变压器和远距离输电好题.doc

一、水利发电机和高压输电 1.河水流量为4m3/s，水流下落的高度为5m。现在利用它来发电，设所用发电机的总效率为50%，求：（1）发电机的输出功率。（2）设发电机的输出电压为350V，在输送途中允许的电阻为4Ω，许可损耗的功率为输出功率5%，问在用户需用电压220V时，所用升压变压器和降压变压器匝数之比。（g=9.8m/s2） 2．有条河流，流量Q=2 m3/s，落差h=5m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V，输电线总电阻R=30Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想电压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220V、100W”的电灯正常发光． .为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站。三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1=3m/s的速度流入水轮机后以v2=1m/s的速度流出，流出水位比流入的水位低10m，水流量为Q=10m3/s，水轮机效率为75﹪，发电机效率为80﹪，求： （1）发电机组的输出电功率是多少？ （2）如果发电机输出电压为240V，用户需电压220V，输电线路中能量损失为5﹪，输电线电阻为50/3Ω，那么所需升降变压器的原副线圈匝数比分别是多少？ 第三模块：远距离输电【例题】有一台内阻为1Ω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=4Ω,全校共22个班,每班有“220V 40W”的电灯6盏,若保证电灯全部正常发光,求: （1）发电机输出功率多大? （2）发电机电动势多大? （3）输电效率是多少? （4）若使用灯数减半且正常发光,发电机输出功率是否减半? 解析：题中未加特别说明,变压器即视为理想变压器,由于发电机至升压变压器及降压变压器至学校距离较短,不必考虑该两部分输电导线上功率损耗,发电机的电动势E,一部分降在电源内阻上,即I1r,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,即I2R,其余的就是降压变压器原线圈电压,而U3应为灯的额定电压U额,具体计算由用户向前递推即可， 解:(1)对降压变压器: W, 而V, 所以A， 对升压变压器: =(62×4+5280)W=5424W， (2)因为, 所以， 又, 所以 , 故， (3) (4)电灯减小一半时: ， 故, 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,输电线上电功率损失减少到原来的1/4，17题（8分）： ［分析］引导学生画出电路. 引导学生写出各部分关系式 U1∶U2=n1∶n2 I1= I2 I1∶I2=n2∶n1 U3∶U4=n3∶n4 I3∶I4=n4∶n3 U3=U2-I2R P=P损损 =500 A P损=5%P=5%×5×105=2.5×104 W P损=I22R I2==50 A I4=A 所以 （也可从电压角度去分析和计算 9.答案(130093)：1）水轮机获得的机械能为×75﹪=×75﹪， 代入数据，得t 则发电机的输出电能：80﹪= 发电机的输出功率：KW （2）发电机的输出电流为A 输电线路损失×5﹪=W 输电电流由焦耳定律得，，得A 则升压变压器原副线圈匝数比 用户端降压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率W 输出电流A 所以用户降压变压器原副线圈匝数比 交流电图象问题的分析方法【例题】一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是：A、t1时刻通过线圈的磁通量为零； B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C、t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； D、每当e改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 【例题】处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直，在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图),线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是( C ) 1、交变电流的瞬时值 【例题】有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？ 解析：由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得：Um=120V 设t=0时交流电的瞬时电压U=0则交流电的瞬时表达式为 U=120sin100t V 如图所