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一道高中物理题河水流量为4m/s2,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,
更新时间:2024-04-25 06:02:26
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问题描述:

一道高中物理题

河水流量为4m/s2,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)

苗良回答:
  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%=4900WI2^2R=P损I2^2×4Ω=4900WI2=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
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