一座小型水电站，水以3m/s的速度流入水轮机，而以1m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量为1m3/s，如果水流能量的75%供给发电机，20%的能量使水温升高．求：（1）水温升高多

Question

一座小型水电站，水以3m/s的速度流入水轮机，而以1m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量为1m³/s，如果水流能量的75%供给发电机，20%的能量使水温升高．求：
（1）水温升高多少
（2）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率是多少
（3）发电机的输出电压为240V，输电线路的电阻为16(2)/(3)Ω，允许损失电功率为5%，用户所需电压为220V，则所用升压变压器和降压变压器的原副线圈的比值各是多少？并画出供电示意图（理想变压器，g=10m/s²，水的比热容为4.2×10³J/kg•℃）

Answer 1

（1）每秒水流机械能损失为：
△E=(1)/(2)m(

v

2 1

−

v

2 2

)+mgh＝2×104J
由题意得：
cm•△t=20%△E  
所以：
△t＝(20%•△E)/(c•m)=9.5×10^-4°C
（2）发电机的输出功率：
P出＝(75%•△E)/(t)×80%＝12KW 
（3）供电示意图如图：

△P=5%P_出=600W
△P=

I

2 线

R线
 所以：
I_线=6A
I1＝(P出)/(U1)=50A
所以升压变压器有：
(I1)/(I2)=(n2)/(n1)
即(n1)/(n2)＝(I2)/(I1)=(3)/(25)
I4＝(P出−△P)/(U4)=(570)/(11)A
所以降压变压器：
(n3)/(n4)＝(I4)/(I线)＝(95)/(11)
答：（1）水温升高9.5×10^-4°C；
（2）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率是12KW；
（3）所用升压变压器原副线圈的比值为3：25，降压变压器的原副线圈的比值是95：11，供电示意图如图．