某小型发电站的发电机输出交流电压为500V,输出电功率为100kW,如果用电阻为3Ω的输电线向远处用户送电,这时用户获得的电压和电功率是多少?假如,要求输电线上损失的电功率是输送功

问题描述:

某小型发电站的发电机输出交流电压为500V,输出电功率为100kW,如果用电阻为3Ω的输电线向远处用户送电,这时用户获得的电压和电功率是多少?假如,要求输电线上损失的电功率是输送功率的1.2%,则发电站要安装一个升压变压器,到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用,不考虑变压器的能量损失,这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少.

(1)用500V电压输送时,电流:I=

P
U
100×103
500
=200A,
损失的电压:U=IR=200×3=600V>500V
所以用户获得的电压和电功率都是0.
(2)用高压输送时,示意图如下图所示.要求P=1.2%P,即P=100×103×1.2% W=1200 W.

输电电流I1=
P
R
=
1200
3
A=20 A.
故输电线上的电流为20A.
根据变压器的电流比与匝数比的关系可知:
n
n1
I1
I
20
200
1
10

发电站升压后输电电压U1=
P
I1
100×103
20
=5000
 V,
输电线上损失的电压U′=I•R=20×3 V=60 V.
到达用户输入变压器电压
U2=U-U′=(5 000-60)V=4 940 V,
降压变化器的匝数比
n3
n4
=
U2
U3
=
4940
220
247
11

答:输出交流电压为500V,这时用户获得的电压和电功率都是0;升压变压器和降压变压器的匝数比分别为:1:10,247:11.