BÀI TẬP LIÊN QUAN TỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA VÀ MÁY BIẾN THẾ A LÍ THUYẾT 1 Truyền tải điện năng đi xa Hao phí điện năng trên đường dây tải điện là do khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây[.]
BÀI TẬP LIÊN QUAN TỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA VÀ MÁY BIẾN THẾ A LÍ THUYẾT Truyền tải điện xa - Hao phí điện đường dây tải điện truyền tải điện xa đường dây dẫn, có phần điện hao phí tượng tỏa nhiệt đường dây - Cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây dẫn: P hp R P2 = I R = U2 Trong đó: P công suất điện cần truyền (W) Php công suất hao phí (W) U hiệu điện hai đầu đường dây truyền tải điện (V) I cường độ dòng điện đường dây tải điện (A) R điện trở đường dây tải điện ( ) - Để giảm hao phí đường dây truyền tải điện xa ta có phương án sau: + Tăng tiết diện dây dẫn (tốn kém) + Chọn dây có điện trở suất nhỏ (tốn kém) + Tăng hiệu điện (thường dùng) Máy biến - Máy biến thiết bị dùng để tăng giảm hiệu điện dòng điện xoay chiều Máy biến công nghiệp Máy biến gia đình - Cấu tạo: + Hai cuộn dây: Cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp có số vịng dây khác + Lõi sắt hay thép có pha Silic - Hiệu điện hai đầu cuộn dây máy biến tỉ lệ với số vòng dây cuộn: U1 n1 k U2 n Trong đó: n1, U1 số vịng dây hiệu điện cuộn sơ cấp n2, U2 số vòng dây hiệu điện cuộn thứ cấp k hệ số máy biến Lưu ý: + Nếu k > (tức U1 > U2 hay n1 > n2) máy hạ + Nếu k < (tức U1 < U2 hay n1 < n2) máy tăng + Máy biến khơng thể dùng dịng điện chiều B CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Cơng suất hao phí đường dây tải điện Phương pháp giải Từ công thức tính cơng suất hao phí: P hp R P2 = I R = U2 - Tính hiệu điện hai đầu đường dây truyền tải điện: R.P2 U= P U = Php I U = I.R - Tính điện trở dây dẫn: R= U P hp P R = P hp I R U I - Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn: I= P hp R I = P I U U R - Công suất truyền tải điện: P= P U hp R P = U.I Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Đường dây tải điện từ huyện xã dài 10km truyền với dòng điện có cường độ 200A Dây dẫn đồng 1km có điện trở 0,2 Tính cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây Hướng dẫn giải Vì dây dẫn đồng 1km có điện trở 0,2 nên điện trở tổng cộng đường dây tải điện (gồm dây) dài 10km từ huyện xã là: R = 0,2.2.10 = 4 Công suất hao phí tỏa nhiệt đường dây là: Php = I2 R = 2002.4 = 160000W Ví dụ 2: Người ta truyền tải công suất điện 100kW đường dây dẫn có điện trở R cơng suất hao phí đường dây truyền tải điện 0,5kW Hiệu điện hai đầu dây tải điện 10kV Điện trở dây dẫn bao nhiêu? Tóm tắt P = 100kW = 100000W Php = 0,5kW = 500W U = 10kV = 10000V R =? Hướng dẫn giải Điện trở dây dẫn là: P hp R.P2 = => R = U2 P U P hp 500.100002 = = 5 1000002 Vậy điện trở dây dẫn 5 Ví dụ 3: Người ta muốn tải công suất điện 45000W từ nhà máy thủy điện đến khu dân cư cách nhà máy 65km Biết 1km dây dẫn có điện trở 0,8 a) Hiệu điện hai đầu dây tải điện 25000V Tính cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây b) Nếu để hiệu điện hai đầu đường dây tải điện 220V mà truyền cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây bao nhiêu? Hướng dẫn giải a) Dịng điện chạy đường dây có cường độ là: I= P = 45000 = 1,8A U 25000 Điện trở dây dẫn (gồm dây) là: R = 2.0,8.65 =104W Cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây là: Php = I2 R = 1,82.104 = 336,96W b) Dịng điện chạy đường dây có cường độ là: I' = P = 45000 204,5A U' 220 Cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây là: Php' = I'2 R = 204,52.104 = 4349306W Dạng 2: Bài tập máy biến Phương pháp giải Áp dụng công thức: U1 n1 U2 n - Tính hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp: U1 = n1 n U ; U U1 n2 n1 - Tính số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp: n1 = U1 U n ; n n1 U2 U1 Trong đó: n1, U1 số vòng dây hiệu điện cuộn sơ cấp n2, U2 số vòng dây hiệu điện cuộn thứ cấp k hệ số máy biến Lưu ý: + Nếu k > (tức U1 > U2 hay n1 > n2) máy hạ + Nếu k < (tức U1 < U2 hay n1 < n2) máy tăng + Máy biến khơng thể dùng dịng điện chiều Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Cuộn sơ cấp máy biến có 8000 vịng, cuộn thứ cấp có 400 vịng Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều 180V hai đầu cuộn dây thứ cấp có hiệu điện bao nhiêu? Máy biến máy tăng hay máy hạ thế? Tóm tắt n1 = 8000 vòng n2 = 400 vòng U1 = 180V U2 = ? V Hướng dẫn giải Cuộn dây thứ cấp có hiệu điện là: Áp dụng công thức: U1 n1 n 400 U U1 180 = 9V U2 n n1 8000 Thấy U1 > U2 nên máy biến máy hạ Ví dụ 2: Máy biến dùng để biến đổi hiệu điện xoay chiều 110V lên 220V Biết cuộn thứ cấp có 10000 vịng a) Tìm số vịng dây cuộn sơ cấp b) Dùng máy biến biến đổi hiệu điện acquy 12V lên 60V không? Tại sao? Tóm tắt n2 = 10000 vịng U1 = 110V U2 = 220V n1 = ? vòng Hướng dẫn giải a) Số vòng dây cuộn sơ cấp là: Áp dụng công thức: U1 n1 U 110 = => n1 = n = 10000 = 5000 vòng U2 n U2 220 Vậy số vòng dây cuộn sơ cấp 5000 vịng b) Khơng thể dùng máy biến biến đổi hiệu điện acquy 12V lên 60V máy biến khơng biến đổi hiệu điện chiều C CÁC DẠNG BÀI TẬP Bài 1: Để truyền tải công suất điện 200MW xa dây tải điện có điện trở tổng cộng 20 hiệu điện đặt vào hai đầu dây tải điện 500kV cơng suất hao phí điện tỏa nhiệt đường dây bao nhiêu? Đáp án: Php = 32.105 W Bài 2: Một máy phát điện xoay chiều cho hiệu điện hai cực máy 1000V Để truyền tải điện xa, người ta phải tăng hiệu điện lên 10000V Hỏi phải dùng máy biến có tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp bao nhiêu? Cuộn nối với hai cực máy phát điện? Đáp án: n1 = ; Cuộn sơ cấp nối với hai cực máy phát điện n 10 Bài 3: Hai đầu cuộn thứ cấp máy biến cho hiệu điện 30V Hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp bao nhiêu? Cho biết cuộn sơ cấp có 1200 vịng dây, cuộn thứ cấp có 300 vòng dây Máy biến máy tăng hay máy hạ thế? Đáp án: U1 = 120V; Máy hạ Bài 4: Đường dây tải điện có chiều dài tổng cộng 10km, có hiệu điện 15000V hai đầu nơi truyền tải, công suất cung cấp nơi truyền tải 3.106W Dây dẫn tải điện 1km có điện trở 0,2 Tính cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây Đáp án: Php = 160000 W Bài 5: Một máy biến gồm cuộn sơ cấp có 500 vịng, cuộn thứ cấp có 40000 vịng a) Máy máy tăng hay hạ thế? b) Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện 400V Tính hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp c) Điện trở đường dây truyền 40 , công suất truyền 1000000W Tính cơng suất hao phí đường truyền tỏa nhiệt đường dây d) Muốn công suất hao phí giảm nửa phải tăng hiệu điện lên giá trị bao nhiêu? Đáp án: a) Máy tăng b) 32000V c) 39062,5W d) 45255V Bài 6: Cuộn sơ cấp máy biến có 300 vịng Muốn tăng hiệu điện lên lần cuộn thứ cấp máy biến phải quấn vịng? Có thể dùng máy tăng làm máy hạ khơng? Máy hạ lần? Đáp án: 900 vịng Có thể dùng máy tăng làm máy hạ thế, máy hạ lần Bài 7: Người ta truyền tải từ nhà máy điện công suất điện P = 108 W đường dây dẫn có điện trở tổng cộng R = 10 , hiệu điện phát từ nhà máy phát điện nối với đầu đường dây dẫn U1 = 105 V a) Tính cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây tải b) Tính lại cơng suất hao phí đường dây tải đầu đường dây, người ta dùng máy biến có tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp n1 để thay đổi = n 10 hiệu điện nhà máy điện phát trước nối vào đường dây Đáp án: a) Php = 107 W b) Php = 105 W Bài 8: Người ta dùng máy biến cuộn sơ cấp có 500 vịng, cuộn thứ cấp có 50000 vịng để tải điện có cơng suất 1000kW từ nhà máy đến nơi tiêu thụ Hiệu điện đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp 2000V điện trở đường dây tải điện 100 a) Tính hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp b) Tính cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây tải điện Đáp án: a) U2 = 200000V b) Php = 2500 W Bài 9: Một máy biến thế, đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều U1 = 220V hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiệu điện thê xoay chiều U2 = 110V Do nhầm lẫn, người ta không đặt hiệu điện xoay chiều U1 = 220V vào hai đầu cuộn sơ cấp mà đặt vào hai đầu cuộn thứ cấp máy biến Khi này, hai đầu cuộn sơ cấp xuất hiệu điện xoay chiều bao nhiêu? Đáp án: U1’ = 440V Bài 10: Cuộn sơ cấp máy biến có 5000 vịng, cuộn thứ cấp có 625 vịng Nối hai đầu cuộn sơ cấp vào mạng điện có hiệu điện 220V a) Tính hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp b) Tính dịng điện chạy qua cuộn thứ cấp nối hai đầu cuộn thứ cấp với điện trở 137,5 Coi điện không bị mát Đáp án: a) U2 = 27,5V b) I2 = 0,2A ... Bài 1: Để truyền tải công suất đi? ??n 200MW xa dây tải đi? ??n có đi? ??n trở tổng cộng 20 hiệu đi? ??n đặt vào hai đầu dây tải đi? ??n 500 kV cơng suất hao phí đi? ??n tỏa nhiệt đường dây bao nhiêu? Đáp án: Php... dây Máy biến máy tăng hay máy hạ thế? Đáp án: U1 = 120V; Máy hạ Bài 4: Đường dây tải đi? ??n có chiều dài tổng cộng 10km, có hiệu đi? ??n 1500 0V hai đầu nơi truyền tải, công suất cung cấp nơi truyền tải. .. dùng máy tăng làm máy hạ không? Máy hạ lần? Đáp án: 900 vịng Có thể dùng máy tăng làm máy hạ thế, máy hạ lần Bài 7: Người ta truyền tải từ nhà máy đi? ??n công suất đi? ??n P = 108 W đường dây dẫn có đi? ??n