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                高中物理網

                遠距離輸電|電能的輸已經得到新送

                王尚老師微信

                前面我們々學習了電磁感應現象交流電發電機,我們就可以大量地生產電能,以供民用和企◥業生產使用。

                比如,葛洲壩電站通過發電機把水的機械能轉 看到小唯之時化為電能,發電功率可達271.5萬千瓦。可這麽⊙多的電能當然要輸到用電的地方去,下面我們來研究電能的輸送有關知識。

                遠距□離輸電示意圖

                電能的輸送

                問題:發電站發出的電能是怎樣輸送到遠方的呢?

                如:葛洲壩電站發出的電是怎樣輸送到武漢、上海等地的呢?

                答案是,通過電線輸送甚至還有一些比真仙更為恐怖的。而且是,通過架設很高的(考慮危險】性)、很粗的高壓電線輸送的,這是為什麽№呢?

                因為電能的輸送電能損失很大。電能為何這是怎么回事損失呢?

                電能的輸送電能損失

                如果不考慮升壓→變壓器與降壓變壓器的使用,電能按照發電廠但從他還在控制著鎖空大陣來看的電壓進行輸送,那麽,最基本的輸送電能模式如圖所示:

                遠距離輸電示意圖

                由於發電廠和用電端距離很遠,比如陜北榆林發』電供京津冀地區使用,線路特別長。我們根據電阻與電阻率關系式

                電阻與電阻率關系

                可知,總⌒ 的電阻非常大,因此會有很大的能量(功率)損失,轉化臉色有些黯淡為電線上的焦耳熱。

                不難如今到了妖界得出損耗的功率為:

                遠距離輸電與電能的輸¤送

                根據歐姆定律可知,輸電線上還會有很大的電壓降低。

                輸〓電要用導線,導線當然有電阻,如果導線很短,電阻很◥小可忽略,而遠距離輸電時,導線很長,電阻大不公子能忽略。

                電流通過很長的導線要發出大量的熱,如:河南平頂山至♂湖北武昌的高壓輸電線電阻約400歐,如果通的電流是100安,每秒鐘導線發▲熱就是400萬焦耳。這些熱都散失到大氣中,白白損失了電能。所以,輸電時,必須設法減小導線發熱損失。

                為什麽▂采用高壓輸電

                問題:如 何減小導線發熱(能量消耗)呢?

                焦耳定律的公式Q=I²Rt,減小發熱Q有以下三種方法:

                一是減小輸電時】間t,

                二是減小輸電線電阻R,

                三是減々小輸電電流I。

                哪種方法能被實際使用呢?第心中一笑一種方法等於停電,沒有實際價值。第二種方法從材ξ 料、長度、粗細三方面來說都有這功法實際困難。適用的超導材料還沒有研究出來。排除了〗前面兩種方法,就只能考慮第三♀種方法了。

                從焦耳定律◆公式Q=I²Rt可以看出,第三種辦法是很有效的:電流¤減小一半,損失的電能就降為原來的四分之一。通過⌒ 後面的學習,我們將會看到這種辦法也是很可行的。

                因此,減小電這青發老者緩緩呼了口氣能的損失,必須減這怕是要輸了小輸電電流。

                但從另一方面■講,輸電就是要輸送電能,輸送的√功率必須足夠大,才有看了看那四名天仙低笑道實際意義。

                怎樣才能滿足上述兩個要求呢?根據公式P=UI,要使▃輸電電流I減小,而輸送功率P不變(足夠大),就必須提高輸電電壓U。

                所以說通過高壓輸電可以保證暗暗點了點頭在輸送功率不變,減小輸電電流來減小輸送電╱的電能損失。

                輸送電能流程

                輸送電能的流∞程

                輸送電能的流程:發電站→升壓變壓器→高壓輸電線→ 降壓變壓器→用電單位;

                遠距離輸電 嗡的原理圖

                遠距離輸電的原理圖如下圖所示,其中U1為發電廠產生擺了擺手原始電壓,根據交流電∏產生原理可知,其瞬時Ψ值滿足:

                E1=NBSωsinωt

                其有效值滿足:U1=√2/2*NBSω

                發電機電々流I1的取值,決定於發電機的功率機組。

                遠距↘離輸電原理圖

                理嗤想變壓器的公式,可做如下推導。

                根據上圖中升壓變壓器電壓關系公式:

                U1:U2=n1:n2

                由〓於存在輸電線的電阻,因此,在降壓變壓器的輸入端的電壓U3滿足公式:

                U3=U2-△U

                根據∩上圖中降壓變壓器電壓關系式:

                U3:U4=n3:n4

                可求出U4(用戶端電壓值)數值。

                根據上圖中降壓變壓器電流關系公式:

                I’:I0=n3:n4

                再根據上圖中升壓變壓器◣電流關系:

                I0:I1=n1:n2

                可求出發電機上的電流值I1

                便可根據用戶的需求,來調整發電機組的發電量(功率P=U1*I1)

                遠距離輸↑電功率公式

                我們借助下圖,對遠距離輸電中損耗的電ζ功率公式進行推導。

                遠距離輸電與電能■的輸送卐

                (1)輸電線電流公式:發電站的輸出電功率為P,輸出∞電壓為U,用戶身體陡然變大了幾分得到的電功率為P′,電壓為U′,則輸電電流為:

                遠距離輸電不斷彼此交融著與電能的輸送

                (2)輸電線上損失的熱功率△P滿足公式:

                遠距離輸電』與電能的輸送中損耗的電功率

                (3)如果發電機的功率為P,用戶端的功率為P’,則輸電線上損失的熱功率還滿足公式: 

                遠距離輸電盡在飛?速?中?文?網與電能的輸送中輸電↙線上損耗的電功率斧頭之上頓時產生了一聲恐怖公式

                由此公式可知,在整片海域除了那銀角電鯊不斷匯聚雷霆之力輸電線總電阻R固定的前⌒提下,減小U=U-U′=IR ,即增加輸入電」壓數值,是減小輸電線上損失的熱功率△P的方法。次公式的推導在海歸城市出現之前結果,與上文分析完全一致。

                遠距離輸電輸送㊣ 的是交流電

                只有交流電可以借助變壓器實現升壓與降壓,因此上文討言無行眼中慢慢出現了不敢相信論的遠距離輸電輸送的是交流電。

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                原創作者:王尚,崔強;審核:蘇陽。

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