Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT Yên Dũng 2 Chuyên đề ôn thi ĐH Máy biến áp - Sự truyền tải điện năng I. MÁY BIẾN ÁP 1.Khái niệm- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó. 2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động a. Cấu tạo: - Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N 1 vòng và cuộn thứ cấp có N 2 vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch. Hình 2 - Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N 1 > N 2 hoặc ngược lại. - Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện. - Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 1, còn trong việc biểu diễn sơ đồ máy biến áp thì có dạng như hình 2 b. Nguyên tắc hoạt động: - Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn. Gọi từ thông này là: φ = φ 0 cosωt - Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là : φ 1 = N 1 φ 0 cosωt và φ 2 = N 2 φ 0 cosωt - Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e 2 có biểu thức Từ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. 3. Khảo sát máy biến áp Gọi N 1 . N 2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Gọi U 1 , U 2 là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. Gọi I 1 , I 2 là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. Trong khoảng thời gian Δt vô cùng nhỏ từ thông biến thiên gây ra trong mỗi vòng dây của cả hai cuộn suất điện động bằng: Suất điện động trên một cuộn sơ cấp là: Suất điện động trên cuộn thứ cấp: 1 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT Yên Dũng 2 => Tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng Tỉ số không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được , (1) Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên , khi mạch thứ cấp hở nên , (2) Từ (1) và (2) ta được , (*) • Nếu N 2 > N 1 => U 2 > U 1 : gọi là máy tăng áp. • Nếu N 2 < N 1 => U 2 < U 1 : gọi là máy hạ áp. Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như công suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như nhau. , (**) Từ (*) và (**) ta có Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại. Chú ý : Công thức (*) luôn được áp dụng cho máy biến áp còn công thức (**) chỉ được áp dụng khi hao phí không đáng kể hoặc hai đầu cuộn thứ cấp để hở. 4. Truyền tải điện năng đi xa Điện năng sản xuất được truyền tải đến nơi tiêu thụ trên đường dây dẫn dài hàng trăm km. Công suất cần truyền tải: , (1) Trong đó : P là công suất cần truyền đi, U là điện áp tại nơi truyền đi, I là cường độ dòng điện trên dây dẫn truyền tải, cosφ là hệ số công suất. Từ (1) => Theo hiệu ứng nhiệt Jun- Lenxơ công suất hao phí ΔP dưới dạng tỏa nhiệt vào khí quyển ta có với R là điện trở đường dây Vậy công suât tỏa nhiệt trên đường dây khi truyền tải điện năng đi xa là Để khi đến nơi sử dụng thì mục tiêu là làm sao để giảm tải công suất tỏa nhiệt ΔP để phần lớn điện năng được sử dụng hữu ích. Có hai phương án giảm ΔP 2 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT Yên Dũng 2 • Phương án 1 : Giảm R. Do nên để giảm R thì cần phải tăng tiết diện S của dây dẫn. Phương án này không khả thi do tốn kém kinh tế. • Phương án 2 : Tăng U. Bằng cách sử dụng máy biến áp, tăng điện áp U trước khi truyền tải đi thì công suất tỏa nhiệt trên đường dây sẽ được hạn chế. Phương án này khả thi hơn vì không tốn kém, và thường được sử dụng trong thực tế. * Chú ý : - Công thức tính điện trở của dây dẫn . Trong đó p(Ω.m) là điện trở suất của dây dẫn, ℓ là chiều dài dây, S là tiết diện của dây dẫn. - Công suất tỏa nhiệt cũng chính là công suất hao phí trên đường dây, phần công suất hữu ích sử dụng được là Từ đó hiệu suất của quá trình truyền tải là - Sơ đồ truyền tải điện năng từ A đến B : Tại A sử dụng máy tăng áp để tăng điện áp cần truyền đi. Đến B sử dụng máy hạ áp để làm giảm điện áp xuống phù hợp với nơi cần sử dụng (thường là 220V). khi đóđộ giảm điện áp : , với U 2A là điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy tăng áp tại A, còn U 1B là điện áp ở đầu vào cuộn sơ cấp của máy biến áp tại B. - Quãng đường truyền tải điện năng đi xa so với nguồn một khoảng là d thì chiều dài dây là ℓ = 2d. II. Các bài tập ví dụ điển hình Ví dụ 1 : Một máy biến áp có tỉ số vòng dây , hiệu suất 96% nhận một công suất 10(kW) ở cuộn sơ cấp và hiệu thế ở hai đầu sơ cấp là 1(kV), hệ số công suất của mạch thứ cấp là 0,8, thì cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp có giá trị là bao nhiêu ? * Hướng dẫn giải: Gọi P 1 là công suất của cuộn sơ cấp, P 2 là công suất ở cuộn thứ cấp của máy biến áp Theo bài ta có Do với máy biến áp ta luôn có Từ đó Vậy cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp của máy biến áp là 60A 3 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! R : U 2 U 1 Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT n Dũng 2 Ví dụ 2: Người ta cần tải 1 cơng suất 5 MW từ nhà máy điện đến một nơi tiêu thụ cách nhau 5 km. Hiệu điện thế cuộn thứ cấp máy tăng thế là U = 100 kV, độ giảm thế trên đường dây khơng q 1% U. Điện trở suất các dây tải là 1,7. 10 -8 m. Tiết diện dây dẫn phải thỏa điều kiện nào? * Hướng dẫn giải: Ta có d = 5 km => ℓ = 10 km = 10000 (m) Độ giảm điện thế: Mà Thay số ta được: Ví dụ 3: Người ta cần truyền một cơng suất điện một pha 10000kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 50kV đi xa. Mạch điện có hệ số cơng suất cosφ = 0,8. Muốn cho tỷ lệ năng lượng mất trên đường dây khơng q 10% thì điện trở của đường dây phải có giá trị như thế nào? * Hướng dẫn giải: Cơng suất hao phí khi truyền là Theo bài thì Thay số ta được VD 4 : Một máy hạ thế có tỉ số 127 220 N N 2 1 = , trong đó N 1 , N 2 lần lượt là số vòng của cuộn sơ cấp và của cuộn thứ cấp của máy ; điện trở cuộn sơ cấp r 1 = 3,6 Ω , điện trở cuộn thứ cấp r 2 = 1,2 Ω . Điện trở mắc vào cuộn thứ cấp R = 10 Ω . Xem mạch từ là khép kín và hao phí do dòng Fucô không đáng kể ( hình vẽ ) . Xác đònh hiệu điện thế hiệu dụng trên hai đầu điện trở R khi cuộn sơ cấp mắc vào hiệu điện thế xoay chiều có giá trò hiệu dụng U 1 = 220V ,và hiệu suất máy biến thế. 4 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT n Dũng 2 BÀI GIẢI Tính U R : Ta có U R = I 2 R = 10 I 2 (*) Từ U 1 I 1 = r 1 I 1 2 + r 2 I 2 2 + U 2 I 2 cosϕ ……với U 2 I 2 cosϕ = R I 2 2 . ⇒ 220I 1 = 3,6I 1 2 + 1,2 I 2 2 + 10 I 2 2 ⇒ 220I 1 = 3,6I 1 2 + 11,2 I 2 2 (1) Mặt khác : 1 2 2 1 N I N I = ⇒ 2 1 I 220 I 127 = (2) Giải hệ (1) và (2) ta được I 2 = 10,24 A (*) ⇒ U R =102,4 V Tính H : H = t c p p = 2 2 1 1 RI U I = 80,63% VD 5 : Đặt vào hai đầu của cuộn sơ cấp một máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều có giá trò hiệu dụng 380V , Cuộn sơ cấp có 600 vòng , cuộn thứ cấp có 120 vòng . Bỏ qua điện trở của 2 cuộn dây . 1. Tính hiệu điện thế hiệu dụng ở 2 đầu cuộn thứ cấp. 2. Cuộn thứ cấp mắc vào mạch điện gồm R = 100 Ω . Tính cường độ hiệu dụng của dòng điện trong cuộn sơ cấp trong 2 trường hợp : a) Bỏ qua hao phí của máy biến thế. b) Biết công suất hao phí bằng 5% công suất đặt vào mạch sơ cấp. BÀI GIẢI 1. Tính U 2 Từ 1 1 2 2 N U N U = ⇒ U 2 = 76 V 2. Tính I 1 , Bỏ qua hao phí của máy biến thế. Từ I 2 = 2 U R ⇒ I 2 = 0,76 A ⇒ I 1 = 2 2 1 N I N = 0,152 A Tính I 1 , có hao phí của máy biến thế là 5% 5 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT n Dũng 2 Từ U 1 I 1 = Ps + R I 2 2 với 1 2 2 1 N I N I = ⇒ I 2 = 5 I 1 ⇒ U 1 I 1 = 5% U 1 I 1 + R 25I 1 2 ⇒ 95%U 1 I 1 = R I 1 2 25 ⇒ I 1 = 95%U 1 /25R ⇒ I 1 = 0,1444 A VD 6 : Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp là 3000 vòng cuộn thứ cấp là 500 vòng, được mắc vào mạng điện xoay chiều có tần số 50Hz, khi đó cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp là 12A. Bỏ qua mọi hao phí điện năng.Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là : A. 1,41A B. 2,00A C. 2,83A D. 72,0A BÀI GIẢI I 1 = 2 2 1 N I N ⇒ I 1 = 500 12 3000 ⇒ I 1 = 2 A  chọn B VD 7 : Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện nhỏ được đưa đến mộtkhu tái định cư. Các kỹ sư tính tốn được rằng: nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên 2U thì số hộ dân đượcnhà máy cung cấp đủ điện năng tăng từ 36 lên 144. Biết rằng chỉ có hao phí trên đường dây là đáng kể;các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau. Điện áp truyền đi là 3U, nhà máy này cung cấp đủ điện năng cho A. 164 hộ dân B. 324 hộ dân C. 252 hộ dân. D. 180 hộ dân Giải: Gọi cơng suất điện của nhà máy là P, cơng suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P 0 .; điện trở đường dây tải là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi điện áp truyền đi là 3U Cơng suất hao phí trên đường dây : ∆P = P 2 R/U 2 Theo bài ra ta có P = 36P 0 + P 2 R/U 2 (1) P = 144P 0 + P 2 R/4U 2 (2) P = nP 0 + P 2 R/9U 2 (3) Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 540P 0 (4) Nhân (3) với 9 trừ đi (1) 8P = (9n – 36)P 0 (5) T (4) và (5) ta có n = 164. Chn áp án A VD 8: người ta truyền tải điện năng từ A đến B.ở A dùng một máy tăng thế và ở B dùng hạ thế, dây dẫn từ A đến B có điện trở 40Ω.cường độ dòng điện trên dây là 50A.cơng suất hao phí bằng trên dây bằng 5% cơng suất tiêu thụ ở B và hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp của mấy hạ thế là 200V .biết dòng điện và hiệu thế ln cùng pha và bỏ qua hao phí trên máy biến thế.tỉ số biến đổi của mấy hạ thế là: A. 0,005 B. 0.05 C. 0,01 D. 0,004 Giải: Gọi cường độ dòng điện qua cuoonk sơ cấp và thứ cấp của máy hạ thế là I 1 và I 2 Cơng suất hao phí trên đường dây: ∆P = I 1 2 R = 0,05U 2 I 2 Tỉ số biến đổi của máy hạ thế k = 005,0 40.50 200.05,005,0 1 2 2 1 1 2 ==== RI U I I U U . Chọn đáp án A. 6 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT Yên Dũng 2 VD 9 Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U 1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ, với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/V. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo được U 2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U 1 = 110V. Số vòng cuộn sai là: A. 20 B.10 C. 22 D. 11 Giải: Gọi số vòng các cuộn dây của MBA teo đúng yêu cầu là N 1 và N 2 Ta có ⇒== 2 1 220 110 2 1 N N N 2 = 2N 1 (1) Với N 1 = 110 x1,2 = 132 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có 264 110 2 2 264 110 2 1 1 2 1 = − ⇒= − N nN N nN (2) Thay N 1 = 132 vòng ta tìm được n = 11 vòng. Chọn đáp án D Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứn xuất hiện ở các cuộn sơ cấp và thứ cấp lấn lượt là e 1 = (N 1 -n)e 0 – ne 0 = (N 1 – 2n) e 0 với e 0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây. e 2 = N 2 e 0 Do đó 264 110 22 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 = − ⇒=== − N nN U U E E e e N nN VD 10: Khi hiệu điện thế thứ cấp máy tăng thế của đường dây tải điện là 200KV thì tỉ lệ hao phí do tải điện năng là 10%. Muốn tỉ lệ hao phí chỉ còn 2,5% thì hiệu điện thế cuộn thứ cấp phải A. Tăng thêm 400KV B. Tăng thêm 200KV C. Giảm bớt 400KV D. Giảm bớt 200KV HD: Công suất hao phí ϕϕ 2222 2 2 cos. . cos. . . U RP P P U RP RIP = ∆ ⇒==∆ Suy ra 100 10 cos. . 22 1 1 == ∆ ϕ U RP P P ; và ,4002 100 5,2 cos. . 12 22 2 2 kVUU U RP P P ==⇒== ∆ ϕ Vậy phải tăng thêm 200kV VD 11: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến áp lí tưởng điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi. Nếu quấn thêm vào cuộn thứ cấp 90 vòng thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở thay đổi 30% so với lúc đầu. Số vòng dây ban đầu ở cuộn thứ cấp là A. 1200 vòng. B. 300 vòng. C. 900 vòng. D. 600 vòng. HD Vì vgn n n n n U U n n U U 300 903,1 1 903,1 ; 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 =⇒ + =⇒ + == . Đáp án B. VD 12. Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện được truyền đến nơi tiêu thụ là một khu chung cư. Người ta thấy rằng nếu tăng hiệu điện thế nơi phát lên từ U đến 2U thì số hộ dân có đủ điện để tiêu thụ tăng từ 80 đến 95 hộ. Biết rằng 7 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT Yên Dũng 2 chỉ có hao phí trên đường truyền là đáng kể, các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau. Nếu thay thế sợi dây trên bằng dây « siêu dẫn » để tải điện thì số hộ dân có đủ điện để tiêu thụ bằng bao nhiêu ? Công suất nơi phát điện không đổi là P. A. 100 hộ B. 110 hộ C. 160 hộ D. 175 hộ HD : Công suất nơi phát điện không đổi là P. Khi điện áp nơi truyền tải bằng U thì công suất hao phí trên đường truyền là : R U P P . cos. 2 1         =∆ ϕ ⇒ công suất tiêu thụ của các hộ dân khi đó : ℘=∆−= . 111 NPPP Lúc sau : ℘=∆−= . 222 NPPP 100 4 5 . 5 4 5 4 .5 . 4 1 111 1 1 2 1 ==⇒℘==℘⇒∆=⇒ ∆− ∆− =⇒ NNN P NPP PP PP N N hộ. VD 13. Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa cần tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây đi 100 lần. Giả thiết công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi, điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i. Biết ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 15% điện áp của tải tiêu thụ. A. 4,3 lần B. 8,7 lần. C. 10 lần D. 5 lần Hướng dẫn: + Gọi U; U 1 ; ΔU ; I 1; 1 P ∆ là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc đầu. U’; U 2 ; ΔU' ; I 2 ; 2 P ∆ là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc sau. + Ta có: 10 1' 10 1 100 1 1 2 2 1 2 1 2 = ∆ ∆ ⇒=⇒=         = ∆ ∆ U U I I I I P P + Theo đề ra: 1 ΔU = 0,15.U 10 15,0 ' 1 U U =∆⇒ (1) + Vì u và i cùng pha và công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi nên: 2 1 1 1 2 2 1 2 U I U .I = U .I = = 10 U I ⇒ ⇒ U 2 = 10U 1 (2) + Từ (1) và (2) ta có: 1 1 1 2 1 1 U = U + ΔU = (0,15 + 1).U 0,15.U 0,15 U' = U + ΔU' = 10.U + = (10 + ).U 10 10      + Do đó: 0,15 10+ U' 10 = = 8,7 U 0,15+1 VD 14: Cuộn sơ cấp của máy biến áp mắc qua ampe kế vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100V thì ampe kế chỉ 0.0125A. Biết cuộn thứ cấp mắc vào mạch gồm một nam châm điện có r= 1 ôm và một điện trở R=9 ôm. Tỉ số giữa vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp bằng 20. Bỏ qua hao phí. Độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và điện áp ở cuộn thứ cấp là? A. π/4. B. -π/4. C. π/2. D. π/3. Giải: Ta có: 20 1 1 2 1 2 == U U N N => V U U 5 20 100 . 20 1 2 === . 8 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT Yên Dũng 2 Mặt khác, Bỏ qua hao phí.: 2 1 1 2 1 1 2 2 100 . .0,0125 0,25 5 = => = = = U I U I I A U I U . Xét Mạch thứ cấp: Ω=== 20 25,0 5 2 2 I U Z . Cos ϕ =R/Z =10/20=1/2 => ϕ = π /3 .Đáp án D VD 15. Người ta cần truyền một công suất 5MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 5km. Hiệu điện thế hiệu dụng cuộn thứ cấp của máy tăng áp là U =100kV. Muốn độ giảm thế trên đường dây không quá 1%U thì tiết diện của đường dây dẫn phải thỏa điều kiện nào? Biết điện trở suất của dây tải điện là 1,7.10 -8 Ωm. A.5,8(mm 2 )≤ S B. 5,8(mm 2 )≤ S <≤ 8,5 (mm 2 ) C. 8,5(mm 2 )≤ S D.8,5(mm 2 ) ≥ S Giải: Chiều dài dây dẫn: l=2.5km=10000m Theo bài thì: ∆U=IR ≤1%U = 1kV =1000V => R ≤ 1000 I . Mà P= UI => I=P/U = 6 3 5.10 100.10 =50A => R ≤ 1000 50 =20Ω <=> l S ρ ≤ 20 <=> S ≥ 20 l ρ Thay số: S ≥ 8 1,7.10 .10000 20 − = 8,5.10 -6 (m 2 ) =8,5(mm 2 ) .Hay S ≥ 8,5(mm 2 ) VD 16. Một động cơ 200W- 50V, có hệ số công suất 0,8 được mắc vào hai đầu thứ cấp của một máy hạ áp có tỉ số giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng k = 5. Mất mát năng lượng trong máy biến thế là không đáng kể. Nếu động cơ hoạt động bình thường thì cường độ hiệu dụng trong cuộn dây sơ cấp là A. 0,8A. B. 1A. C. 1,25A. D. 2A Ta có Đề cho 2 1 1 5 N N = Hay 2 1 1 5 U U = và ta có : 200 5 .cos 50.0,8 p I A U ϕ = = = = I 2 . Bỏ qua mất mát năng lượng trong máy biến thế ta có: 2 1 1 2 U I U I = => 2 1 2 1 1 .5 1 5 U I I A U = = = . Đáp án B VD 17 : Một máy biến áp lý tưởng gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp có n 1 = 1320 vòng , điện áp U 1 = 220V. Cuộn thứ cấp thứ nhất có U 2 = 10V, I 2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n 3 = 25 vòng, I 3 = 1,2A. Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là : A. I 1 = 0,035A B. I 1 = 0,045A C. I 1 = 0,023A D. I 1 = 0,055A Giải: Dòng điện qua cuộn sơ cấp I 1 = I 12 + I 13 12 2 12 2 1 10 1 0,5. ( ) 220 44 I U I A I U = ⇒ = = 13 3 3 13 3 1 1 25 5 5 1 1,2. ( ) 1320 264 264 44 I U n I A I U n = = = = ⇒ = = I 1 = I 12 + I 13 = 2 1 0,045( ) 44 22 A = = Chọn B. VD 18 Bằng đương dây truyền tải 1 pha điện năng từ 1 nhà may phát điện dc truyền đen nơi tieu thụ la 1 khu chung cư .ng ta thấy nếu Tăng hdt nơi phát từ U lên 2U thì số hộ dân có đủ điện để thiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ.biết chỉ có hao phí trên đường truyền là dáng kể các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau.nếu thay thế sợi dây trên bằng sợi siêu 9 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! Gv: Nguyễn Duy Bắc THPT Yên Dũng 2 dẫn để tải điện thì số hộ dân co đủ điện tiêu thụ là bao nhiêu.công suất nơi phát ko đổi A.110 B.100 C.160 D.175 Giải: Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P 0 .; điện trở đường dây tải là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi dùng dây siêu dẫn Công suất hao phí trên đường dây : ∆P = P 2 R/U 2 Theo bài ra ta có P = 80P 0 + P 2 R/U 2 (1) P = 95P 0 + P 2 R/4U 2 (2) P = nP 0 (3) Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 300P 0 (4) => P = 100P 0 => n = 100 Chọn đáp án B VD 19: Điện năng ở một trạm điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 20kV, hiệu suất trong quá trình truyền tải là H 1 = 80%. Coi công suất truyền tải ở trạm là không đổi, muốn hiệu suất trong quá trình truyền tải tăng đến H = 95% thì ta phải A. giảm hiệu điện thế xuống còn 5kV. B. giảm hiệu điện thế xuống còn 10kV. C. tăng hiệu điện thế lên đến 80kV. D. tăng hiệu điện thế lên đến 40kV. MỘT SỐ BÀI TẬP SƯU TẦM THÊM VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Một số bài toán về máy biến áp và truyền tải điện năng Câu 1 Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U 1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ , với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo được U 2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U 1 = 110V. Số vòng dây bị cuốn ngược là: A 20 B 11 C . 10 D 22 Giải:Gọi số vòng các cuộn dây của MBA theo đúng yêu cầu là N 1 và N 2 Ta có ⇒== 2 1 220 110 2 1 N N N 2 = 2N 1 (1) Với N 1 = 110.1,2 = 132 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có 264 110 2 2 264 110 2 1 1 2 1 = − ⇒= − N nN N nN (2) Thay N 1 = 132 vòng ta tìm được n = 11 vòng. Chọn đáp án B Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứn xuất hiện ở các cuộn sơ cấp và thứ cấp lấn lượt là e 1 = (N 1 – n)e 0 – ne 0 = (N 1 – 2n) e 0 với e 0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây. e 2 = N 2 e 0 Do đó 264 110 22 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 = − ⇒=== − N nN U U E E e e N nN Câu 2: Một người định quấn một máy hạ áp từ điện áp U 1 = 220 (V) xuống U 2 =110 (V) với lõi không phân nhánh, xem máy biến áp là lí tưởng, khi máy làm việc thì suất điện động hiệu dụng xuất hiện trên mỗi vòng dây là 1,25 Vôn/vòng. Người đó quấn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại quấn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Khi thử máy với điện áp U 1 = 220V thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp đo được là 121(V). Số vòng dây bị quấn ngược là: 10 | P a g e C h ú c c á c e m t h i Đ ạ i h ọ c t h ậ t t ố t ! [...]... áp án C Câu 13: Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện nhỏ được đưa đến mộtkhu tái định cư Các kỹ sư tính toán được rằng: nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên 2U thì số hộ dân đượcnhà máy cung cấp đủ điện năng tăng từ 36 lên 144 Biết rằng chỉ có hao phí trên đường dây là đáng kể;các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau Điện áp truyền đi là 3U, nhà máy này cung cấp đủ điện. .. truyền tải điện năng đến một nơi tiêu thụ bằng đường dây một pha có điện trở R Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây là U = 220 V thì hiệu suất truyền tải điện năng là 60% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ vẫn không thay đổi thì điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bằng bao nhiêu? A 359,26 V B 330 V C 134,72 V D.146,67 V Bài giải: Gọi P là công... phát điện được truyền dướ điện áp hiệu dụng là 2kV.công suất 200kw.hiệu số chỉ của công to điện nơi phát và nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch 480 kW.h.hiệu suất của quá trinh tải điện là: A:94,24% B:76% C:90% D:41,67% 480kW h = 20 kW 24.h P − ∆P 200 − 20 Hiệu suất của quá trình tải điện H = = = 0,90 = 90% Chọn áp án C P 200 Giải: Công suất hao phí ∆P = Câu 16: Trong quá trình truyền tải điện năng. .. quấn trong máy biến thế này là 3000 vòng áp án C Câu 9 : Có hai máy biến áp lí tưởng (bỏ qua mọi hao phí) cuộn sơ cấp có cùng số vòng dây nhưng cuộn thứ cấp có số vòng dây khác nhau Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn thứ cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp của máy đó là 1,5 Khi đặt điện áp xoay chiều... cuối nguồn không dùng máy hạ thế Cần phải tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây 100 lần nhưng vẫn đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận được là không đổi Biết điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i và ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 10% điện áp của tải tiêu thụ A 9,1 lần B 10 lần C 10 lần D 9,78 lần Bài giải: Gọi P là công suất nơi... 1=220V Điện trở cuộn sơ cấp là r 1=0 Ω và cuộn thứ cấp là r 2=2 Ω Nếu nối mạch thứ cấp với điện trở R=20 Ω thì hiệu suất của máy biến thế là: A H=0,87 B H=0,97 C H=0,91 D H=0,81 Hiệu suất của máy biến thế chính là hiệu suất của nguồn điện E2 ' PR U 2 20 = = = 0,90909 ≈ 0,91 H= PE E 2 22 Chọn áp án C Câu 19: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị không... là dáng kể các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau.nếu thay thế sợi dây trên = sợi siêu dẫn để tải điện thì số hộ dân co đủ điện tiêu thụ là bao nhiêu.công suất nơi phát ko đổi A.100 B.110 C.160 D.175 Giải: Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P0.; điện trở đường dây tải là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi dùng dây siêu dẫn Công suất hao phí trên đường dây... Nguyễn Duy Bắc THPT Yên Dũng 2 Câu 5 Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều từ tram phát điện cách nơi tiêu thu 10km bằng dây dẫn kim loại có điên trở suất ρ = 2,5.10-8 Ωm, tiết diện 0,4cm2 Hệ số công suất của mạch điện 0,9 Điện áp và công suất ở trạm là 10kV và 500kw Hiệu suất của của quá trình truyền tải điện là: C 92,28% D 99,14% Giải: Gọi ∆P là công suất hao phí trên đường dây Hiệu suất H = R... 1 = Từ (1) và (3) ta có: ∆P = n(1 − H ) (5) Từ (2) và (4) ta có: (6) ∆P n 2 1− H' 1 1− H 1− H n + H −1 = 2 ⇒ 1− H '= ⇒ H '= 1− = Từ (5) và (6) ta có n(1 − H ) n n n n H’ = áp số: H ' = 1 − 1− H n + H −1 = Chọn áp án C n n Câu 7 Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất bằng 1 được nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V Biết số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 100vong và 150 vòng... THPT Yên Dũng 2 Khi mắc cuộn 1 vào một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 240V thì cuộn 2 để hở có hiệu điện thế U 2 Hỏi khi mắc vào cuộn 2 một hiệu điện thế U 2 thì ở cuộn 1 để hở có hiệu điện thế bao nhiêu? Biết rằng điện trở của các cuộn dây không đáng kể A 60V B 30V C 40V D 120V Giải: Gọi N1 và N2 là số vòng dây của cuộn 1 và cuộn 2 ∆Φ là độ biến thi n từ thông ∆t qua mỗi vòng dây cuộn . Bắc THPT Yên Dũng 2 Chuyên đề ôn thi ĐH Máy biến áp - Sự truyền tải điện năng I. MÁY BIẾN ÁP 1.Khái niệm- Là những thi t bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần. THÊM VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Một số bài toán về máy biến áp và truyền tải điện năng Câu 1 Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U 1 = 110V lên 220V với lõi không phân. Chú ý : Công thức (*) luôn được áp dụng cho máy biến áp còn công thức (**) chỉ được áp dụng khi hao phí không đáng kể hoặc hai đầu cuộn thứ cấp để hở. 4. Truyền tải điện năng đi xa Điện năng sản