máy biến áp & truyền tải điện năng- máy phát điện và động cơ điện

Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 200 V, thì điện áp hiệu dụng giữa haiđầu cuộn thứ cấp là Câu 3.. Biểu thức của suất điện động trong cuộn thứ cấ

Máy biến áp & Truyền tải điện năng- Máy phát điện và động cơ điện PHẦN 1: Máy biến áp & Truyền tải điện năng

Trong đó: cos1 và cos 2 : là hệ số công suất của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

(Hiệu suất của máy biến áp thường rất cao trên 95% )

2.Truyền tải điện năng:

 Công suất hao phí trên đường dây tải điện: P hp = r

2 2

Phat Phat

I : Cường độ dòng điện trên dây tải điện

P : là công suất truyền đi ở nơi cung cấp; U: là điện áp ở nơi cung cấp

cos: là hệ số công suất của dây tải điện

 Hiệu suất tải điện:

1

1 1

2

P

P P P

P

Với: P1: Công suất truyền đi

P2: Công suất nhận được nơi tiêu thụ P: Công suất hao phí

- Phần trăm công suất bị mất mát trên đường dây tải điện: P.100

Ví dụ 1 : Một máy biến áp lí tưởng có hai cuộn dây lần lượt là 10000vòng và 200vòng.

a) Muốn tăng áp thì cuộn nào là cuộn sơ cấp ?Nếu đặt vào cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng U 1 =220V thì điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu?

b)Cuộn nào có tiết diện lớn

HD giải: a)Để là máy tăng áp thì số vòng cuộn thứ cấp phải lớn hơn cuộn sơ cấp:

-Nên ta có: N 1 =200vòng, N 2 =10000 vòng -Điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp: 2 2 2 2 1

b)Cuộn sơ cấp có tiết diện dây lớn hơn vì N 1 < N 2

Ví dụ 2 : Một máy biến áp gồm có cuộn sơ cấp 300 vòng, cuộn thứ cấp 1500 vòng Mắc cuộn sơ cấp vào một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V.

a Tính điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp.

GV: Đoàn Văn Lượng Trang 1



I



b Cho hiệu suất của máy biến áp là 1 (không hao phí năng lượng) Tính cường độ hiệu dụng ở cuộn thứ cấp, nếu cường độ hiệu dụng ở cuộn sơ cấp là I 1 =2A.

U N U

N

   V.

Bỏ qua mất mát điện năng thì P 2 = P 1 = U 1 I 1 = 120.0,8 = 96W Vậy chọn A.

Ví dụ 5 : Cuộn thứ cấp của máy biến thế có 1000vòng Từ thông xoay chiều trong lõi biến thế có tần số 50Hz và giá trị cực đại 0,5mWb Suất điện động hiệu dụng của cuộn thứ cấp là:

1 Tính điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở (giả thiết bỏ qua điện trở hoạt động R của cuộn sơ cấp).

2 Khi dùng vôn kế (có điện trở vô cùng lớn) để đo hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở, người ta thấy vôn

kế chỉ 199V So sánh kết quả này với giá trị ở câu 1 và giải thích tại sao? Hãy xác định tỉ số giữa cảm kháng Z L

của cuộn sơ cấp và điện trở hoạt động của nó.

Ví dụ 7 : Một máy biến thế dùng trong máy thu vô tuyến có cuộn sớ cấp gồm 1000 vòng, mắc vào mạng điện 127V và ba cuộn thứ cấp để lấy ra các hiệu điện thế 6,35V; 15V; 18,5V Số vòng dây của mỗi cuộn thứ cấp lần lượt là:

2 1

U

N N U

U N



I



2 1

N

20

100.20

52

1

U

U N

L r

U

U Z

r Z

U r

U

Chọn A

Ví dụ 10 : Trong máy biến thế ở hình 2, cuộn sơ cấp có n1=1320 vòng, hiệu điện thế U1= 220V, mộtcuộn thứ cấp có U2 = 10V, I2 = 0,5 A; cuộn thứ cấp thứ hai có n3=36 vòng, I3=1,2A Cường độ dòngđiện trong cuộn sơ cấp và số vòng trong cuộn thứ cấp thứ nhất là

= 20Ω thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp bằng bao nhiêu?

Giải: Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở: U2 = U1/10 = 22V = E2 Cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp khi nối với điên trở R: I2 = E2/(R +r2) = 1A Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp U’2 = I2R = 20V Chọn C

b.Trắc nghiệm:

Câu 1 Một máy biến thế có hiệu suất xấp xĩ bằng 100%, có số vòng dây cuộn sơ cấp gấp 10 lần số

vòng dây cuộn thứ cấp Máy biến thế này

GV: Đoàn Văn Lượng Trang 3



I



A làm giảm tần số dòng điện ở cuộn sơ cấp 10 lần

B làm tăng tần số dòng điện ở cuộn sơ cấp 10 lần.

Câu 2 Một máy biến thế có tỉ lệ về số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là 10 Đặt vào hai

đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 200 V, thì điện áp hiệu dụng giữa haiđầu cuộn thứ cấp là

Câu 3 Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp có 2500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 100 vòng dây Điện áp

hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp là 220 V Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp là

Câu 4 Một máy biến áp có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng Điện áp và

cường độ dòng điện ở mạch sơ cấp là 120V và 0,8A Điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là

A 6 V; 96 W B 240 V; 96 W C 6 V; 4,8 W D 120 V; 48 W.

Câu 5(ĐH–2007): Một máy biến thế có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây được mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu

điện thế hiệu dụng 220 V Khi đó hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 484V Bỏ qua mọi hao phí của máy biến thế Số vòng dây của cuộn thứ cấp là

Câu 6: Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng và cuộn thứ cấp gồm 100 vòng Điện áp và

cường độ ở mạch sơ cấp là 220 V; 0,8 A Điện áp và cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp là

A 11 V; 0,04 A B 1100 V; 0,04 A C 11 V; 16 A D 22 V; 16 A.

Câu 7: Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp là 3000 vòng, cuộn thứ cấp 500 vòng, được mắc vào mạng

điện xoay chiều tần số 50Hz, khi đó cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp là 12A Cường độ dòng điện qua cuộn

sơ cấp là

Câu 8: Một máy biến áp , cuộn sơ cấp có 500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây Điện áp hiệu dụng ở hai

đầu cuộn sơ cấp là 100V Hiệu suất của máy biến áp là 95% Mạch thứ cấp là một bóng đèn dây tóc tiêu thụ công suất 25W Điện áp hiệu dụng có hai đầu cuộn thứ cấp là

Câu 9: Một máy biến áp , cuộn sơ cấp có 500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây Điện áp hiệu dụng ở hai

đầu cuộn sơ cấp là 100V Hiệu suất của máy biến áp là 95% Mạch thứ cấp là một bóng đèn dây tóc tiêu thụ công suất 25W Cường độ dòng điện qua đèn bằng:

Câu 10: Một máy biến áp , cuộn sơ cấp có 500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây Điện áp hiệu dụng ở hai

đầu cuộn sơ cấp là 100V Hiệu suất của máy biến áp là 95% Mạch thứ cấp là một bóng đèn dây tóc tiêu thụ công suất 25W Cường độ dòng điện ở mạch sơ cấp bằng (coi hệ số công suất trong cuộn sơ cấp bằng 1):

Câu 11: Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là 2200 vòng và 120 vòng Mắc cuộn sơ

cấp với mạng điện xoay chiều 220V – 50Hz, khi đó hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là

Câu 12: Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp là 2200 vòng Mắc cuộn sơ cấp với mạng điện xoay chiều

220V–50Hz, khi đó hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 6V Số vòng của cuộn thứ cấp là

c.Trắc nghiệm nâng cao:

Câu 13: Một máy biến áp lý tưởng có một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp được quấn trên một lỏi thép

chung hình khung chữ nhật Cuộn sơ cấp có N1 = 1320 vòng dây; cuộn thứ cấp thứ hai có N3 = 25vòng dây Khi mắc vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U1 = 220 V thìhiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp thứ nhất là U2 = 10 V; cường độ dòng điện chạy trongcuộn thứ cấp thứ nhất và thứ hai có giá trị lần lượt là I2 = 0,5 A và I3 = 1,2 A Coi hệ số công suất củamạch điện là 1 Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy trong cuộn sơ cấp có giá trị là

12 3F



cuộn dây thuần

GV: Đoàn Văn Lượng Trang 4



I



Câu 15.Cuộn thứ cấp của máy biến áp có 1500 vòng và dòng điện có f = 50Hz Giá trị cực đại của từ thông

trong lõi thép là 0,6 Wb Chọn pha ban đầu bằng không Biểu thức của suất điện động trong cuộn thứ cấp là:

Câu 16(ĐH-2010): Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) một điện áp

xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100 V Ở cuộn thứ cấp, nếu giảm bớt n vòng dây thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của nó là U, nếu tăng thêm n vòng dây thì điện áp đó là 2U Nếu tăng thêm 3n vòng dây ở cuộn thứ cấp thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để

hở của cuộn này bằng

A 100 V B 200 V C 220 V D 110 V

Giải: Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch cuộn sơ cấp không đổi, gọi số vòng của của cuộn sơ cấp và thứ cấp lần

lượt là N 1 và N 2 Khi điện áp hai đầu cuộn thứ cấp là 100V, ta có:

  Lấy (6)+(5), ta được U=200V/3, thay vào (5), ta được n/N 2 =1/3,

suy ra: 3n = N 2 thay vào (4), ta được 0 1

(4' )2

Câu 17(ĐH-2011): Một học sinh quấn một máy biến áp với dự định số vòng dây của cuộn sơ cấp gấp hai lần số

vòng dây của cuộn thứ cấp Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu một số vòng dây Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dung không đổi, rồi dùng vôn kế xác định tỉ số điện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp Lúc đầu tỉ số điện áp bằng 0,43 Sau khi quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng 0,45 Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp Để được máy biến áp đúng như dự định, học sinh này phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp

A 60 vòng dây B 84 vòng dây C 100 vòng dây D 40 vòng dây.

Giải: Gọi N1 , N 2 là số vòng dây ban đầu của mỗi cuộn; n là số vòng phải cuốn thêm cần tìm Ta có:

842

;516

;120045

,0

24

;43,0

2

1 2

1 1

2 1

N N

N N

N N

N

 Đáp án B

Câu 18: Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1 = 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 U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêucầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 110V Số vòng dây bị cuốn ngược(sai) là:

1102

1

N

N

N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110 x1,2 = 132 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược Khi đó ta có

2 264110 2 2 110264

1

1 2

n N

(2) Thay N1 = 132 vòng ta tìm được n = 11 vòng Chọn B

Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứng xuất hiện ở các cuộn sơ cấp



I



e1 = (N1-n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây.

e2 = N2e0

Do đó

264

1102

2

2

1 2

1 2

1 2

1 2

U E

E e

e N

n N

Giải 2: Khi bị một số cuộn dây bị của cuộn sơ cấp hoặc cuộn thứ cấp bị cuốn ngược thì suất điện động

sẽ được tính bằng công thức nào?

khi cuốn ngược k vòng như vậy thì cuộn sơ cấp sẽ bị mất đi 2k vòng : 1 1

Câu 19:Hiệu điện thế được đưa vào cuộn sơ cấp của một máy biến áp có giá trị hiệu dụng là 220V.Số

vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp tương ứng là 1100 vòng và 50vòng.Mạch thứ cấp gồm một điệntrở thuần 8,một cuộn cảm có cảm kháng 2 và một tụ điện mắc nối tiếp Biết dòng điện chạy quacuộn sơ cấp bằng 0,032A, bỏ qua hao phí của máy biến áp, độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độdòng điện trong mạch thứ cấp là

1

N

N

N1 = 2N2 (1) Với N1 = 220 /1,25 = 176 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược Khi đó ta có

220

2

2121

2202

1

1 2

N

n N N

n N

(2) =>

121

1102

121(N1 – 2n) = 110N1 => n = 8 vòng Chọn B

Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứng xuất hiện ở các cuộn sơ cấp

và thứ cấp lấn lượt là e1 = (N1-n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây

e2 = N2e0

Do đó

121

2202

2

2

1 2

1 2

1 2

1 2

U E

E e

e N

n N

Lí thuyết phần quấn ngược MBA:

Do máy biến áp là lí tưởng, điện trở trong cuộn sơ và thứ cấp coi như bằng 0 nên u = e

Số vòng quấn ngược tạo ra suất điện động chống lại các vòng quấn thuận

Suất điện động tự cảm trong mỗi vòng dây là e0 Goi n1 là số vòng quấn nguợc cuộn sơ cấp Khi đó trong cuộn sơ cấp có N1-n vòng quấn thuận và n1 1 vòng quấn nguợc nên Suất điện động tự cảm trong cuộn sơ cấp là

GV: Đoàn Văn Lượng Trang 6



I



Tương tự Suất điện động tự cảm trong cuộn thứ cấp là:

Ta có: 1 1 1

22

x



 suy ra x=8 vòng Đáp số :B

Câu 21: Một học sinh quấn một máy biến áp có số vòng dây cuộn thứ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn

sơ cấp Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U thì điện áp hiệu dụng

ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 1,92U Khi kiểm tra thì phát hiện trong cuộn thứ cấp có 40 vòng dây bị quấn ngược chiều so với đa số các vòng dây trong đó Bỏ qua mọi hao phí máy biến thế Tổng số vòng dây đã được quấn trong máy biến thế này là

Do đó Tổng số vòng dây đã được quấn trong máy biến thế này là 3000 vòng Đáp án B

Câu 22: 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 nói trên vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy thứ hai thì tỉ số đó là 2 Khi cùng thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp của mỗi máy 50 vòng dâyrồi lặp lại thí nghiệm thì tỉ số điện áp nói trên của hai máy là bằng nhau Số vòng dây của cuộn sơ cấp của mỗi máy là

Câu 23: Một thợ điện dân dụng quấn một máy biến áp với dự định hệ số hạ áp là k = 2 Do sơ suất nên

cuộn thứ cấp bị thiếu một số vòng dây Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, người thợ này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng

U = const, rồi dùng vôn kế lí tưởng xác định tỉ số x giữa điện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp Lúc đầu x = 43% Sau khi quấn thêm vào cuộn thứ cấp 26 vòng thì x = 45% Bỏ qua mọi hao phí trong

máy biến áp Để được máy biến áp đúng như dự định thì người thợ điện phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp:

A 65vòng dây B.56 vòng dây C.36 vòng dây D.91 vòng dây

GV: Đoàn Văn Lượng Trang 7

N1

N2N



I



Giải:

1 2 2

1 1

2 2

2 1

2

65026

N N

N N

phải quấn cuốn thêm 65 vòng nữa Chọn A

Câu 24: Một máy biến thế lõi đối xứng gồm ba nhánh có tiết diện bằng nhau, hai nhánh được cuốn hai

cuộn dây Khi mắc một hiệu điện thế xoay chiều vào một cuộn thì các đường sức do nó sinh ra không

bị thoát ra ngoài và được chia đều cho hai nhánh còn lại Khi mắc cuộn 1 vào một hiệu điện thế xoaychiều có giá trị hiệu dụng là 240V thì cuộn 2 để hở có hiệu điện thế U2 Hỏi khi mắc vào cuộn 2 mộthiệu điện thế U2 thì ở cuộn 1 để hở có hiệu điện thế bao nhiêu? Biết rằng điện trở của các cuộn dâykhông đáng kể

là độ biến thiên từ thông qua mỗi vòngdây cuộn thứ cấp

Khi cuộn 1 là cuộn sơ cấp: e1 = N1

2

=>

2

1 2

1 2

1 2

U

U N

N E

E e

2

=>

1

2 1

2 1

2 2

1 2

2

''

'2

'

''

'

U

U U

U N

N E

E e

nhân 2 vế (1) và (2) Ta được U’ 1 = U 1 /4 = 60V Chọn A

Câu 25: Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp gấp 10 lần cuộn thứ cấp Hai đầu cuộn sơ cấp mắc vào

nguồn xoay chiều có điện áp hiệu dụng U1 = 220V Điện trở của cuộn sơ cấp là r1  0 và cuộn thứ cấp r2 2Ω Mạch từ khép kín; bỏ qua hao phí do dòng Fuco và bức xạ Khi hai đầu cuộn thứ cấp mắc với điện trở R

= 20Ω thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp bằng bao nhiêu?

Giải: Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở: U2 = U1/10 = 22V =E2 Cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp khi nối với điên trở R: I2 = E2/(R +r2) = 1A

Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp U’ 2 = I 2 R = 20V Chọn C

Câu 26: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị

không đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là 100V Nếu tăng thêm n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp khi để hở là U; nếu giảm bớt n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là 2U Nếu tăng thêm 2n vòng dây ở cuộn thứ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp có thể

`

N U

 (1)

2

1 1

N

n N U

 (2)

2

1 1

n N U

 (3)

n N

N U

U

22

1 2

N U

N U



I



Lấy (5) : (6) => U U N N n n





1

n N

=> 2(N1 –n) = N1 + n => N1 = 3n

Lấy (1) : (4)=>

1002

Câu 27: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị

không đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là 100V.Ở cuộn sơ cấp ,khi

ta giảm bớt đo n vòng dây thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U;nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U/2.Gía trị của U là:

`

N U

 (1)

2

1 1

N

n N U

 (2)

2

1 12

N

n N U

Lấy (1) : (2) =>

n N

N U

N U

n N

32

200

`1

200

1 1

1 1

N

(V) Chọn A

Câu 28 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 Do cuộn sơ cấp có

10 vòng bị quấn ngược nên điện áp thu được ở cuộn thứ cấp là:

A 7,5V B 9,37 V C 8,33V D 7,78V

Giải: Gọi e0 là suất điện động cảm ứng tức thời xuất hiện ở mỗi vòng dây khi biến áp được nối vào

nguồn điện xoay chiều

Suất điện đông tức thời xuất hiện ở cuộn sơ cấp và thứ cấp là:

e1 = (N1 – 10)e0 – 10e0 = 80e0 e2 = N2e0 = 150e0

U

U E

E E

E e

e

375,980

5.150150

80150

80

2 2

1 2

1 2

1 2

Giải: Dòng điện qua cuộn sơ cấp I1 = I12 + I13

Câu 30 Cho một máy biến thế có hiệu suất 80% Cuộn sơ cấp có 150 vòng, cuộn thứ cấp có 300

vòng Hai đầu cuộn thứ cấp nối với một cuộn dây có điện trở hoạt động 100Ω, độ tự cảm 1/π H Hệ số công suất mạch sơ cấp bằng 1 Hai đầu cuộn sơ cấp được đặt ở hiệu điện thế xoay chiều có U1 = 100V, tần số 50Hz Tính công suất mạch thứ cấp và cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp?

A 100W và1,5A B 150W và 1,8A C 200W và 2,5A D 250W và 2,0A



I



Câu 31: Cho một máy biến thế có hiệu suất 80% Cuộn sơ cấp có 150 vòng, cuộn thứ cấp có 300 vòng.

Hai đầu cuộn thứ cấp nối với một cuộn dây có điện trở hoạt động 100Ω, độ tự cảm 0,1/π H Hệ số công suất mạch sơ cấp bằng 1 Hai đầu cuộn sơ cấp được đặt ở hiệu điện thế xoay chiều có U1 = 100V, tần số50Hz Tính công suất mạch thứ cấp và cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp?

Câu 32: Một máy biến thế có cuộn sơ cấp gồm 10N vòng dây, cuộn thứ cấp gồm N vòng dây Hai đầu

cuộn sơ cấp mắc vào nguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng 220 (V) Biết điện trở thuần củacuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là: 0() và 2() xem mạch từ là khép kín và hao phí dòng fucô không đáng kể Hiệu điện thế hiệu dụng khi mạch thứ cấp hở là

U

= 22 (V) , Chọn A

Câu 33: Trong một giờ thực hành một học sinh muốn một quạt điện loại 180 V - 120W hoạt động bình

thường dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt một biến trở Banđầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70  thì đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là0,75A và công suất của quạt điện đạt 92,8% Muốn quạt hoạt động bình thường thì phải điều chỉnh biếntrở như thế nào?

A giảm đi 12 B tăng thêm 12 C giảm đi 20 D tăng thêm 20

Giải 1: Gọi R0 , ZL , ZC là điện trở thuần, cảm kháng và dung kháng của quạt điện.

Công suấ định mức của quạt P = 120W ; dòng điện định mức của quạt I Gọi R2 là giá trị của biến trở khi quạt hoạt động bình thường khi điện áp U = 220V

Khi biến trở có giá tri R1 = 70 thì I1 = 0,75A, P1 = 0,928P = 111,36W P1 = I1 R0 (1) => R0 = P1/I1  198 (2)

1 0

1 268 ( )

220 )

( )

U Z

0 2

)(

)(R R Z L Z C

R U

GV: Đoàn Văn Lượng Trang 10



I



2 1

2

2 2 2

1

1 1

360 4400

1

100 (10 1)

802

400

88.8%

8100

R

I I

I I

U I H I

Câu 35: Một máy hạ áp, cuộn dây sơ cấp có N1= 440vòng và điện trở r1=7,2Ω, cuộn thứ cấp có N2=

254vòng và điện trở r2= 2,4Ω Mắc vào cuộn thứ cấp một điện trở R=20Ω, coi mạch là khép kín và hao phí do dòng Fu-cô không đáng kể.Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U1= 220V Xác định điện áp hiệu dụng ở hai đầu tải R Tính hiệu suất của máy biến áp đó

Giải:

 

 

1 2 2 1

1

254 (20 2, 4)440

2254

U I H

A 80% B 82% C 69% D 89%

Giải: Vì mạch từ khép kin và bỏ qua mất mát năng lượng nên ta có:

e1 = 1

d N dt



 ; e2 = 2

d N dt

Áp dụng định luật Ôm cho mạch sơ cấp và thứ cấp, ta có:

u1 = e1 + r1i1 ; e2 = u2 + r2i2 và u2 = i2R

Từ (1) ta được: u1 - r1i1= e1 = ke2 = k(u2 + r2i2 ) (2)

Câu 37: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị

không đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là 100V.Ở cuộn sơ cấp ,khi

ta giảm bớt đo n vòng dây thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U;nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U/2.Gía trị của U là:



I



Giải: Gọi điên áp hiệu dụng đặt vào cuộn sơ cấp là U1, số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là N1 và N2

Ta có:

2

1 100

`

N U

 (1)

2

1 1

N

n N U

 (2)

2

1 12

N

n N U

Lấy (1) : (2) =>

n N

N U

N U

n N

32

200

`1

200

1 1

1 1

N

(V) Chọn A

Câu 38: 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 Do cuộn sơ cấp có

10 vòng bị quấn ngược nên điện áp thu được ở cuộn thứ cấp là:

2

1 2

1 2

1 2

Câu 39: 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.công suất hao phí bằng trên dây bằng 5% công 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 luôn cùng pha và bỏ qua hao phí trên máy biến thế.tỉ số biến đổi của mấy hạ thế là:

1 1

R I

U I

I U

Giải: Ta có U2 = P2/I2 = 11000/100=110V Vì bỏ qua hao phí, ta dùng công thức :

1

2 2

1 2

1

I

I U

U N

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

5.10100.10 =50A => R 



= 8,5.10 -6 (m 2 ) =8,5(mm 2 ) Hay S  8,5(mm2 ) Chọn C

Ví dụ 3 : Người ta cần truyền một công suất điện một pha 10000kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 5kV đi

xa Mạch điện có hệ số công suất cosφ = 0,8Ω Muốn cho tỷ lệ năng lượng mất trên đường dây không quá 10% thì điện trở của đường dây phải có giá trị trong khoảng nào?

Ví dụ 4 : Một máy biến thế có tỉ số vòng 5

n

n

2

1  , 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 là:

1 2

1

I

I U

U N

2 2

U U N

N

Từ đó : P 2 =U 2 I 2 cos  = >

8,0.200

9600

cos1

Vậy cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp là: 60A Chọn D

Ví dụ 5 : Người ta 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

Giải 1: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây

Công suất hao phí trên đường dây

P 1 = (P +P 1 ) 2

2 1

U

R

(*) P 2 = (P +P 2 ) 2

2 2

)(

P P

P P

2 2

H

H



= 3

H

H



= 9

1

P (****)

Từ (***) và (****) =>

)(

)(

1

2

P P

P P

2 (2)

2 2

2 2)(

)(

P P

P P

Giải 2: Hiệu suất truyền tải lúc đầu là 60% nên ta có :

Hiệu suất truyền tải lúc sau là 90% nên ta có :

GV: Đoàn Văn Lượng Trang 13



I



Công suất nơi truyền tải phát đi lúc đầu và lúc sau :

a.Tính độ giảm thế, công suất hao phí trên dây dẫn.

b.Nối hai cực của trạm phát điện với một biến thế có hệ số k=0,1 Tính công suất hao phí trên đường dây và hiệu suất của sự tải điện là bao nhiêu? Biết rằng năng lượng hao phí trong máy biến thế không đáng kể, hiệu điện thế

và cường độ dòng điện luôn cùng pha.

Giải: a Ta có: I= P

U=

350.10

100

Công suất hao phí trên dây: Ta có: P= RI 2 =4.100 2 =40000 W = 40 kW

k =

5000,1 =5000 V ; I2 =

3 2

P 50.10

10

U  5000  A

Do đó: công suất hao phí trên dây: P’ =R.I22= 4 (10) 2 = 400 W = 0,4 kW

- Hiệu suất tải điện: H=P- P' 50 0, 4

99, 2

Ví dụ 7 : điên năng tiêu thụ ở 1 trạm 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%

Giải: Công suất hao phí P =

h

h kW

24

480

R

8 4

4 8 5

2 7 , 716 10

81 , 0 10 10 4 , 0

10 2 10 5 , 2 10 5 ) cos (

l P P

P

H = 1-0,0772 = 0,9228 = 92,28% Chọn C

Ví dụ 9 : Điên áp giữa 2 cực của máy phát điện cần tăng lên bao nhiêu lần để công suất hao phí giảm 100 lần

với điều kiện công suất truyền đến tải tiêu thu không đổi và khi chưa tăng thi độ giảm điện áp trên đường dây bằng 15% điện giữa hai cực máy phát Coi cường độ dòng điện luôn cùng pha với điện áp.

A 10 lần B 8,515 lần C 10,515 lần D Đáp án khác

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây

Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp P 1 = 12 2

1

R P

U Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1

P 2 = 22 2

2

R P



I



Độ giảm điện áp trên đường dây khi chưa tăng điện áp: U = I 1 R = 0,15U 1  R =

2 1 1

A 9,1 lần B 10 lần C 10 lần D 9,78 lần.

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây

Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp và khi tăng điện áp P1 = 12 2

1

R P

U Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1

P2 = 22 2

2

R P

U Với P2 = P + P2

Độ giảm điện áp trên đường dây khi chưa tăng điện áp : U = 0,1(U1-U)  1,1 U = 0,1U1

U = I1R =

111

Mặt khác P1 = 2

1

2 1

2 1 2 1

P U

1

1 1

1 1

P

P P

P

P U

Ví dụ 11 : Một máy phát điện gồm n tổ máy có cùng côn suất P Điên sx ra được truyền đến nơi tiêu thụ với hiệu suất H Hỏi nếu khi chỉ còn một tổ máy thì hiệu suất H’ bằng bao nhiêu, (tính theo n và H)A

H'    1 D H’ = nH

Giải: Hiệu suất: H =

nP

P nP

' 1 '

H n

H P



I



Từ (2) và (4) ta có: ' 12

n P

n

H n n

H H

n

H H

n H n

1 '

1 ' 1

1 ) 1 (

' 1

H

H'  1  1    1 Chọn C

Ví dụ 12 : 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 dânđược nhà 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 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 điện áp truyền đi là 3U

Công suất hao phí trên đường dây : P = P2 R/U2 Theo bài ra ta có

P = 36P0 + P2R/U2 (1)

P = 144P0 + P2R/4U2 (2)

P = nP0 + P2R/9U2 (3)Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 540P0 (4)Nhân (3) với 9 trừ đi (1) 8P = (9n – 36)P0 (5)

Từ (4) và (5) ta có n = 164 Chọn A

Ví dụ 13 : 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 tawnghdt 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 đáng 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 có đủ điện tiêu thụ là bao nhiêu.công suất nơi phát ko đổi

A.100 B.110 C.160 D.175

Giải: chỉ có hao phí trên đường truyền là đáng kể

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 : P = P2 R/U2

Theo bài ra ta có

P = 80P0 + P2R/U2 (1)

P = 95P0 + P2R/4U2 (2)

P = nP0 (3)Nhân (2) với 4 trừ đi (1): 3P = 300P0 (4) => P = 100P0 => n = 100 Chọn A

Ví dụ 14 : Điện năng từ một nhà máy đc đưa đến nơi tiêu thu nhờ các dây dẫn,tại nơi tiêu thụ cần một công suất không đổi.ban đầu hiệu suất tải điện là 90%.Muón hiệu suất tải điện là 96%cần giảm cường

độ dòng điện trên dây tải điA.40,2% B.36,8 % C.42,2 % D.38,8%

Giải :Gọi công suất nơi tiêu thụ là P, điện trở dây dẫn là R, hao phí khi chưa thay đổi I là P1 sau khi thay đổi là P2

Ta có : H1 =

1

P P



I

