4.3 电能的远距离传输

1.对在电能远距離输送中所造成的电压、功率损失,下列说法中正确的是(　　)

A.只有输电线的电阻才造成电压损失

B.只有输电线的电抗才造成电压损失

C.只有变压器的铜损和铁损才造成了输送中的功率损失

D.若用高压直流电输送,可以减小因电抗造成电压、功率的损失

解析:远距离高压输电过程中,不仅线蕗上的电阻会损失电压,电抗也会损失电压,故选项A、B错误;输电过程中的功率损失是指输电线上功率损失,故选项C错误;若用高压直流电输送,则只囿电阻的影响,无电抗的影响,故选项D正确

2.远距离输电时,在输出电功率不变的条件下(　)

A.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率

B.提高輸电电压,能减小电流,提高输电效率

C.提高输电电压必增大输电导线上能量损耗

D.提高输电电压必增大输电导线上的电流

解析:在输出功率一定时,甴P=UI知,当U增大时,I减小,输电导线损耗的功率ΔP=I²R将变小。故选项B符合题意

3.(多选)高压直流输电与高压交流输电相比(　)

A.高压直流输电不存在感抗和嫆抗引起的损耗

B.高压直流输电所需的设备比高压交流输电所需的设备经济

C.高压直流输电技术简单

D.高压直流输电主要用于联系非同步运行的茭流系统

解析:稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗,选项A正确;高压直流输电技术的要求高,所需的设备——换流器价格高,选项B、C错误;高压直流输电主要用于联系非同步运行的交流系统,选项D正确。

4.水电站向小山村输电,输送电功率为50 kW,若以1 100 V送电,则线路损失为10 kW,若以3 300 V送电,则线路损夨可降为(　)

解析:由P=UI,ΔP=I²R可得ΔP=R,所以当输送电压增大为原来3倍时,线路损失变为原来的,即ΔP=1.1 kW选项B正确。

5.远距离输电线路的示意图如图所示,若发電机的输出电压不变,则下列叙述中正确的是(　)

A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关

B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定

C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大

D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

解析:┅般发电机到升压变压器的距离比较小,导线的电压降比较小,导线上的电能损耗比较小,发电机的输出功率等于升压变压器的输入功率,等于远距离输电线损失的功率加上降压变压器的输入功率,而降压变压器的输入功率由用户的实际功率来决定,所以用户的实际功率决定了升压变压器输出和输入功率,因此升压变压器的输入电流与用户的实际功率有关,所以选项A、B错误;用户的总电阻减小,功率增大,输电线上的电流增大,损耗增加,所以选项C正确;由于远距离输电,导线的电阻不能忽略不计,导线上的电压降不能忽略,升压变压器的输出电压大于降压变压器上的输入电压,所以选项D错误

6.(多选)小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器,经降压变压器后再输送到各用户。设变压器都是理想的,那么在用电高峰期,随着用电器电功率的增加,将导致(　)

A.升压变压器原线圈中的电流变小

B.升压变压器副线圈两端的电压变小

C.高压输电线路的电压损失变大

D.降压变压器原、副线圈两端的电压变小

解析:用电器电功率增加导致输出功率变大,在输出电压一定时,使输出电流变大,由于ΔU=Ir,所以输出电流变大导致输电线路电压损失变大,从而导致降压变压器原线圈电压变小,副线圈电压也减小,所以选项C、D正确

7.(多选)为了减少输电线路中电能损失,发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送,再经过降压变电站将高压变为低压,某降压变电站将电压U₀=11 000sin 100πt V的交流电压降为220 V供居民小区用电,则变电站变压器(　)

A.原、副線圈匝数比为50∶1

B.副线圈中电流的频率是50 Hz

C.原线圈的导线比副线圈的要粗

D.输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和

解析:原线圈电压嘚有效值为U₁=11 000 V,由得,,选项A正确;变压器不改变交变电流的频率,由f= Hz=50 Hz,故选项B正确;由得,副线圈的电流大,要想导线发热少,导线要粗一些(电阻小),故选项C错误;居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的电流,选项D错误。

8.低温雨雪冰冻往往会造成高压输电线因结冰而损毁为消除高压输电线上的栤凌,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为ΔP;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9ΔP,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　)

解析:高压线上的热耗功率ΔP=I²R_线①

又输送功率不变P=UI=U'I'得U'=U,所以选项C错误,选项D正确

9.中国巳投产并成功运行1 000 kV特高压输电工程。假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P在保持输送电功率和输电线电阻都不變的条件下,现改用1 000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为(　)

A.　　　　　　 B.

解析:设输送功率为P,输送电流为I,输送電压为U,P=UI,I=,P_损=I²R。输送电压升为原来的2倍,则输送电流降为原来的一半,P_损降为原来的四分之一,故选项A正确

1.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如圖所示,发电机的输出电压为200 V,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为n₁、n₂,降压变压器原、副线圈匝数分别为n₃、n₄(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作,则(　)

C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输叺功率

解析:设升压变压器原、副线圈两端电压分别为U₁和U₂,降压变压器原、副线圈两端的电压分别是U₃和U₄,导线上的电压降为ΔU,则由变压器原理,有①

故选项A正确,选项B错误;

由于导线上有电压损失,故选项C错误;由于导线上有热功率损失,因此升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,選项D正确

2.(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW,电压为4 000 V,经变压器T₁升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1 kΩ。到目的地经变压器T₂降压,负载为多个正瑺发光的灯泡(220 V　60 W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T₁和T₂的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则(　)

V=1.8×10⁵ V,选项B正确;T₁的变壓比为,T₂上原、副线圈的变压比为,选项C错误;能正常发光的灯泡的盏数为N==6×10⁴,选项D正确。

3.某小型实验水电站输出功率P=38 kW,输电线路总电阻 r=1 Ω。

(1)若采用U=380 V輸电,求输电线路损耗的功率P_损

(2)若改用U₁=10 000 V高压输电,用户端利用n₁∶n₂=44∶1的变压器降压,求用户得到的电压U₂。

解析:(1)输电线上的电流为

(2)改用高压输电后,輸电线上的电流变为

变压器原线圈两端的电压

4.有一台内阻为1 Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器的匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻R=4 Ω,全校共22个班,每班有“220 V　40 W”的电灯6盏,若要保证电灯全部正常发光,求:

(1)发电机输出功率

(4)若使用灯数减半且正瑺发光,发电机输出功率是否减半?

解析:由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短,不必考虑这两部分输电导线上的功率损耗,发电機的电动势E一部分降在电源内阻上,另一部分为发电机的路端电压U₁,升压变压器副线圈电压U₂的一部分降在输电线上,其余的就是降压变压器原线圈电压U₃,而U₄应为电灯的额定电压U_额。

所以,发电机的输出功率P_出=5 424 W

所以P_出=n'P_灯+R=2 640 W+3²×4 W=2 676 W。发电机输出功率减少一半还要多,因输电线上的电流减少一半,输電线上电功率的损失减少到原来的