某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为9kW,输出电压为500V,输电线的总电阻为10Ω,允许线路
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解题思路:(1)根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流,从而得出升压变压器的输出电压,结合输入电压和输出电压得出升压变压器的原副线圈匝数之比.根据输电线上的电压损失得出降压变压器的输入的电压,结合降压变压器的输入电压和输出电压得出原副线圈的匝数之比.

(2)根据输电电压和输送功率求出输送的电流,根据电压损失和功率损失求出用户得出的电压和功率.

建立如图甲所示的远距离输电模型,要求变压器原、副线圈的匝数比,先要知道原、副线圈两端的电压之比.本题可以线路上损耗的功率为突破口,先求出输电线上的电流I线,再根据输出功率求出U2,然后再求出U3

(1)由线路损耗的功率P线=I线2R线可得

I线=

P线

R线=

9000×4%

10A=6A

又因为P输出=U2I线,所以

U2=

P输出

I线=

9000

6V=1500V

U3=U2-I线R线=(1 500-6×10)V=1 440 V

根据理想变压器规律

n1

n2=

U1

U2=

500

1500=

1

3.

n3

n4=

U3

U4=

1440

220=

72

11

所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1:3和72:11.

(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图乙所示),由

P输出=UI线′可得

I线′=

P输出

U=

9000

500A=18A

所以线路损耗的功率

P线=I线2R线=182×10 W=3 240 W

用户得到的电压

U用户=U-I线′R线=(500-18×10)V=320 V

用户得到的功率

P用户=P输出-P线=(9 000-3 240)W=5760 W.

答:(1)升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为1:3和72:11.

(2)村民和村办小企业得到的电压为320V,功率为5760W.

点评:

本题考点: 远距离输电.

考点点评: 解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流的关系,以及知道变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压和电压损失之和.