Question

一道高中物理题

Answer 1

水流发电是水的重力势能转化为水的动能,进而转化为电能.在计算发电机的功率时,需要先计算出水重力做功的功率,然后根据发电效率求出发电机的输出电功率.
在计算升压变压器和降压变压器线圈的匝数之比各是多少时,可先求出通过原,副线圈的电流比,升压变压器原线圈中的电流可通过电站的输出功率和输出电压计算,即
I1=P出/U1;输电线中的电流由输电线损耗的功率求出,即这里需要注意的是,I0既是通过升压变压器的输出电流,又是通过降压变压器的输入电流.
降压变压器的输出电流可由用户功率和输出电压求出,用户功率等于发电机的输出功率与输电线损失功率之差.通过用户输电线的电流I′=P用/U用.
(1)
利用水的机械能发电,每秒流水量为4m3,水的落差为5m,水推动发电机叶轮的功率为
P有=P总η=W总η/t=mghη/t=ρVghη/t=ρghη(V/t)=1000Kg/m^3×9.8N/Kg×5m×50%×4m^3/s=9.8×10^4W
(2)
升压变压器,P输出=I1U1
I1=P有/U1=9.8×10^4W÷350V=280A
输电线上损耗的电功率为
P损=P有×5%=9.8×10^4W×5%=4900W
I2^2R=P损
I2^2×4Ω=4900W
I2=35A
降压变压器
P用=P有-P损=9.8×10^4W-4900W=93100W
I3=P用/U3=93100W÷220V=9310/22A
升压变压器原、副线圈匝数之比为
I2：I1=35A：280A=1：8
降压变压器原、副线圈匝数之比为
I3：I2=9310/22A：35A=133：11