- 电能的输送
- 共328题
如图为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电,已知输电线的总电阻R=10Ω,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1,副线圈与用电器R0组成闭合电路.若T1、T2均为理想变压器,T2的副线圈两端电压u=220
sin100πt(V),当用电器电阻R0=11Ω时,试求:
(1)通过用电器R0的电流有效值是多少;
(2)升压变压器的输入功率为多少;
(3)发电机的输出电压310V,则升压变压器T1的原、副线圈匝数之比是多少.
正确答案
解:(1)由U==
可知,降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V;
负载电阻为11Ω,由欧姆定律可知通过R0电流的有效值为:I0==20A;
(2)根据电流与匝数成反比可知,输电线上的电流为:I==5A,
所以输电线上消耗的功率为:P耗=I2R=52×10=250W,
用电器消耗的功率为:P用==4400W,
所以升压变压器的输入功率为:P=P耗+P用=250+4400=4650W.
(3)由P=UI可知,T1输出电压为:U2==
=930V;
则根据电压之比等于匝数之比可得:=
=
=
;
答:(1)通过用电器R0的电流有效值是20A;
(2)升压变压器的输入功率为4650W;
(3)发电机的输出电压310V,则升压变压器T1的原、副线圈匝数之比是1:3.
解析
解:(1)由U==
可知,降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V;
负载电阻为11Ω,由欧姆定律可知通过R0电流的有效值为:I0==20A;
(2)根据电流与匝数成反比可知,输电线上的电流为:I==5A,
所以输电线上消耗的功率为:P耗=I2R=52×10=250W,
用电器消耗的功率为:P用==4400W,
所以升压变压器的输入功率为:P=P耗+P用=250+4400=4650W.
(3)由P=UI可知,T1输出电压为:U2==
=930V;
则根据电压之比等于匝数之比可得:=
=
=
;
答:(1)通过用电器R0的电流有效值是20A;
(2)升压变压器的输入功率为4650W;
(3)发电机的输出电压310V,则升压变压器T1的原、副线圈匝数之比是1:3.
一发电机的电能输送过程如图所示,已知发电机输出功率为105W,输出电压为500V,升压变压器的原副线圈匝数比为n1:n2=1:20,输电线电阻为10Ω,用户得到的电压为220V,求:
(1)输电线上的电流强度大小;
(2)降压变压器的原副线圈匝数比.
正确答案
设发电机电流为I1,输电线电流为I2,升压变压器原线圈电压为U1,副线圈电压为U2,降压变压器原线圈电压为U3,副线圈电压为U4,
(1)根据P输=U1I1
解得原线圈中的电流I1==
=200A
根据I2:I1=n1:n2
解得I2=10A
(2)根据U1:U2=n1:n2得
U2=500×20V=10000V
U3=U2-I2r线=10000-10×10V=9900V,
根据n3:n4=U3:U4
解得n3:n4=45:1
答:(1)输电线上的电流为10A;
(2)降压变压器的原副线圈匝数比为45:1.
某电站输送电压为U=5000V,输送功率为P=500kW,这时安装在输电线路的起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4800 kW·h(即4800度电),求:
(1)输电线的电阻;
(2)若要使输电损失功率降到输送功率的1.6 %,电站应使用多高的电压向外输电?
正确答案
(1)20 Ω (2)2.5×104 V
试题分析:(1)因为两地的电能表读数之差即为线路损失的电能,由此可求线路损失的功率:=
=200kW (2分)
又由 (2分)
得:输电线的电阻=
×50002 Ω=20 Ω. (1分)
(2)要使输电损失的功率降到输送功率的1.6%,则有
P损′=500 kW×1.6%=8 kW (2分)
而 (2分)
得输送电压U′=500000× V=2.5×104 V (1分)
用104 V高压输送200 kW的电功率,在输电线损失2%的电功率,则输电线的电阻为_____________Ω;若把输送电压降低为2 000 V,则输电线上损失的功率将占输送功率的_________________%.
正确答案
10 50
用104 V输电时的输送电流:I1= A="20" A
由PR=P×2%=I12R得:R= Ω="10" Ω
若用2 000 V输电,输送电流:I2= A="100" A
输电线损耗的功率:PR′=I22R=1002×10 W=105 W,
则:η==50%.
如图所示,一小型发电站通过升压变压器B1和降压变压器B2把电能输送给用户(B1和B2都是理想变压器),已知发电机的输出功率为500kW,输出电压为500V,升压变压器B1原、副线圈的匝数比为1:10,两变压器间输电导线的总电阻为2Ω.降压变压器B2的输出电压为220V.求:
(1)输电导线上损失的功率;
(2)降压变压器B2的原、副线圈的匝数比.
正确答案
(1)升压变压器的输出电压:U2=U1=
×500=5000V
传输电流:I2==
=100A
损失的功率:P损=R=1002×2=20000W
(2)降压变压器的输入电压为:
U3=U2-I2R=5000-100×2=4800V
降压变压器的匝数比:
=
=
=
答:(1)输电导线上损失的功率为20000W;
(2)降压变压器B2的原、副线圈的匝数比为240:11.
发电站通过升压变压器,输电导线、和降压变压器把电能输送到用户,如果升、降压变压器都可以视为理想变压器.
(1)画出上述输电全过程的线路图.
(2)发电机的输出功率是100kW,输出电压是250V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:25,求升压变压器的输出电压和输电线中电流.
(3)若输电导线中的电功率损失为总输电功率4%,求输电线电阻和降压变压器原线圈两端电压.
(4)计算降压变压器的输出功率.
正确答案
(1)线路如图所示,
(2)对于升压变压器,则有=
解得:U2=U1=
×250V=6250V
而输电线中电流I2==
A=16A
(3)输电导线中的电功率损失为总输电功率4%,则有P损=0.04P=4000W
因P损=R线
所以R线==
≈15.6Ω
降压变压器原线圈端电压U3=U2-I2R线=6000V
(4)降压变压器的输出功率P4=P-P损=0.96P=96KW.
答:(1)输电全过程的线路图如上图所示.
(2)升压变压器的输出电压6250V和输电线中电流16A.
(3)电线电阻和降压变压器原线圈两端电压6000V.
(4)降压变压器的输出功率96KW.
如图所示,某水电站发电机的输出功率为100kW,发电机的电压为250V,通过升压变压器升高电压后向远处输电,输电线总电阻为8Ω,在用户端用降压变压器把电压降为220V。若输电线上损失的功率为5kW,不计变压器的损耗。求:
⑴输电导线上输送的电流;
⑵升压变压器的输出电压U2;
⑶降压变压器的匝数比;
⑷若改用10kV电压输电,则输
电线上损失的功率是多大?
正确答案
(1)(2)
(3)
(4)
⑴输电线上的电流 …………………2分
⑵升压变压器的输出电压 ……………2分
⑶降压变压器的输入电压 ………1分
降压变压器的匝数比 …………………………………2分
⑷输电线上的电流 ……………………………1分
输电线上的损失功率 ………………………2分
本题考查交变电流的远距离输电,根据输电线路的功率损耗,利用热功率公式求出输电线的电流,根据升压变压器的输出功率及P=UI可求出升压变压器的输出电压,由U2与U3关系求出降压变压器的输入电压,从而求出匝数比
某村在较远的地方建立了一座小型水电站,发电机的输出功率为100kW,输出电压为500V,输电导线的总电阻为10Ω,导线上损耗的电功率为4kW,该村的用电电压是220V.
(1)输电电路如图所示,求升压变压器的原、副线圈的匝数比______、降压变压器的原、副线圈的匝数比______;
(2)如果该村某工厂用电功率为60kW,则该村还可以装“220V 40W”的电灯______盏.
正确答案
(1)根据如图所示输电线路,设高压输电线电流I2,输电电压为U2,由题意可知:
P损=I22r=4×103W;
得:I2=20A;
所以有:U2==5×103V;
根据匝数与电压成正比,则有:=
=
=
;
U损=Ir=20×10V=200V;
则有:U3=U2-U损=5000-200=4800V;
所以:=
=
=
(2)设最多安装n个40W电灯,
根据功率相等,则有:P总-P损=60×103+40n
解得:n=900个
故答案为:1:10;240:11;900.
核发电在我们国家的技术已比较成熟,一个直径不足3米的圆球,一天能发100万度电,足够一个中型城市的工、农业需求。考虑到安全,应将其建在偏远山区。输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站,输送的电功率为P=1000kw,输电线电阻为当使用U=5kv的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差8000度。
求:
小题1:这时的输电效率η和输电线的总电阻r。
小题2:若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?
正确答案
小题1:66.7% r=8.35Ω
小题2:20.4kv
(1)由于输送功率为P=1000kw,一昼夜输送电能E=Pt=24000度,终端得到的电能E /=16000度(2分),因此效率η=66.7%。输电线上的电流可由I=P/U计算,为I=200A(2分),而输电线损耗功率可由Pr=I 2r计算,其中Pr=8000/24=334kw,因此可求得r=8.35Ω(2分)
(2)输电线上损耗功率,现在要求
,计算可得输电电压应调节为
(3分)
(1)水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能,是功在当代,利在千秋的大事,现在水力发电已经成为我国的重要能源之一.某小河水流量为40m3/s,现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电.
①设发电机输出电压为500V,在输送途中允许的电阻为5Ω,许可损耗总功率的5%,则所用升压变压器原副线圈匝数比应是多大?
②若所用发电机总效率为50%,要使发电机能发挥它的最佳效能,则拦河坝至少要建多高?g取10m/s2.
(2)探月飞船离开地球后关闭推进器,仅仅依靠惯性沿地球与月球的连心线飞往月球.在飞行途中飞船会经过一个特殊的点P,在这一点,飞船所受到的地球对它的引力与月球对它的引力正好抵消(不考虑其他星体对飞船的引力作用).已知地球质量为6.0×1024kg,月球质量为7.4×1022kg,地球中心与月球中心之间的距离约为 r=3.8×108m.
①在探月飞船到达P点之前,飞船作什么运动?
②P点距离月球中心多远?
正确答案
(1)①设送电电流为I,损耗的功率为P耗、导线R线,
由P=I2R
解得:I==
=100(A)
设送电电压为U送,由P=IU
解得:U送==
=1×104(V)
则升压变压器原副线圈匝数比=
=
=
②发电时水的重力势能转化为电能
故:mgh×50%=Pt
其中=ρ
=1×103×40=4×104kg/s
∴h==
=5(m)
(2)①在探月飞船到达P点之前,飞船作减速运动(加速度逐渐减小的减速运动);
②设P点距离月球中心为x,则G=G
代入数据,解得:x≈=3.8×107m
答:(1)①所用升压变压器原副线圈匝数比应是1:20;②拦河坝至少要建5m高.
(2)①在探月飞船到达P点之前,飞船作加速度逐渐减小的减速运动;②P点距离月球中心3.8×107m.
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