KV的電壓，少數(shù)線路已經(jīng)采用550KV一般大型發(fā)電機組發(fā)電電壓是10KV左右，要先升到110KV、220KV、330KV或550KV后經(jīng)高壓架空線送出。到了用電區(qū)，又要遂級把電壓降下來。注意：我國遠距離輸電采用110KV、220KV、330KV的電U1U2U3

U4發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線路降壓變壓器

用電單位

輸電示意圖U1U2U3U4發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線路降壓變壓器輸送距離送電電壓送電方式100KW以下幾百米以內(nèi)220V低壓送電幾千千瓦～幾萬千瓦幾十千米～上百千米35kv或者110kv高壓送電10萬千瓦以上幾百千米以上220kv或更高超高壓送電輸送功率實際采用的幾種輸電方式輸送距離送電電壓送電方式100KW以下幾百米以內(nèi)220V低壓三．電網(wǎng)供電三．電網(wǎng)供電

1．將多個電廠發(fā)的電通過輸電線、電站連接起來，形成全國性或地區(qū)性輸電網(wǎng)絡(luò)，這就是電網(wǎng)。

2．現(xiàn)在，有的還與外國聯(lián)網(wǎng)，形成國際化的電網(wǎng)。3．優(yōu)點：

（1）減少發(fā)電設(shè)施的重復(fù)建設(shè)，降低運輸成本

（2）可保證發(fā)電和供電的安全可靠，方便調(diào)整供需平衡使電力供應(yīng)更加可靠、質(zhì)量更高。電網(wǎng)供電1．將多個電廠發(fā)的電通過輸電線、電站連接起來，形成全國性一、輸電導(dǎo)線發(fā)熱損失電能的計算：P損=I2R

二、減少輸電導(dǎo)線發(fā)熱損失電能的方法：

減小輸電線的R和I

三、減小輸電線的電阻的方法：

1、選用電阻率小的金屬作導(dǎo)線材料

2、增大導(dǎo)線的橫截面

3、綜合：多股絞線——鋼芯鋁線

四、減小輸電線的電流方法——提高輸電電壓

P輸=ＵＩ

五、高壓輸電全過程；示意圖和有關(guān)計算

六、電網(wǎng)供電：

網(wǎng)絡(luò)化，國際化。經(jīng)濟、可靠、質(zhì)量高課堂小結(jié)一、輸電導(dǎo)線發(fā)熱損失電能的計算：P損=I2R

二、減少輸電導(dǎo)課堂練習(xí)

1．利用超導(dǎo)材料可實現(xiàn)無損耗輸電，現(xiàn)有一直流電路，輸電總電阻為0.4Ω，它提供給用電器的電功率為40kw，電壓為800V，若用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜代替原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為（）AA．1kwB．1.6×103kw

C．1.6kwD．10kw課堂練習(xí)1．利用超導(dǎo)材料可實現(xiàn)無損耗輸電，現(xiàn)有一直流電路教材習(xí)題答案1．答：在輸送一定功率的電能時，所用電壓越高，導(dǎo)線中的電流越小。由焦耳定律可知，輸電導(dǎo)線上的能量損失跟導(dǎo)線中電流大小的平方成正比?？梢姴捎酶邏狠旊?，可以大大減少電能輸送過程中的損失。

2．答：一個電廠的發(fā)電機啟動后，送出的電能時恒定的。一批用電戶消耗的電能是不穩(wěn)定的，供需之間的矛盾常常發(fā)生。

3．略。

4．略。教材習(xí)題答案1．答：在輸送一定功率的電能時，所再見再見一、變壓器的構(gòu)造：

由閉合鐵芯和繞在閉合鐵芯上的原,副線圈組成?；蚍Q初級、次級線圈。

二、電路符號圖：

三、變壓器的作用：

升高或降低交流電壓，且

四、變壓器的工作原理：互感。n1n2n1n2無鐵芯有鐵芯知識回顧一、變壓器的構(gòu)造：

由閉合鐵芯和繞在閉合鐵芯上的新課導(dǎo)入火力發(fā)電站火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核心）、汽水系統(tǒng)（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、電氣系統(tǒng)（以汽輪發(fā)電機、主變壓器等為主）、控制系統(tǒng)等組成。前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；電氣系統(tǒng)實現(xiàn)由熱能、機械能到電能的轉(zhuǎn)變；控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟運行。新課導(dǎo)入火力發(fā)電站火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核湖北火力發(fā)電廠貴溪火力發(fā)電廠重慶火力發(fā)電廠山東黃臺火力發(fā)電廠湖北火力發(fā)電廠貴溪火力發(fā)電廠重慶火力發(fā)電廠山東黃臺火力發(fā)電廠水力發(fā)電站水力發(fā)電在某種意義上講是水的勢能變成機械能，又變成電能的轉(zhuǎn)換過程。因水力發(fā)電廠所發(fā)出的電力其電壓低，要輸送到遠距離的用戶，必須將電壓經(jīng)過變壓器提高后，再由架空輸電路輸送到用戶集中區(qū)的變電所，再次降低為適合於家庭用戶、工廠之用電設(shè)備之電壓，并由配電線輸電到各工廠及家庭用戶。水力發(fā)電站水力發(fā)電在某種意義上講是水的勢能變成機械能，又三峽水電站萬安水電站三峽水電站萬安水電站風(fēng)力發(fā)電站

風(fēng)力發(fā)電機在1年中只有40％的生產(chǎn)能力可提供可靠的輸出。由于自然風(fēng)的間歇性，實際發(fā)電能力是受制于風(fēng)能無常行為的安裝容量的0％～100％不等。就幾個風(fēng)場而言，風(fēng)速模式的地方性差異一般可以提供一些發(fā)電能力。雖然風(fēng)力發(fā)電站安裝容量的成本在降低，并與現(xiàn)在的燃煤發(fā)電相近（以元/兆瓦為單位），但其真正安全發(fā)電容量的成本是非常高的。風(fēng)力發(fā)電站風(fēng)力發(fā)電機在1年中只有40％的生產(chǎn)能力可提供可新疆風(fēng)力發(fā)電廠達坂城風(fēng)力發(fā)電廠新疆風(fēng)力發(fā)電廠達坂城風(fēng)力發(fā)電廠潮汐發(fā)電站地?zé)岚l(fā)電站核能發(fā)電垃圾焚燒發(fā)電站太陽能發(fā)電潮汐發(fā)電站地?zé)岚l(fā)電站核垃圾焚燒發(fā)電站太

火力發(fā)電廠通常建在煤炭產(chǎn)地，水力發(fā)電廠則建在水力資源豐富的地方；但是電力用戶可能在幾百千米甚至幾千千米之外，這就有輸電的問題。輸電時，導(dǎo)線上會有電能損失，損失的電能主要是由嗲牛的熱效應(yīng)引起的。怎樣才能減少這種損失呢？讓我們共同走入今天的學(xué)習(xí)！火力發(fā)電廠通常建在煤炭產(chǎn)地，水力發(fā)電廠則建在水力資源豐富３.５高壓輸電３.５高壓輸電教學(xué)目標(biāo)知識與能力

1．知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點之一。知道輸電的過程。了解遠距離輸電的原理。

2．理解各個物理量的概念及相互關(guān)系。

3．知道什么是輸電導(dǎo)線上的功率和電壓損失和如何減少功率和電壓損失。

4．理解為什么遠距離輸電要用高壓。教學(xué)目標(biāo)知識與能力

1．知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)過程與方法

1．培養(yǎng)學(xué)生的閱讀和自學(xué)能力。

2．通過例題板演使學(xué)生學(xué)會規(guī)范解題及解題后的思考。

3．通過遠距離輸電原理分析，具體計算及實驗驗證的過程，使學(xué)生學(xué)會分析解決實際問題的兩種基本方法：理論分析、計算和實驗。

情感態(tài)度與價值觀

通過對我國遠距離輸電掛圖展示，結(jié)合我國行政村村村通電報導(dǎo)及個別違法分子偷盜電線造成嚴(yán)重后果的現(xiàn)象的介紹，教育學(xué)生愛護公共設(shè)施，做一個合格公民。過程與方法

1．培養(yǎng)學(xué)生的閱讀和自學(xué)能力。

2．通過教學(xué)重難點重點

培養(yǎng)學(xué)生把物理規(guī)律應(yīng)用于實際的能力和用公式分析實際問題的能力。難點

1．高壓輸電的原理。

2．怎樣減少電能輸送時的損失。教學(xué)重難點重點

培養(yǎng)學(xué)生把物理規(guī)律應(yīng)用于實際的能力和本章導(dǎo)航一．降低導(dǎo)線電阻二．降低輸電電流三．電網(wǎng)供電本章導(dǎo)航一．降低導(dǎo)線電阻高壓輸電世界等級最高高壓輸電工程重慶開工高壓輸電世界等級最高高壓輸電工程重慶開工發(fā)電站發(fā)出的電能是怎樣輸送到遠方的呢？

如：葛洲壩電站發(fā)出的電是怎樣輸?shù)轿錆h、上海等地的呢？通過電線輸送發(fā)電站發(fā)出的電能是怎樣輸送到遠方的呢？

如：葛洲壩電

存在的問題：由于導(dǎo)線上有電阻，所以輸電時，在導(dǎo)線上就引起電流的熱效應(yīng)，從而導(dǎo)致電能的損失。存在的問題：由于導(dǎo)線上有電阻，所以輸電時，在導(dǎo)遠距離輸電

1．面臨的問題電流流過輸電導(dǎo)線時，由于電流的熱效應(yīng)，必然有一部分電能轉(zhuǎn)化成熱而損失掉。

2．發(fā)熱損失電能的計算：P損=I2R

3．減小輸電線上電能損失的辦法：

由熱功率計算公式可看出

（1）減小輸電線的電阻;

（2)減小輸送的電流；

（3）縮短通電時間（行不通）。遠距離輸電

1．面臨的問題電流流過輸電導(dǎo)線時，由于電流的一．降低導(dǎo)線電阻一．降低導(dǎo)線電阻分析討論：如何減小導(dǎo)線電阻？R=ρ．l/s在導(dǎo)線長度一定的情況下，要使導(dǎo)線的電阻小些，應(yīng)該盡量采用導(dǎo)電性能好的材料做導(dǎo)線。還應(yīng)該使導(dǎo)線粗一些。但是如果導(dǎo)線太粗，不僅要消耗大量金屬材料，而且會給架線工作增加困難。分析討論：如何減小導(dǎo)線電阻？R=ρ．l/s在導(dǎo)線長度一定

實際上：多股絞線擰成的，中心是鋼線，它的機械強度大，不易拉斷；鋼線周圍是鋁線，不僅導(dǎo)電性能好，而且密度小，使輸電線不致太重。高壓絞線的截圖實際上：多股絞線擰成的，中心是鋼線，它的機械強度大，不易二．降低輸電電流二．降低輸電電流分析討論：

如何減小導(dǎo)線中的電流？注：發(fā)電機輸出功率是一定的I=P/U由此可見：

增大輸電線路中的電壓可以有效的減小輸電線路中的電流。分析討論：

如何減小導(dǎo)線中的電流？注：發(fā)電機輸出功率是一定此時電路中電能的損失就為：W損=Q=I2Rt=（P2/U2）Ｒt損失的功率：P損=I2R=（P2/U2）R此時電路中電能的損失就為：W損=Q=I2Rt=（P2/U2）探究為什么一定要用高電壓輸電？

下面，我們以一個實際問題為例，探討高壓輸電的意義。

一臺發(fā)電機，輸出的功率為1000kW，所用輸電導(dǎo)線的電阻式10Ω。當(dāng)發(fā)電機接到輸電線路的電壓分別為5kV、50kV時，分別計算：

1．導(dǎo)線上的電流；

2．在導(dǎo)線上損失的熱功率。探究為什么一定要用高電壓輸電？下面，我們以一個實際問題為【1】當(dāng)U=5KV時，由P=UI

得I=P/U=1000×103/5000=200A

當(dāng)U=50KV時，由P=UI得I=P/U=1000×103/5000=20A【2】當(dāng)U=5KV時，由P=I2R

得P=（200）2×10=400KW

當(dāng)U=50KV時，由P=UI

得P=（20）2×10=4KW解析：【1】當(dāng)U=5KV時，由P=UI

得I=P/U=1思考：是不是輸電電壓越高越好？為什么？不是。電壓過高，會增加絕緣有困難，因而架線的費用增加，輸電線路還容易向大氣放電，增加電能的損失。要綜合考慮，選擇合適的輸電電壓。

若輸電電壓提高100倍，則輸送過程中損失的功率變?yōu)樵瓉淼?/1002倍。思考：是不是輸電電壓越高越好？為什么？不是。電壓過高，會我國遠距離輸電采用110KV、220KV、330KV的電壓，少數(shù)線路已經(jīng)采用550KV一般大型發(fā)電機組發(fā)電電壓是10KV左右，要先升到110KV、220KV、330KV或550KV后經(jīng)高壓架空線送出。到了用電區(qū)，又要遂級把電壓降下來。注意：我國遠距離輸電采用110KV、220KV、330KV的電U1U2U3

U4發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線路降壓變壓器

用電單位

輸電示意圖U1U2U3U4發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線路降壓變壓器輸送距離送電電壓送電方式100KW以下幾百米以內(nèi)220V低壓送電幾千千瓦～幾萬千瓦幾十千米～上百千米35kv或者110kv高壓送電10萬千瓦以上幾百千米以上220kv或更高超高壓送電輸送功率實際采用的幾種輸電方式輸送距離送電電壓送電方式100KW以下幾百米以內(nèi)220V低壓三．