《遠(yuǎn)距離輸電》知識(shí)清單

《遠(yuǎn)距離輸電》知識(shí)清單一、遠(yuǎn)距離輸電的需求1、當(dāng)發(fā)電廠發(fā)電后，要把電能輸送到很遠(yuǎn)的地方，這就需要遠(yuǎn)距離輸電。2、舉例來(lái)說(shuō)，如果發(fā)電廠在山區(qū)，而用電的城市在幾百千米外的平原，電能就需要長(zhǎng)途跋涉到達(dá)城市。二、輸電線上的功率損失1、功率損失的原因輸電線上有電阻，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，根據(jù)焦耳定律，就會(huì)有電能轉(zhuǎn)化為熱能而損失掉。焦耳定律表達(dá)式為：＄Q＝I^｛2}Rt$，在這里就表示輸電線上產(chǎn)生的熱量（也就是電能的損失），＄I$是輸電線上的電流，＄R$是輸電線路的電阻，＄t$是時(shí)間。重點(diǎn)：輸電線上的功率損失是我們要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，它和電流、電阻、時(shí)間都有關(guān)系，其中電流的影響很大，因?yàn)楣β蕮p失$P_{損}＝I^｛2}R$，電流越大，功率損失越大。2、減小功率損失的方法減小電流：根據(jù)$P＝UI$（這里$P$是輸送的功率，＄U$是輸電電壓，＄I$是輸電電流），在輸送功率一定的情況下，要減小電流就得提高輸電電壓。這就好比要把一定量的水送到遠(yuǎn)處，水管細(xì)一點(diǎn)（電流?。菈毫Υ笠稽c(diǎn)（電壓高），也能送過(guò)去。減小電阻：可以通過(guò)選用電阻率小的材料做輸電線，或者增大輸電線的橫截面積來(lái)減小電阻。不過(guò)增大橫截面積成本會(huì)增加，所以提高電壓是更常用的方法。三、遠(yuǎn)距離輸電的基本原理1、發(fā)電站輸出功率為$P$，電壓為$U_{1}＄，通過(guò)升壓變壓器將電壓升高到$U_{2}＄，根據(jù)變壓器原理$＼frac{U_{1}｝｛U_{2}｝＝＼frac{n_{1}｝｛n_{2}｝＄（＄n_{1}＄和$n_{2}＄分別是變壓器原副線圈的匝數(shù)），這樣輸電電流$I_{2}＝＼frac{P}｛U_{2}｝＄就會(huì)減小。2、輸電線上有電阻$R$，功率損失$P_{損}＝I_{2}＾｛2}R$，到了用電端再通過(guò)降壓變壓器把電壓降下來(lái)供用戶使用，降壓變壓器的原理同樣是$＼frac{U_{3}｝｛U_{4}｝＝＼frac{n_{3}｝｛n_{4}｝＄，把高電壓$U_{3}＄降為適合用戶使用的電壓$U_{4}＄。四、實(shí)際遠(yuǎn)距離輸電的線路結(jié)構(gòu)1、從發(fā)電站開(kāi)始，有升壓變壓器，然后是長(zhǎng)長(zhǎng)的輸電線路，中間可能還有一些變電站進(jìn)行電壓的調(diào)整，最后是降壓變壓器到達(dá)用戶端。2、就像一個(gè)接力賽，升壓變壓器先把電壓升高，輸電線路把電送出去，中間變電站接力保證電能的穩(wěn)定傳輸，降壓變壓器最后把電壓調(diào)整到合適大小給用戶。五、習(xí)題1、某發(fā)電站輸出功率為$100000$瓦，輸電電壓為$1000$伏特，輸電線路電阻為$10$歐姆，求輸電線上的功率損失是多少？＿_(dá)__________2、已知發(fā)電站輸出功率$P＝50000$瓦，若要使輸電線上功率損失不超過(guò)輸出功率的$5\％＄，輸電電壓至少為多少？假設(shè)輸電線路電阻為$5$歐姆。＿_(dá)__________答案：1、首先根據(jù)$P＝UI$求出輸電電流$I=＼frac{P}｛U}＝＼frac{100000}｛1000}＝100$安，再根據(jù)$P_{損}＝I^｛2}R$，可得$P_{損}＝100^｛2}＼times10＝100000$瓦。2、設(shè)輸電電壓為$U$，輸電電流$I=＼frac{P}｛U}＄，已知$P_{損}＼leq0.05P$，＄P_{損}＝I^｛2}R＝（＼frac{P}｛U}）＾｛2}R$，即$