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 N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fucô 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 N1 > N2hoặc 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 = φ0cosωt Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là : φ1 = N1φ0cosωt và φ2 = N2φ0cosωt Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 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 N1. N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Gọi U1, U2 là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. Gọi I1, I2 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: => 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 N2 > N1 => U2 > U1 : gọi là máy tăng áp. • Nếu N2 < N1 => U2 < U1 : 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 • 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 U2A là điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy tăng áp tại A, còn U1B 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 P1 là công suất của cuộn sơ cấp, P2 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 Ví dụ 2: Người ta cần tải 1 công 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 không quá 1% U. Điện trở suất các dây tải là 1,7. 108m. 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 công suất điện một pha 10000kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 50kV đi xa. Mạch điện có hệ số công suất cosφ = 0,8. Muốn cho tỷ lệ năng lượng mất trên đường dây không quá 10% thì điện trở của đường dây phải có giá trị như thế nào? Hướng dẫn giải: Công suất hao phí khi truyền là Theo bài thì Thay số ta được VD 4 : Moät maùy haï theá coù tæ soá , trong ñoù N1 , N2 laàn löôït laø soá voøng cuûa cuoän sô caáp vaø cuûa cuoän thöù caáp cuûa maùy ; ñieän trôû cuoän sô caáp r1 = 3,6 , ñieän trôû cuoän thöù caáp r2 = 1,2 . Ñieän trôû maéc vaøo cuoän thöù caáp R = 10 . Xem maïch töø laø kheùp kín vaø hao phí do doøng Fucoâ khoâng ñaùng keå ( hình veõ ) . Xaùc ñònh hieäu ñieän theá hieäu duïng treân hai ñaàu ñieän trôû R khi cuoän sô caáp maéc vaøo hieäu ñieän theá xoay chieàu coù giaù trò hieäu duïng U1 = 220V ,vaø hieäu suaát maùy bieán theá. BAØI GIAÛI Tính UR : Ta coù UR = I2R = 10 I2 () Töø U1I1 = r1I12 + r2I22 + U2I2cos ……vôùi U2I2cos = R I22 . 220I1 = 3,6I12 + 1,2 I22 + 10 I22 220I1 = 3,6I12 + 11,2 I22 (1) Maët khaùc : (2) Giaûi heä (1) vaø (2) ta ñöôïc I2 = 10,24 A () UR =102,4 V Tính H : H = = = 80,63% VD 5 : Ñaët vaøo hai ñaàu cuûa cuoän sô caáp moät maùy bieán theá moät hieäu ñieän theá xoay chieàu coù giaù trò hieäu duïng 380V , Cuoän sô caáp coù 600 voøng , cuoän thöù caáp coù 120 voøng . Boû qua ñieän trôû cuûa 2 cuoän daây . 1. Tính hieäu ñieän theá hieäu duïng ôû 2 ñaàu cuoän thöù caáp. 2. Cuoän thöù caáp maéc vaøo maïch ñieän goàm R = 100. Tính cöôøng ñoä hieäu duïng cuûa doøng ñieän trong cuoän sô caáp trong 2 tröôøng hôïp : a) Boû qua hao phí cuûa maùy bieán theá. b) Bieát coâng suaát hao phí baèng 5% coâng suaát ñaët vaøo maïch sô caáp. BAØI GIAÛI 1. Tính U2 Töø U2 = 76 V 2. Tính I1 , Boû qua hao phí cuûa maùy bieán theá. Töø I2 = I2 = 0,76 A I1 = = 0,152 A Tính I1 , coù hao phí cuûa maùy bieán theá laø 5% Töø U1I1 = Ps + R I22 vôùi I2 = 5 I1 U1I1 = 5% U1I1 + R 25I12 95%U1I1 = R I1225 I1 = 95%U125R I1 = 0,1444 A VD 6 : Moät maùy bieán theá coù soá voøng cuoän sô caáp laø 3000 voøng cuoän thöù caáp laø 500 voøng, ñöôïc maéc vaøo maïng ñieän xoay chieàu coù taàn soá 50Hz, khi ñoù cöôøng ñoä doøng ñieän qua cuoän thöù caáp laø 12A. Boû qua moïi hao phí ñieän naêng.Cöôøng ñoä doøng ñieän qua cuoän sô caáp laø : A. 1,41A B. 2,00A C. 2,83A D. 72,0A BAØI GIAÛI I1 = I1 = I1 = 2 A choïn 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 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 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 RU2 Theo bài ra ta có P = 36P0 + P2RU2 (1) P = 144P0 + P2R4U2 (2) P = nP0 + P2R9U2 (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 đáp 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.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: 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 I1 và I2 Công suất hao phí trên đường dây: ∆P = I12R = 0,05U2¬I2 Tỉ số biến đổi của máy hạ thế k = . Chọn đáp án A. VD 9 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 vòngV. 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 yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 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 N1 và N2 Ta có N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110 x1,2 = 132 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có (2) Thay N1 = 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 e1 = (N1n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây. e2 = N2e0 Do đó 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 Suy ra ; và 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 . 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 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 : công suất tiêu thụ của các hộ dân khi đó : Lúc sau : 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; U1; ; I1; 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’; U2; ; I2; 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: + Theo đề ra: (1) + Vì u và i cùng pha và công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi nên: U2 = 10U1 (2) + Từ (1) và (2) ta có: + Do đó: 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. 4. B. 4. C. 2. D. 3. Giải: Ta có: => . Mặt khác, Bỏ qua hao phí.: . Xét Mạch thứ cấp: . Cos =RZ =1020=12 => = 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 1,7.108m. A.5,8(mm2) S B. 5,8(mm2) S R . Mà P= UI => I=PU = =50A => R =20Ω 20 S Thay số: S = 8,5.106(m2) =8,5(mm2) .Hay S 8,5(mm2) 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 Hay và ta có : = I2. Bỏ qua mất mát năng lượng trong máy biến thế ta có: => . 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 n1 = 1320 vòng , điện áp U1 = 220V. Cuộn thứ cấp thứ nhất có U2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n 3 = 25 vòng, I3 = 1,2A. Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là : A. I1 = 0,035A B. I1 = 0,045A C. I1 = 0,023A D. I1 = 0,055A Giải: Dòng điện qua cuộn sơ cấp I1 = I12 + I13 I1 = I12 + I13 = 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 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 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 RU2 Theo bài ra ta có P = 80P0 + P2RU2 (1) P = 95P0 + P2R4U2 (2) P = nP0 (3) Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 300P0 (4) => P = 100P0 => 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 H1 = 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 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 vòngVôn. 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 yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 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 N1 và N2 Ta có N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110.1,2 = 132 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có (2) Thay N1 = 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 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 Câu 2: Một người định quấn một máy hạ áp từ điện áp U1 = 220 (V) xuống U2 =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 Vônvòng. 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 U1 = 220V thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp đo được là 121(V). Số vòng dây bị quấn ngược là: A. 9 B. 8 C. 12 D. 10 Giải: Gọi số vòng các cuộn dây của MBA theo đúng yêu cầu là N1 và N2 Ta có N1 = 2N2 (1) Với N1 = 220 1,25 = 176 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có (2)> > 121(N1 – 2n) = 110N1 > n = 8 vòng. Chọn đáp án 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 = (N1n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây. e2 = N2e0 Do đó Câu 3 : Một máy biến áp lý tưởng gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp có n1 = 1320 vòng , điện áp U1 = 220V. Cuộn thứ cấp thứ nhất có U2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n 3 = 25 vòng, I3 = 1,2A. Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là : A. I1 = 0,035A B. I1 = 0,045A C. I1 = 0,023A D. I1 = 0,055A Giải: Dòng điện qua cuộn sơ cấp I1 = I12 + I13 I1 = I12 + I13 = Chọn đáp án B. Câu 4. Cần tăng hiêụ điên thế ở 2 cực của máy phát điện lên bao nhiêu lần để công suất hao phí giảm 100 lần, coi công suất truyền đến tải tiêu thu không đổi. Biết rằng cos =1. va khi chưa tăng thi độ giảm điện thế trên đường dây = 15% hiệu thế giữa hai cực máy phát. d.s 8.515. Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp P1 = Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1 P2 = Với P2 = P + P2 . Độ giảm điện thế trên đường dây khi chưa tăng điện áp U = I1R = 0,15U1 R = P1 = P + P1 P2 = P + P2 = P + 0,01P1 = P + P1 0,99P1 = P1 – 0,99P1 Mặt khác P1 = 0,15P1 vì P1 = Do đó: Vậy U2 = 8,515 U1 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 = 2,5.108 m, 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 = ∆P = P2 > H = 10,0772 = 0,9228 = 92,28%. Chọn đáp án C Câu 6. 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. B. H’ = H C. D. H’ = nH Giải: Hiệu suất: H = > (1) ∆P = n2 P2 (2) H’ = > (3) ∆P’ = P2 (4) Từ (1) và (3) ta có: (5) Từ (2) và (4) ta có: (6) Từ (5) và (6) ta có Đáp số: Chọn đáp án C 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. 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. Gải: 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 > Chọn đáp án B Câu 8: 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 A. 2000 vòng. B. 3000 vòng. C. 6000 vòng. D. 1500 vòng. Giải: Gọi N1 là số vòng dây cuộn sơ cấp. Khi đó số vòng dây cuộn thuwsb cấp N2 = 2N1 Tổng số vòng dây của máy biến thế là 3N1 Theo bài ra ta có: = > 1,92N1 = 2N1 – 80 > N1 = 1000 vòng Do đó Tổng số vòng dây đã được quấn trong máy biến thế này là 3000 vòng. Đáp 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 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 dây rồi 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 A. 200 vòng B. 100 vòng C. 150 vòng D. 250 vòng Giải: Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp là N, cuộn thứ cấp là N1 và N2 Theo bài ra ta có = = 1,5 > N1 = 1,5N = = 2 > N2 = 2N Để hai tỉ số trên bằng nhau ta phải tăng N1 và giảm N2 Do đó = > N1+50 = N2 – 50 > 1,5N + 50 = 2N 50 > N = 200 vòng. Chọn đáp án A Câu 10.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 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 : P = P2 RU2 Theo bài ra ta có P = 80P0 + P2RU2 (1) P = 95P0 + P2R4U2 (2) P = nP0 (3) Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 300P0 (4) > P = 100P0 > n = 100 Chọn đáp án A Câu 11: 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 Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí trên đường dâyP1 = (P +P1)2 . (). P2 = (P +P2)2 . () > = (1) H1 = > P1 = P( 1) = P = P () H2 = > P2 = P( 1) = P = P () Từ () và () > = = (2) và = 6 (3) = = 6.( )2 > U2 = U1 = .220 = 359,26 V Chọn đáp án A Câu 12 : 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. Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70 thì đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,75A và công suất của quạt điện đạt 92,8%. Muốn quạt hoạt động bình thường thì phải điều chỉnh biến trở như thế nào? A. giảm đi 20 B. tăng thêm 12 C. giảm đi 12 D. tăng thêm 20 Giải : 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 = I12R0 (1) > R0 = P1I12 198 (2) I1 = Suy ra (ZL – ZC )2 = (2200,75)2 – 2682 > ZL – ZC 119 (3) Ta có P = I2R0 (4) Với I = (5 P = > R0 + R2 256 > R2 58 ; R2 < R1 > ∆R = R2 – R1 = 12 Phải giảm 12. Chọn đáp 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 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 RU2 Theo bài ra ta có P = 36P0 + P2RU2 (1) P = 144P0 + P2R4U2 (2) P = nP0 + P2R9U2 (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 đáp án A Câu 14: 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 xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 240V thì cuộn 2 để hở có hiệu điện thế U2. 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 là độ biến thiên từ thông qua mỗi vòng dây cuộn sơ cấp là độ biến thiên từ thông qua mỗi vòng dây cuộn thứ cấp Khi cuộn 1 là cuộn sơ cấp: e1 = N1 và e2 = N2 > (1) Khi cuộn 2 là cuộn sơ cấp: = N2 và = N1 > (2) nhân 2 vế (1) và (2) Ta được U’1 = U14 = 60V. Chọn đáp án A Câu 15: 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 = = 20 kW Hiệu suất của quá trình tải điện H = = = 0,90 = 90%. Chọn đáp án C Câu 16: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ở 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. 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 = Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1 P2 = Với P2 = P + P2 . Độ giảm điện áp trên đường dây khi chưa tăng điện áp U = 0,1(U1U) 1,1 U = 0,1U1 U = I1R = >R = = ; P1 = P + P1 P2 = P + P2 = P + 0,01P1 = P + P1 0,99P1 = P1 – 0,99P1 Mặt khác P1 = = Do đó: Vậy U2 = 9,1 U1 Chọn đáp án A: 9,1 Câu 17: 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? A. 18V; B. 22V; C. 20V; D. 24V. Giải: Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở: U2 = U110 = 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 đáp án C Câu 18: Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp bằng 10 lần số vòng cuộn thứ cấp.Mắc hai đầu cuộn sơ cấp vàonguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng là U1=220V. Điện trở cuộn sơ cấp là r1=0 và cuộn thứ cấp là r2=2 .Nếu nối mạch thứ cấp với điện trở R=20 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 H = . Chọn đáp 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 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 U2.Gía trị của U là: A. 150V. B. 200V C. 100V D. 50V 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: (1) (2) (3) Lấy (1) : (2) > (4) Lấy (1) : (3) > (5) Lấy (4) : (5) > Từ (4) > U = 100 (V) Chọn đáp án A
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: => 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 • 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 Ví dụ 2: Người ta cần tải 1 công 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 không quá 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 công suất điện một pha 10000kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 50kV đi xa. Mạch điện có hệ số công suất cosφ = 0,8. Muốn cho tỷ lệ năng lượng mất trên đường dây không quá 10% thì điện trở của đường dây phải có giá trị như thế nào? * Hướng dẫn giải: R : U 2 U 1 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. 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% 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) Từ (4) và (5) ta có n = 164. Chọn đáp 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 luôn 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 Công 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. 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 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 === . 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 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: A. 9 B. 8 C. 12 D. 10 Giải: Gọi số vòng các cuộn dây của MBA theo đúng yêu cầu là N 1 và N 2 Ta có ⇒== 2 110 220 2 1 N N N 1 = 2N 2 (1) Với N 1 = 220 /1,25 = 176 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có 121 220 2 2 121 220 2 1 1 2 1 = − ⇒= − N nN N nN (2) > 121 110 2 1 1 = − N nN > 121(N 1 – 2n) = 110N 1 > n = 8 vòng. Chọn đáp án 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 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 121 220 22 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 = − ⇒=== − N nN U U E E e e N nN Câu 3 : 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 đáp án B. Câu 4. Cần tăng hiêụ điên thế ở 2 cực của máy phát điện lên bao nhiêu lần để công suất hao phí giảm 100 lần, coi công suất truyền đến tải tiêu thu không đổi. Biết rằng cosϕ =1. va khi chưa tăng thi độ giảm điện thế trên đường dây = 15% hiệu thế giữa hai cực máy phát. d.s 8.515. 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 = 2 1 2 1 R P U Với P 1 = P + ∆P 1 ; P 1 = I 1 .U 1 ∆P 2 = 2 2 2 2 R P U Với P 2 = P + ∆P 2 . Độ giảm điện thế trên đường dây khi chưa tăng điện áp ∆U = I 1 R = 0,15U 1 R = 2 1 1 0,15U P 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 100 10 P P U U P P P U U P ∆ = = ⇒ = ∆ P 1 = P + ∆P 1 P 2 = P + ∆P 2 = P + 0,01∆P 1 = P + ∆P 1 - 0,99∆P 1 = P 1 – 0,99∆P 1 Mặt khác ∆P 1 = 0,15P 1 vì ∆P 1 = 2 1 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 0,15 0,15 U PR P P P U U = = Do đó: 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 0,99 0,99.0,15 10 10 10 8,515 U P P P P P U P P P − ∆ − = = = = Vậy U 2 = 8,515 U 1 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 0,4cm 2 . 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 = P P P PP ∆ −= ∆− 1 [...]... số vòng dây của máy biến thế là 3N1 Theo bài ra ta có: N1 U = > 1,92N1 = 2N1 – 80 > N1 = 1000 vòng 1,92U N 2 − 80 Do đó Tổng số vòng dây đã được 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... Giải: Công suất hao phí ∆P = Câu 16: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ở 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... 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 đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp... 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 e 1 = (N1 – 10)e0 – 10e0 = 80e0 e2 = N2e0 = 150e0 > e1 E1 E U 80 80 150.5 = = ⇒ 1 = 1 = ⇒ U2 = = 9,375V e2 E 2 150 E 2 U 2 150 80 Chọn áp án B Câu 8: 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... 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 dây rồi 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 A... một hiệu điện thế U2 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 sơ cấp U1 U2 ∆Φ' 1 ∆Φ = là độ biến thi n từ thông qua mỗi vòng ∆t 2 ∆t dây cuộn thứ cấp Khi cuộn 1 là cuộn sơ cấp: e1 = N1 ∆Φ ∆Φ' 1 ∆Φ = N2 và e2 = N2... Từ (5) và (6) ta có n(1 − H ) n n n n A H ' = H n áp số: H ' = 1 − B H’ = H C H ' = (2) 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 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... ) U1 3 3 6 U1 = 2 3 6 220 = 359,26 V Chọn áp án A Câu 12 : 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 Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70 Ω thì đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,75A và công suất của quạt điện đạt 92,8% Muốn quạt... 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 tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp và khi tăng điện áp 2 R ∆P1 = P U 2 1 1 Với P1 = P + ∆P1 ; P1 = I1.U1 2 R ∆P2 = P2 U 2 2 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 2 ∆P P 2 U 2 U P 1 = 12 2 = 100 ⇒ 2 = 10 2... Vậy U2 = 9,1 U1 Chọn áp án A: 9,1 Câu 17: 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 . 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 số của. 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. 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