Máy phát điện xoay chiều, động cơ điện xoay chiều, máy biến áp và truyền tải điện năng

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT ĐỘI CẤN …………………………………… BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ ÔN THI ĐH - CĐ NĂM HỌC 2013 - 2014 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA, BA PHA, ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU, MÁY BIẾN ÁP, TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Tác giả: Trần Văn Tuấn Mơn: Vật Lí Tổ: Lý - Hóa Trường: THPT Đội Cấn - Vĩnh Tường Đối tượng bồi dưỡng: Học sinh lớp 12 Tổng số tiết: 15 Vĩnh Phúc, 2/2014 MỤC LỤC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ I Lí chọn đề tài II Mục đích đề tài Phần II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHUYÊN ĐỀ 1: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA Loại 1: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Loại 2: TÍNH SỐ VÒNG DÂY Loại 3: TỐC ĐỘ QUAY CỦA ROTO Loại 4: TỪ THÔNG Loại 5: SỐ CẶP CỰC TỪ Loại 6: THAY ĐỔI SUẤT ĐIỆN ĐỘNG Loại 7: MÁY PHÁT NỐI VỚI MẠCH RLC CHUYÊN ĐỀ 2: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA Loại 1: ĐIỆN ÁP Loại 2: TÍNH DỊNG ĐIỆN Loại 3: TÍNH CƠNG SUẤT Loại 4: TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG CHUYÊN ĐỀ 3: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA Loại 1: TỐC ĐỘ QUAY ROTO Loại 2: TÍNH CƠNG SUẤT Loại 3: TÍNH DỊNG ĐIỆN Loại 4: HIỆU SUẤT CHUYÊN ĐỀ 4: MÁY BIẾN ÁP Loại 1: MÁY BIẾN ÁP LÝ TƯỞNG Loại 2: MÁY BIẾN ÁP THAY ĐỔI SỐ VÒNG DÂY Loại 3: MÁY BIẾN ÁP QUẤN NGƯỢC Loại 4: MÁY BIẾN ÁP NHIỀU CUỘN DÂY Loại 5: MÁY BIẾN ÁP CÓ TẢI CHUYÊN ĐỀ 5: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Loại 1: ĐIỆN NĂNG HAO PHÍ Loại 2: HIỆU SUẤT TRUYỀN TẢI Loại 3: HIỆU SUẤT THEO DÂY DẪN Loại 4: HIỆU SUẤT THEO ĐIỆN ÁP Loại 5: SỐ THIẾT BỊ HOẠT ĐỘNG Loại 6: ĐỘ GIẢM ĐIỆN ÁP Phần III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8 9 10 11 12 12 13 14 15 16 16 17 19 20 20 22 24 26 26 28 29 29 30 31 32 32 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 4 5 PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ I Lí chọn đề tài Trong chương trình vật lí 12, phần máy phát điện, động điện, máy biến áp, truyền tải điện nội dung quan trọng, thường có đề thi tốt nghiệp, đại học, cao đẳng Nội dung có nhiều dạng với nhiều cách biến đổi khác nên gây khó khăn cho học sinh Chính nội dung địi hỏi học sinh phải có tư duy, biến đổi, lựa chọn phương pháp hợp lí để tìm lời giải tốt Đã có nhiều tác giả viết phần này, nhiên hầu hết không hệ thống phương pháp hay sử dụng biến đổi, giải tốn; có cịn sơ sài, chưa đầy đủ Nhận thức điều này, biên soạn chuyên đề “Máy phát điện xoay chiều pha, ba pha, động điện xoay chiều, máy biến áp, truyền tải điện năng” Hi vọng giúp ích phần cho em học sinh đồng nghiệp II Mục đích đề tài Giúp em học sinh có định hướng rõ ràng nhanh chóng gặp tốn thuộc loại này, từ tìm lời giải xác cho tốn Phần II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHUYÊN ĐỀ 1: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA A LÝ THUYẾT Nguyên tắc - Dựa tượng cảm ứng điện từ - Từ thông qua khung dây biến thiên khung dây xuất suất điện động cảm ứng Φ = NBS cos(ωt + ϕ ) = Φ o cos(ωt + ϕ ) - Từ thông: - Suất điện động cảm ứng: e = - Φ , = ωΦ o sin(ωt + ϕ ) = Eosin( ωt + ϕ ) Φ e ( )2 + ( )2 = - Hệ thức độc lập: Φ0 E0 Cấu tạo - Hai phận phần cảm phần ứng - Phần cảm: phần tạo từ trường (nam châm điện nam châm vĩnh cửu) - Phần ứng: phần tạo dòng điện (nhiều cuộn dây mắc nối tiếp) - Phần cố đinh gọi Stato - Phần quay gọi Roto Hoạt động - Hoạt động theo cách: + Cách 1: Phần ứng Roto, phần cảm Stato + Cách 2: Phần ứng Stato, phần cảm Roto n.p - Tần số dòng điện máy phát ra: f = 60 + f tần số dòng điện + n tốc độ quay roto ( vòng/ phút) + p số cặp cực từ Chú ý: Số cặp cực từ số cặp cuộn dây Động điện pha Công thức: Pđiện = Pcơ + I2r = UIcos ϕ P H = co (%) Hiệu suất động cơ: Pdien B BÀI TẬP Loại 1: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Bài tập mẫu Câu 1(CĐ 2010): Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vịng dây, diện tích vịng 220 cm2 Khung quay với tốc độ 50 vòng/giây quanh trụcrđối xứng nằm u mặt phẳng khung dây, từ trường có véc tơ cảm ứng từ B vng góc với trục T Suất điện động cực đại khung dây 5π A 110 V B 220 V C 110 V D 220 V Giải Ta có: E0 = NBSω = 500 .220.10 − 4.100π = 220 V 5π Chọn đáp án: B 2.10−2 π  cos  100π t + ÷( Wb ) Biểu Câu 2(ĐH 2009): Từ thơng qua vịng dây dẫn Φ = π 4  thức suất điện động cảm ứng xuất vòng dây π π   A e = −2sin  100π t + ÷(V ) B e = 2sin  100π t + ÷(V ) 4 4   C e = −2sin100π t (V ) D e = 2π sin100π t (V ) Giải ∆φ π Ta có: e = = - φ ' = 2sin(100πt + ) V ∆t Chọn đáp án: B quay có độ lớn Câu 3(ĐH 2008): Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 100 vịng, diện tích vịng 600 cm2, quay quanh trục đối xứng khung với vận tốc góc 120 vịng/phút từ trường có cảm ứng từ 0,2 T Trục quay vng góc với đường cảm ứng từ Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây ngược hướng với vectơ cảm ứng từ Biểu thức suất điện động cảm ứng khung A e = 4,8πsin(4πt + π) (V) C e = 48πsin(40πt – π/2 ) (V) B e = 4,8πsin(40πt – π/2 ) (V) D e = 48πsin(4πt + π) (V) Giải 2π = 4π rad/s ; φ = π; E0 = NBSω = 100.0,2.0,06.4π = 4,8π V 60 Vậy: e = 4,8πsin(4πt + π) (V) Chọn đáp án: A Ta có: ω = 120 Bài tập tự giải Câu 4: Một khung dây có S = 600 cm2 có 200 vịng dây quay từ trường có r vecto B vng góc với trục quay khung có giá trị B = 4,5.10−2T Dịng điện sinh có tần số 50 Hz Chọn gốc thời gian lúc pháp tuyến khung chiều với đường sức từ Biểu thức sức điện động e sinh có dạng: π A e = 120 cos(100πt) V B e=120 cos(100πt+ ) V C e = 120 sin(100πt) V D e=120sin(100πt) V Câu 5(ĐH 2011): Một khung dây dẫn phẳng quay với tốc độ góc ω quanh trục cố định nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có vectơ cảm ứng từ vng góc với π trục quay khung Suất điện động cảm ứng khung có biểu thức e = E0 cos(ωt + ) Tại thời điểm t = 0, vectơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ góc A 450 B 1800 C 900 D 1500 Câu 6(CĐ 2011): Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 0,025 m2, gồm 200 vòng dây quay với tốc độ 20 vòng/s quanh trục cố định từ trường Biết trục quay trục đối xứng nằm mặt phẳng khung vng góc với phương từ trường Suất điện động hiệu dụng xuất khung có độ lớn 222V Cảm ứng từ có độ lớn bằng: A 0,50 T B 0,60 T C 0,45 T D 0,40 T Câu 7: Một khung dây dẫn phẳng quay quanh trục xx’ nằm mặt phẳng khung dây với r tốc độ 2,5 vòng/giây từ trường có cảm ứng từ B vng góc với trục quay Vào thời điểm từ thông qua khung dây 4Wb suất điện động cảm ứng khung dây 15π(V) Suất điện động cực đại qua khung dây có độ lớn A 15π V B 5πV C 25πV D 20V Câu 8: Một khung dây dẫn quay quanh trục xx′ với tốc độ 150 vòng/phút từ trường có cảm ứng từ B vng góc với trục quay xx′ khung Ở thời điểm từ thơng gửi qua khung dây 4Wb suất điện động cảm ứng khung dây 15π(V) Từ thông cực đại gửi qua khung bằng: A 6Wb B 5Wb C 6πWb D 5πWb Câu 9: Một khung dây dẫn dẹt hình chữ nhật gồm 2000 vịng, vịng có diện tích 90 cm2 Cho khung dây quay với tốc độ 80 vòng/s quanh trục cố định nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có đường cảm ứng từ vng góc với trục quay Tại thời điểm t=0, mặt phẳng khung dây vng góc với đường cảm ứng từ Suất điện động mà khung tạo 250 V Coi điện trở khung dây khơng đáng kể Cảm ứng từ B có độ lớn A 0,04 T B 0,06 T C 0,08 T D 0,03 T Loại 2: TÍNH SỐ VỊNG DÂY Bài tập mẫu Câu 1: Một máy phát điện xoay chiều có cặp cực hoạt động suất điện động có giá trị hiệu dụng 200V, tần số 50Hz Biết từ thông cực đại qua vịng dây 2.5mWb Tính số vịng dây cuộn dây phần ứng A 180 vòng B 45 vịng C 60 vịng D 360 vịng Giải Ta có: Máy phát có cặp cực nên có cực, có cuộn dây NBSω NΦ 0ω N 200 = ⇒ N= = 60 vòng = 360 ⇒ n = E= −3 2 1,5.10 100π Chọn đáp án: C Câu 2: Một máy phát điện có phần cảm gồm hai cặp cực Sức điện động hiệu dụng máy 220V tần số 50Hz Cho biết từ thơng cực đại qua vịng dây 4mWb Tính số vịng dây cuộn phần ứng A 48 vòng B 50 vòng C 60 vịng D 62 vịng Giải Ta có: Máy phát có cặp cực nên có cực, có cuộn dây NBSω NΦ 0ω N 200 = ⇒ N= = 62 vòng E= = 248 ⇒ n = 2 4.10 −3.100π Chọn đáp án: D Bài tập tự giải Câu 3(ĐH 2011): Một máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống mắc nối tiếp Suất điện động xoay chiều máy phát sinh có tần số 50 Hz giá trị hiệu dụng 100 V Từ thơng cực đại qua vịng phần ứng mWb Số vòng dây π cuộn dây phần ứng A 71 vòng B 200 vòng C 100 vòng D 400 vòng Câu 4: Phần cảm máy phát điện xoay chiều gồm hai cặp cực Vận tốc quay roto 1500 vòng/phút Biết từ thơng cực đại qua vịng dây Φ = 5.10−3Wb suất điện động hiệu dụng mà máy tạo 120V Số vòng dây cuộn dây là: A 100 B 54 C 62 D 27 Loại 3: TỐC ĐỘ QUAY CỦA ROTO Bài tập mẫu Câu 1(TN 2009): Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm rơto gồm cặp cực (4 cực nam cực bắc) Để suất điện động máy sinh có tần số 50 Hz rơto phải quay với tốc độ A 480 vòng/phút B 75 vòng/phút C 25 vòng/phút D 750 vịng/phút Giải Ta có: 60 f 60.50 n.p = = 750 vịng/phút ⇒ n= Ta có: f = p 60 Chọn đáp án: D Câu 2(CĐ 2009): Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm rôto gồm 10 cặp cực (10 cực nam 10 cực bắc) Rôto quay với tốc độ 300 vịng/phút Suất điện động máy sinh có tần số A 3000 Hz B 50 Hz C Hz D 30 Hz Giải np 300.10 = = 50 Hz 60 60 Chọn đáp án: B Ta có: f = Bài tập tự giải Câu 3: Một máy phát điện xoay chiều pha phát suất điện động e =100 sin 100πt Nếu roto quay với vận tốc 600 vịng/phút số cặp cực A B C 10 D Câu 4: Một máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực từ Khi từ thông qua mạch 0,4Wb suất điện động máy phát 100πV, cịn từ thơng qua mạch 2Wb suất điện động máy phát 20πV Tốc độ quay rôto là: A 600 vòng/phút B 750 vòng/phút C 20 vòng/giây D 375 vòng/giây Câu 5: Một máy phát điện xoay chiều có hai cặp cực, roto quay 2400 vịng/phút Một máy khác có cặp cực Nó phải quay với với vận tốc để phát dòng điện tần số với máy thứ nhất? Hãy chọn kết kết sau: A 1200 vòng/ phút B 800 vòng /phút C 600 vòng /phút D 400 vòng /phút Câu Một máy phát điện có hai cặp cực rơto quay với tốc độ 30 vịng/s, máy phát điện thứ hai có cặp cực Hỏi máy phát điện thứ hai phải có tốc độ hai dịng điện máy phát hòa vào mạng điện A 150 vòng/phút B 300 vòng/phút C 600 vòng/phút D 1200 vòng/phút Loại 4: TỪ THÔNG Bài tập mẫu Câu 1: Máy phát điện xoay chiều có phần cảm gồm cặp cực và phần ứng gồm cuộn dây mắc nối tiếp Suất điện động hiệu dụng của máy là 220V, tần số 50Hz Số vòng dây của mỗi cuộn dây phần ứng là 50 vòng Từ thông cực đại qua mỗi vòng là: A 2.5mWb B 5mWb C 0.5mWb D 4mWb Giải Ta có: NBSω NΦ 0ω = ⇒ Φ = 220 = 5.10 −3 Wb = mWb Ta có: E = 2 200.100π Chọn đáp án: B Bài tập tự giải Câu 2: Máy phát điện xoay chiều tạo nên suất điện động e = 220 cos(100πt)V, t tính giây Tốc độ quay rơto 600 vịng/phút Biết ứng với cặp cực có cặp cuộn dây; cuộn dây có 5000 vịng dây; cuộn dây mắc nối tiếp với Từ thông cực đại gửi qua vịng dây A 99,0µWb B 19,8µWb C 39,6µWb D 198µWb Câu 3(CĐ 2009): Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vịng dây, diện tích vòng 54 cm2 Khung dây quay quanh trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung), từ trường có vectơ cảm ứng từ vng góc với trục quay có độ lớn 0,2 T Từ thơng cực đại qua khung dây A 0,27 Wb B 1,08 Wb C 0,81 Wb D 0,54 Wb Loại 5: SỐ CẶP CỰC TỪ Bài tập mẫu Câu 1: Một máy phát điện xoay chiều pha thứ có 2p cặp cực từ, rôto quay với tốc độ n vịng/phút phát suất điện động có tần số 60Hz Máy phát điện xoay chiều pha thứ có p cực từ, roto quay với tốc độ lớn máy thứ 525 vịng/phút tần số suất điện động máy phát 50Hz Số cực từ máy thứ A B 16 C D Giải Ta có: n.2 p (n + 525) p 3600 2n ⇒ ⇒ n = 525 ⇒ p = = 60 = ; 50 = 60 2.60 6000 n + 525 Chọn đáp án: D Bài tập tự giải Câu 2: Một máy phát điện xoay chiều pha phát suất điện động có tần số 60 Hz Nếu thay roto roto khác có nhiều cặp cực muốn tần số suất điện động phát 60 Hz số vịng quay roto thay đổi 7200 vòng Số cặp cực từ roto ban đầu là: A 10 B C 15 D.5 Loại 6: THAY ĐỔI SUẤT ĐIỆN ĐỘNG Bài tập mẫu Câu 1: Trong máy phát điện xoay chiều pha, tốc độ quay rơto tăng thêm 60 vịng/phút tần số dịng điện xoay chiều máy phát tăng từ 50Hz đến 60Hz suất điện động hiệu dụng máy thay đổi 40V so với ban đầu Nếu tiếp tục tăng tốc độ quay rơto thêm 60vịng/phút suất điện động hiệu dụng máy phát là: A 280V B 320V C 240V D 400V Giải Ta có: NBS NBS NBS (ω − ω1 ) = 40 V ⇒ (120π − 100π ) = 40 ⇒ = E2 – E1 = π 2 NBSω ⇒ E3 = = 140π = 280 V π Chọn đáp án: A Bài tập tự giải Câu 2: Một máy phát điện xoay chiều pha hoạt động phát dòng điện có tần số 50 Hz Nếu tốc độ quay rơto tăng thêm 60 vịng/phút tần số dịng điện máy phát 60 Hz suất điện động hiệu dụng máy phat thay đổi 50 V so với ban đầu Nếu tiếp tục tăng tốc độ rơto thêm 60vịng/phút suất điện động hiệu dụng lúc máy phát là: A 280 V B 320 V C 350 V D 400 V Câu 3: Khi tăng tốc độ quay roto máy phát điện thêm vịng/giây tần số dòng điện tăng từ 50 Hz đến 65 Hz suất điện động hiệu dụng máy phát thay đổi 30V so với ban đầu Nếu tiếp tục tăng tốc độ roto thêm vòng/giây suất điện động hiệu dụng phát là: A 160 B 240 C 150 D 320 Loại 7: MÁY PHÁT NỐI VỚI MẠCH RLC Bài tập mẫu Câu 1(ĐH 2010): Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch A Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch A Nếu rôto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút cảm kháng đoạn mạch AB 2R R A R B C R D 3 Giải Ta có: NBS 2πf pn điện áp đặt vào hai đầu mạch U = E = ; tần số dòng điện f = 60 U1 U1 NBS 2πf1 ⇒ I = pn = +) f1 = ; U1= = Z1 60 R + Z L1 +) f = ⇒ U = 3U pn U = f1 ⇒  ⇒ I2 = = 60 Z2 Z L = 3Z L1 3U1 = U1 ⇒ Z L1 = R + 9Z L1 R + Z L1 pn R = f1 ⇒ Z L = 2Z L1 = +) f = 60 Chọn đáp án: B 3U R + Z L2 = 3U1 R + Z L1 = R Bài tập tự giải Câu Một máy phát điện xoay chiều có điện trở khơng đáng kể Mạch ngồi tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với ampe kế nhiệt có điện trở nhỏ Khi rơto quay với tốc độ góc 25 (rad/s) ampe kế 0,1A Khi tăng tốc độ quay rơto lên gấp đơi ampe kế chỉ: A 0,1 A B 0,05 A C 0,2 A D 0,4 A Câu 3: Cho mạch điện RC với R = 15Ω Đặt vào hai đầu đoạn mạch máy phát điện xoay chiều pha Khi rô to quay với tốc độ n vịng/phút cường độ I = 1(A) Khi rô to quay với tốc độ 2n vịng/phút cường độ I = ( A ) Nếu ro to quay với tốc độ 3n vịng/phút dung kháng tụ là: A 5Ω B 18 5Ω C 3Ω D 5Ω Câu 4: Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trở khơng đáng kể Nối hai cực máy phát với đoạn mạch gồm cuộn cảm mắc nối tiếp với điện trở Khi rôto máy phát điện quay với tốc độ góc 3n vịng/s dịng điện mạch có cường độ hiệu dụng A hệ số công suất đoạn mạch 0,5 Hỏi rôto máy quay với tốc độ góc n vịng/s cường độ dịng điện hiệu dụng mạch có giá trị A A B 2 A C 3 A D A 10 Câu 1: Một động điện xoay chiều pha sản công suất học kW có hiệu suất 80% Động mắc tam giác vào mạng điện xoay chiều pha có U p = 220V, hệ số cơng suất cos ϕ = 0,85 Tính dịng điện qua động A 10,3A B 6,6A C 11,4A D 17,8ª Giải  U p = 220V Ta có: Nguồn mắc ⇒  U d = 200 3V U = 200 3V Tải mắc tam giác ⇒  p U d = 200 3V Pdien 10000 = = 10,3 A 3U p cos ϕ 3.220 3.0,85 Chọn đáp án: A ⇒I= Câu 2: Một động không đồng ba pha hoạt động bình thường với cơng suất 3kW, hệ số công suất 0,9; điện trở cuộn dây 2Ω Ba cuộn dây động mắc hình vào mạng điện xoay chiều ba pha hình có điện áp dây Ud =380V Hiệu suất động là: A 92,52% B 94,87% C 86,21% D 98,29% Giải Ta có: Mỗi pha có cơng suất 1kW Ta có : P =UIcosϕ => Pp 1000 500 Ip = = = = 5, 0505 A U p cos ϕ 220.0,9 99 500 2 ) = 51, 01520253W Cơng suất hao phí pha Php = r.I = 2.( 99 P − ∆p 1000 − 51, 015 H= = = 0,9489847975 = 94,9% Hiệu suất động cơ: P 1000 Chọn đáp án: B Bài tập tự giải Câu 3: Một động điện xoay chiều pha sản công suất học 8kW Động mắc vào mạng điện xoay chiều pha có Up = 220V, hệ số cơng suất cos ϕ = 0,9 Dòng điện qua cuộn dây động 15A A 52% B 75% C 80% D 90% Câu 4: Một động điện xoay chiều pha sản công suất học 100kW có hiệu suất 80% Mắc động vào mạng điện xoay chiều định mức điện tiêu thụ động là: A 80 kW h B 100 kWh C 125 kWh D 360 MJ CHUYÊN ĐỀ 4: MÁY BIẾN ÁP A LÝ THUYẾT Nguyên tắc - Dựa tượng cảm ứng điện từ - Dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà khơng làm thay đổi tần số 19 Cấu tạo: - Hai cuộn dây có số vịng khác + Cuộn sơ cấp N1 nối với nguồn điện xoay chiều + Cuộn thứ cấp N2 nối với tải tiêu thụ - Lói sắt kín: gồm nhiều mỏng ghép cách điện với tránh hao phí dịng điện Fuco Hoạt động - Từ thơng qua vịng dây cuộn sơ cấp = từ thơng qua số vòng dây cuộn thứ cấp nên: e1 E1 N = = e2 E N U N1 = - Nếu bỏ qua điện trở dây U1 = E1, U2 = E2 thì: U2 N2 - N2 > N1 Máy tăng áp ngược lại U1 I = - Nếu bỏ qua hao phí điện thì: U I1 P2 U I cos ϕ - Hiệu suất máy biến áp:H = = P1 U I cos ϕ1 Trong đó: P1 = U1.I1.cos ϕ1 cơng suất đầu vào ( Công suất đặt vào cuộn sơ cấp ) P2 = U2.I2.cos ϕ công suất đầu ( Công suất cuộn thứ cấp) - Hao phí: + Do toả nhiệt cuộn sơ cấp thứ cấp + Do xạ điện từ + Do dịng điện Fucơ - Chú ý: Máy biến không biến đổi điện áp không đổi B BÀI TẬP Loại 1: MÁY BIẾN ÁP LÝ TƯỞNG Bài tập mẫu Câu 1: Cuộn sơ cấp máy biến có 1000 vịng dây hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp 240V Để hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp 12V số vòng dây cuộn thứ cấp là: A 20.000 vòng B 10.000 vòng C 50 vòng D 100 vòng Giải N2 U2 12 12 = = => N2 = 1000 = 50 vòng N U 240 240 Chọn đáp án: C Ta có: Câu 2: Một máy biến có số vịng cuộn sơ cấp 3000 vòng, cuộn thứ cấp 500 vòng, mắc vào mạng điện xoay chiều tần số 50 Hz, cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp 12 A Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp A 2,00 A B 72,0 A C 2,83 A D 1,41 A Giải N2 I1 500 500 Ta có: = = => I1 = 12 = A N I 3000 3000 Chọn đáp án: A Bài tập tự giải 20 Câu 3: Một máy biến có số vòng cuộn sơ cấp thứ cấp 2200 vòng 120 vòng Mắc cuộn sơ cấp với mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở A 8,5 V B 12 V C 17 V D 24 V Câu 4: Một máy hạ 240V/12V, mắc cuộn sơ cấp vào hai cực ac-qui 12V cuộn thứ cấp hở mạch A Cuộn thứ cấp có hiệu điện B Cuộn thứ cấp có hiệu điện 12V C Cuộn thứ cấp có hiệu điện 0,6V D Dòng điện cuộn thứ cấp lớn gấp 20 lần Câu 5: Một máy biến có số vòng dây cuộn sơ cấp 1000 vòng, cuộn thứ cấp 100 vòng Hiệu điện cường độ hiệu dụng mạch thứ cấp 24V 10A Hiệu điện cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp là: A 240V; 100A B 240V; 1A C 2,4V; 100A D 2,4V; 1A Câu 6: Một máy hạ có tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp N1 thứ cấp N2 Biết cường độ hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp I1 = 6A, U1 = 120V Cường độ hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp là: A 2A; 360V B 18A; 360V C 2A; 40V D 18A; 40V Câu 7: Nối vào đầu cuộn sơ cấp máy biến áp lí tưởng có hệ số biến đổi k=5 ắc quy có suất điện động E=40V đầu cuộn thứ cấp có hiệu điện A 200V B 8V C 0V D 40V Câu 8(TN 2007): Một máy biến có cuộn sơ cấp gồm 1000 vịng dây, mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện U1= 200V, hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp để hở U =10V Bỏ qua hao phí máy biến số vịng dây cuộn thứ cấp A 500 vòng B 25 vòng C 100 vòng D 50 vòng Câu 9(TN 2007): Một máy biến có cuộn sơ cấp gồm 500 vòng dây cuộn thứ cấp gồm 40 vòng dây Mắc hai đầu cuộn sơ cấp vào mạng điện xoay chiều, hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 20 V Biết hao phí điện máy biến không đáng kể Hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp có giá trị A 1000 V B 250 V C 1,6 V D 500 V Câu 10(ĐH 2007): Một máy biến có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện hiệu dụng 220 V Khi hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 484 V Bỏ qua hao phí máy biến Số vịng dây cuộn thứ cấp A 1100 B 2500 C 2000 D 2200 Câu 11(CĐ 2007): Một máy biến có số vịng cuộn sơ cấp 5000 thứ cấp 1000 Bỏ qua hao phí máy biến Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100 V hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở có giá trị A 20 V B 10 V C 500 V D 40 V Câu 12(CĐ 2008): Một máy biến dùng làm máy giảm (hạ thế) gồm cuộn dây 100 vòng cuộn dây 500 vòng Bỏ qua hao phí máy biến Khi nối hai đầu cuộn sơ cấp với hiệu điện u = 100 sin100π t (V) hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp A 20 V B 10 V C 50 V D 500 V Câu 13(TN 2009): Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 1000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 50 vòng Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp 220V Bỏ qua hao phí Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở A 44V B 110V C 440V D 11V Câu 14(TN 2009): Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 2400 vòng dây, cuộn thứ cấp gồm 800 vòng dây Nối hai đầu cuộn sơ cấp với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 210 V Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp biến áp hoạt động không tải A B 105 V C 630 V D 70 V Loại 2: MÁY BIẾN ÁP THAY ĐỔI SỐ VÒNG DÂY Bài tập mẫu 21 Câu 1: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U khơng đổi điện áp hai đầu cuộn thứ cấp để hở 20V Nếu nguyên số vòng cuộn sơ cấp, giảm số vịng cuộn thứ cấp 100 vịng điện áp hai đầu cuộn thứ cấp 18V Nếu giữ nguyên số vòng cuộn thứ cấp, giảm số vịng cuộn sơ cấp 100 vịng điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp 25V Tính U A 12,5V B 30V C 10V D 40V Giải Ta có: 20 N 18 N − 100 25 N2 = = = (1) (2) (3) U N1 U N1 U N1 − 100 20 N2 = ⇒ N = 1000 Từ (1) (2) : 18 N − 100 20 N1 − 100 = ⇒ N1 = 500 Thay vào (1) ⇒ U = 10(V ) Từ (1) (3) : 25 N1 Chọn đáp án: C Câu 2:(ĐH 2010): Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp lý tưởng điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 100V Ở cuộn thứ cấp giảm bớt n vịng dây điện áp hiệu dụng hai đầu để hở U, tăng thêm n vịng điện áp 2U, tăng thêm 3n vịng cuộn thứ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây để hở bằng: A 100V B 200V C 220V D 110V Giải Ta có:  U N2 − n U = N 100 N N −n  1 = ⇒ = ⇒ N = 3n ; (1)  U1 N1 N2 + n  2U = N + n  U1 N1  U x N + 3n = U1 N1 Chọn đáp án: B (2) ; Từ (1) (2) ⇒ 100 N2 = = ⇒ U x = 200(V ) U x N + 3n Câu 3: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 100V Nếu giữ nguyên số vòng dây cuộn sơ cấp, giảm số vịng dây cuộn thứ cấp 100 vịng điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 90V Nếu giữ nguyên số vòng dây cuộn thứ cấp ban đầu, giảm số vòng dây cuộn sơ cấp 100 vịng điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 112,5V Giá trị U A 40V B 90V C 125V D 30V Giải Ta có: 100 N 90 N − 100 112,5 N2 = = = (1) (2) (3) U N1 U N1 U N1 − 100 100 N2 = ⇒ N = 1000 Từ (1) (2) : 90 N − 100 100 N − 100 = ⇒ N1 = 900 ⇒ U = 90(V ) Từ (1) (3) : 112,5 N1 22 Chọn đáp án: B Bài tập tự giải Câu 4: Một học sinh quấn máy biến áp với điện áp sơ cấp không đổi Khi quấn vịng dây thứ cấp khơng đếm số vịng dây nên học sinh dừng lại đo điện áp thứ cấp để hở 13V, học sinh tiếp tục quấn thêm 27 vòng đo điện áp thứ cấp để hở 17,5V Biết điện áp sơ cấp có giá trị hiệu dụng khơng đổi Số vịng dây quấn ban đầu A 78 B 105 C 51 D 130 Câu 5: Có máy biến áp lí tưởng Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U1 dùng vôn kế đo hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp giá trị U2 U1/U2=5 Sau quấn thêm vào hai cuộn số vịng 6000 vịng tỉ số Để máy tăng lên lần phải quấn vào cuộn thứ cấp máy biến áp ban đầu số vòng là: A 6000 vòng B 12000 vòng C 18000 vòng D 24000 vòng Câu 6: Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp mắc vào nguồn xoay chiều có điện áp hiệu dụng U1, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở U2 Nếu tăng thêm n vòng dây cuộn thứ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở U3 Số vòng dây cuộn sơ cấp U3 +U2 U3 −U nU nU A B C D U3 +U2 nU U3 −U nU Câu 7: Trong máy tăng lý tưởng, giữ nguyên điện áp sơ cấp tăng số vòng dây hai cuộn thêm lượng điện áp cuộn thứ cấp thay đổi A Tăng B Giảm C Khơng đổi D Có thể tăng giảm Câu 8: Một thợ điện dân dụng quấn máy biến áp với dự định hệ số hạ áp k = Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu số vòng dây Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, người thợ đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = const, dùng vơn kế lí tưởng xác định tỉ số x điện áp cuộn thứ cấp để hở cuộn sơ cấp Lúc đầu x = 43% Sau quấn thêm vào cuộn thứ cấp 26 vịng x = 45% Bỏ qua hao phí máy biến áp Để máy biến áp dự định người thợ điện phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp: A 65 vòng dây B 56 vòng dây C 36 vòng dây D 91 vòng dây Câu 9(ĐH 2011): Một học sinh quấn máy biến áp với dự định số vòng dây cuộn sơ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn thứ cấp Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu số vòng dây Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, dùng vôn kết xác định tỉ số điện áp cuộn thứ cấp để hở cuộn sơ cấp Lúc đầu tỉ số điện áp 0,43 Sau quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vịng dây tỉ số điện áp 0,45 Bỏ qua hao phí máy biến áp Để máy biến áp dự định, học sinh phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp A 40 vòng dây B 84 vòng dây C 100 vòng dây D 60 vòng dây Câu 10(ĐH 2013): Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp M điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200V Khi nối hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp M vào hai đầu cuộn thứ cấp M1 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp M để hở 12,5 V Khi nối hai đầu cuộn thứ cấp M2 với hai đầu cuộn thứ cấp M điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp M2 để hở 50 V Bỏ qua hao phí M có tỉ số số vòng dây cuộn sơ cấp số vòng dây cuộn thứ cấp bằng: A B 15 C D Loại 3: MÁY BIẾN ÁP QUẤN NGƯỢC 23 Bài tập mẫu Câu 1: Một người định quấn máy hạ áp từ điện áp U1 = 220 (V) xuống U2 =110 (V) với lõi không phân nhánh, xem máy biến áp lí tưởng, máy làm việc suất điện động hiệu dụng xuất vòng dây 1,25 Vơn/vịng Người quấn hồn tồn cuộn thứ cấp lại quấn ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy với điện áp U1 = 220V điện áp hai đầu cuộn thứ cấp đo 121(V) Số vòng dây bị quấn ngược là: A B C 12 D 10 Giải Ta có: Gọi số vịng cuộn dây MBA theo yêu cầu N1 N2 N 220 = = ⇒ N1 = 2N2 (1) Với N1 = 220 /1,25 = 176 vòng Ta có N 110 Gọi n số vịng dây bị ngược Khi ta có N − 2n 220 N − 2n 220 N − 2n 110 = ⇒ = = N1 N2 121 121 (2) => N1 121 121(N1 – 2n) = 110N1 => n = vòng Chọn đáp án: B Câu 2: Một máy biến áp lí tưởng sử dụng điện áp xoay chiều Lúc sản xuất, tỉ số điện áp hiệu dụng cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp Sau thời gian sử dụng, lớp cách điện nên có n vịng dây cuộn thứ cấp bị nốí tắt, tỉ số điện áp hiệu dụng cuộn sơ cấp thứ cấp 2,5 Để xác định n, người ta quấn thêm vào cuộn thứ cấp 180 vòng dây(cùng chiều với chiều ban đầu) tỉ số điện áp hiệu dụng cuộn sơ thứ cấp 1,6 n có giá trị là? A 80 vịng B 40 vòng C 20 vòng D 60 vòng Giải U2 N2 = = U N1 Ta có: , U2 N2 − n = = U1 N1 2,5 ⇒ n = 80 , U 2, N − n + 180 = = U1 N1 1,6 Chọn đáp án: A Câu 3: Một học sinh quấn máy biến áp có số vịng 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 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 1,92U Khi kiểm tra phát cuộn thứ cấp có 40 vịng dây bị quấn ngược chiều so với đa số vòng dây Bỏ qua hao phí máy biến Số vòng dây cuộn sơ cấp là: A 500 vòng B 1000 vòng C 600 vòng D 1500 vòng Giải Ta có: U N1 N1 = = ⇒ N1 = 1000 N2 = 2N1 1,92.U N − 80 N − 80 Chọn đáp án: B 24 Câu 4: Một người định biến từ hiệu điên U1=110V lên 220V, không mát lượng cuộn dây có điện trở nhỏ, với số vịng cuộn ứng với 1,2vịng/vơn Người hoàn toàn cuộn thứ cấp lại ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy thứ cấp đo U2=264V, điện áp nguồn U1=110V Số vòng dây bị ngược là: A.20 B.11 C.10 D.22 Giải Ta có: N1=110.1,2=132; N2=264; N1 − x 110 = ⇒ n = 11 vòng N2 264 Chọn đáp án: B Bài tập tự giải Câu 5: Một máy biến áp lí tưởng nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V Biết số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 100 vòng 150 vòng Nhưng cuộn sơ cấp có 10 vịng bị quấn ngược nên điện áp thu cuộn thứ cấp là: A.7,5V B.9,37V C.8,33V D.7,78V Câu 6: Một học sinh quấn máy biến áp lí tưởng gồm cuộn sơ cấp có 1000 vịng dây, cuộn thứ cấp có 2000 vịng dây Do sơ ý, cuộn thứ cấp có số vịng bị quấn ngược chiều so với đa số vòng lại Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ sấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 330 V Số vòng quấn ngược cuộn thứ cấp là: A 250 B 400 C 300 D 500 Loại 4: MÁY BIẾN ÁP NHIỀU CUỘN DÂY Bài tập mẫu Câu 1: Trong máy biến hình 2, cuộn sơ cấp có n 1=1320 vịng, hiệu điện U1= 220V, cuộn thứ cấp có U2 = 10V, I2 = 0,5 A; cuộn thứ cấp thứ hai có n 3=36 vịng, I3=1,2A Cường độ dịng điện cuộn sơ cấp số vòng cuộn thứ cấp thứ A I1= 0,023 A; n2= 60 vòng B I1=0,055A; n2=60 vòng C I1 = 0,055A; n2 = 86 vòng D I1 = 0,023A; n2 = 86 vịng Giải Ta có: N1 U1 = ⇒ N = 60 N2 U n n N U 1: = ⇒ U = N3 U U2 U1 I1U1 = I 2U + I 3U ⇒ I1 = 6.1, + 10.0,5 = 0, 05545 A 220 U3 n n n U U = ⇔ U3 = U1 = 6V ; = ⇔ n2 = n1 = 60 vòng U1 n1 n1 n1 U1 U1 U I + U3 I3 10.0,5 + 6.1, I1 = 2 = = 0, 055A U1 220 ⇔UI=UI+UI ⇔ Có P =P +P 2: 1 2 3 Chọn đáp án: B Bài tập tự giải 25 U3 n3 Câu 2: Một máy biến dùng máy thu vơ tuyến có cuộn sớ cấp gồm 1000 vòng, mắc vào mạng điện 127V ba cuộn thứ cấp để lấy hiệu điện 6,35V; 15V; 18,5V Số vòng dây cuộn thứ cấp là: A 71vòng, 167vòng, 207vòng B 71vòng, 167vòng, 146vòng C 50vòng, 118vòng, 146vòng D.71vòng, 118vòng, 207vòng Câu 3: Máy biến lí tưởng gồm cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp có số vịng dây N0=1000 vịng, nối với nguồn điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 200V Cuộn thứ cấp thứ có hiệu điện U1=20V cường độ dòng điện I1=2A Cuộn thứ cấp thứ có N2=200 vịng dây cường độ dòng điện tương ứng I2=1A Biết dòng điện hiệu điện cuộn dây dao động đồng pha Cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn sơ cấp là: A I = 0,4A B I = 0,5A C I = 0,8A D I = 1A Câu 4: Một máy biến áp lí tưởng gồm cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp N1=2400 vòng điện áp U1=200V Cuộn thứ cấp thứ có U2=10V I2=1,2A Cuộn thứ cấp thứ có n3=24 vịng I3=2A Biết dịng điện hiệu điện cuộn dây dao động đồng pha Xác định dòng điện sơ cấp I1 A 0,04A B 0,06A C 0,08A D 0,1A Loại 5: MÁY BIẾN ÁP CÓ TẢI Bài tập mẫu Câu 1: Cho máy biến có hiệu suất 80% Cuộn sơ cấp có 150 vịng, cuộn thứ cấp có 300 vịng Hai đầu cuộn thứ cấp nối với cuộn dây có điện trở hoạt động 100Ω, độ tự cảm 1/π H Hệ số công suất mạch sơ cấp Hai đầu cuộn sơ cấp đặt hiệu điện xoay chiều có U1 = 100V, tần số 50Hz Tính cơng suất mạch thứ cấp cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp? A 100W và1,5A B 150W 1,8A C 200W 2,5A D 250W 2,0A Giải U2 N2 = ⇒ U = 200V Ta có: U1 N1 U2 R2 = 100 Ω, ZL2 = 100 Ω => Z2 = 100 Ω => I2 = = A => P2 = R2 I = 200W Z2 P P P 200 H= ⇒ P1 = =U1I1 ⇒ I1 = = = 2,5( A) P1 H HU1 0,8.100 Chọn đáp án: C Câu 2: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 2:3 Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 60Ω, tụ điện có điện dung C 10−3 F cuộn dây cảm có cảm kháng L = 0, H , cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay = 12π π chiều có giá trị hiệu dụng 120V tần số 50Hz Công suất toả nhiệt tải tiêu thụ A 180W B 135W C 26,7W D 90W Giải Ta có: ZL = 2πfL = 60 Ω; ZC = = 120 Ω => Z2 = 120Ω 2πfC U1 N1 N2 Áp dụng công thức = => U2 = U1 = 120 = 180V U N2 N1 U2 180 ) 60 = 135W P = I22R = ( ) R = ( Z2 120 Chọn đáp án: B 26 Câu 3: Một máy tăng áp có tỷ lệ số vòng cuộn dây 0,5 Nếu ta đặt vào đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 130V điện áp đo đầu cuộn thứ cấp để hở 240V Hãy lập tỷ lệ điện trở r cuộn sơ cấp cảm kháng ZL cuộn sơ cấp A 12 B 12 C 168 D 13 24 Giải N1 U L = = 0,5 ⇒ UL = 0,5U2 = 120V N1 U Ur UL U r = ⇒ = r = UL2 + Ur2 = U12 = 1302 => Ur = 50V r ZL Z L U L 12 Chọn đáp án: A Ta có: Bài tập tự giải Câu 4: Một nhà máy phát điện có công suất 36MW, điện áp hai cực máy phát 4kV Người ta nối hai cực máy phát với cuộn sơ cấp máy tăng thế, tỉ số vòng dây hai cuộn dây 50 Hiệu suất máy 90% Biết hệ số công suất cuôn thứ câp 0.9 Dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp là: A 160 A B 120 A C 180 A D 140 A N1 Câu 5: Một máy biến có tỷ số vịng dây cuộn sơ cấp so với thứ cấp =5 , hiệu suất N2 96%, nhận công suất 10kW cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng đầu cuộn sơ cấp 1kV Hệ số công suất mạch thứ cấp 0,8 Các cuộn dây lõi sắt kín, bỏ qua điện trở cuộn dây Cường độ dòng hiệu dụng cuộn thứ cấp A 30V B 40V C 50V D 60V Câu 6: Cuộn sơ cấp máy biến có 2046 vịng, cuộn thứ cấp có 150 vịng Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng 3000V Nối hai đầu cuộn thứ cấp điện trở R = 10Ω Cường độ hiệu dụng dịng điện mạch thứ cấp có giá trị là? A 21A B 11A C 22A D.14,2A Câu 7: Cho máy biến có cuộn sơ cấp có 150 vịng, cuộn thứ cấp có 300 vịng Hai đầu cuộn thứ cấp nối với cuộn dây có điện trở hoạt động 100Ω, độ tự cảm 1/π H Hai đầu cuộn sơ cấp đặt hiệu điện xoay chiều có U 1=100V có tần số 50Hz Công suất mạch thứ cấp : A 200W B 150W C.250W D 142,4W Câu 8: Một máy biến áp cuộn sơ cấp có 500 vịng , cuộn thứ cấp có 50 vịng dây Điện áp đầu cuộn sơ cấp 100V Mạch thứ cấp bóng đèn tiêu thụ cơng suất 25W Cường độ dòng điện qua đèn : A 2,5 B 3,5 C 1,5 D Câu 9: Cuộn sơ cấp máy biến có 1023 vịng, cuộn thứ cấp có 75 vịng Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều giá trị hiệu dụng 3000V Người ta nối hai đầu cuộn thứ cấp vào động điện có cơng suất 2,5kW hệ số cơng suất cosφ = 0,8 cường độ hiệu dụng mạch thứ cấp bao nhiêu? A 11A B 22A C 14,2A D 19,4A Câu 10: Một máy hạ áp có tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 10 Người ta mắc vào hai đầu cuộn thứ cấp động cơ: 25V-120W Máy biến áp lý tưởng hệ số công suất mạch sơ cấp 0,8 Khi động hoạt động bình thường cường độ dịng điện hiệu dụng cuộn dây sơ cấp A 1,2 A B 0,6 A C 0,48 A D 0,65 A 27 Câu 11: Cho máy biến có hiệu suất 80% Cuộn sơ cấp có 150 vịng, cuộn thứ cấp có 300 vòng Hai đầu cuộn thứ cấp nối với cuộn dây có điện trở hoạt động 100 Ω, độ tự cảm L= π (H) Hệ số công suất mạch sơ cấp Hai đầu cuộn sơ cấp đặt hiệu điện xoay chiều có U1=100 (V), tần số 50 (Hz) Tính cơng suất mạch thứ cấp cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp? A 50W 2,5A B 150W 1,8A C 200W 2,5A D 250W 2,0A Câu 12(CĐ 2013): Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp lí tưởng, cuộn thứ cấp máy nối với biến trở R dây dẫn điện trở không đổi R0 Gọi cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp I, điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở U Khi giá trị R tăng thì: A I tăng, U tăng B I giảm, U tăng C I giảm, U giảm D I tăng, U giảm CHUYÊN ĐỀ 5: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG A LÝ THUYẾT - Công suất truyền tải đi:P = UIcos ϕ P R - Cơng suất hao phí: ∆P = I R = (U cos ϕ ) - Giảm hao phí: Cách 1: Tăng U l Cách 2:Giảm R, (R = ρ ) S ∆U = IR - Độ giảm điện thế: P − ∆P - Hiệu suất truyền tải: H = (%) P ∆P - Hiệu suất hao phí: H’ = (%) P B BÀI TẬP Loại 1: ĐIỆN NĂNG HAO PHÍ Bài tập mẫu Câu Một máy phát điện xoay chiều có cơng suất 1000kW Dịng điện phát sau tăng lên 110kV truyền xa dây dẫn có điện trở 20Ω, coi dịng điện điện áp pha Điện hao phí đường dây là: A 6050W B 2420W C 5500W D 1653W Giải 12 P 10 Ta có: ∆P = R = 20 = 1653 W U 110 2.10 Chọn đáp án: D Bài tập tự giải Câu Công suất hao phí dọc đường dây tải có điện áp 500kV, truyền công suất điện 12000kW theo đường dây có điện trở 10Ω bao nhiêu? Coi dòng điện điện áp pha A.1736kW B 576kW C 5760W D 57600W Câu Một máy phát điện xoay chiều có cơng suất P = 1MW Dịng điện máy phát tăng áp truyền xa đường dây có điện trở 25Ω Cơng suất hao phí điện đường dây điện áp đưa lên đường dây 220kV? 28 A ΔP = 113,6W B ΔP = 113,6kW C ΔP = 516,5kW D ΔP = 516,5W Loại 2: HIỆU SUẤT TRUYỀN TẢI Bài tập mẫu Câu Một nhà máy điện sinh công suất 100 000 kW cần truyền tải tới nơi tiêu thụ Biết hiệu suất truyền tải 90% Cơng suất hao phí đường truyền là: A 10 000 kW B 1000 kW C 100 kW D 10 Kw Giải P − ∆P 100 = 90 ⇒ ∆P = 0,1P = 10000 kW Ta có: H = P Chọn đáp án: A Câu Một đường dây có điện trở 4Ω dẫn dòng điện xoay chiều pha từ nơi sản xuất đến nơi tiêu dùng Hiệu điện hiệu dụng nguồn điện lúc phát U = 5000V, công suất điện 500kW Hệ số công suất mạch điện cosφ = 0,8 Có phần trăm công suất bị mát đường dây tỏa nhiệt? A 16,4% B 12,5% C 20% D 8% Giải 10 P 25.10 ∆P 62500 R = = 62500 W ⇒ = = 0,125 = 12,5% Ta có: ∆P = 2 U cos ϕ 25.10 0,64 P 500000 Chọn đáp án: B Bài tập tự giải Câu Điện truyền từ máy biến A tới máy hạ B (nơi tiêu thụ) dây dẫn có điện trở tổng cộng 50Ω Dòng điện đường dây I = 40A Công suất tiêu hao đường dây 10% công suất tiêu thụ B Công suất tiêu thụ B là: A PB = 800W B PB = 8kW C PB = 80kW D PB = 800kW Câu Điện trạm phát điện có cơng suất điện 200KW truyền xa hiệu điện 2KV Số công tơ điện trạm phát nơi tiêu thụ sau ngày lệch 480KWh hiệu suất trình truyền tải điện là? A 80% B 85% C 90% D.95% Câu Người ta cần tải công suất 1MW từ nhà máy điện nơi tiêu thụ Dùng công tơ điện đặt biến áp tăng áp đầu nơi tiêu thụ thấy số chúng chênh lệch ngày đêm 216 kW.h Tỷ lệ hao phí chuyển tải điện bao nhiêu? Coi tốc độ tiêu thụ điện không đổi A 0,9% B 2,16% C 1,8% D 3,6% Loại 3: HIỆU SUẤT THEO DÂY DẪN Bài tập mẫu Câu 1: Người ta cần truyền công suất điện pha 100kW hiệu điện hiệu dụng 5kV xa Mạch điện có hệ số cơng suất cosφ = 0,8 Muốn cho cơng suất hao phí đường dây khơng q 10% điện trở đường dây phải có giá trị khoảng nào? A R ≤ 16Ω B 16Ω ≤ R ≤ 18Ω C 10Ω ≤ R ≤ 12Ω D R ≤ 14Ω Giải P2 1010 R = R ≤ 0,1.P = 10 ⇒ R ≤ 16 Ω Ta có: ∆P = U cos ϕ 25.10 6.0,64 29 Chọn đáp án: A Câu 2: Người ta truyền tải điện xoay chiều pha từ trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 10km Dây dẫn làm kim loại có điện trở suất 2,5.10−8Ωm, tiết diện 0,4cm2, hệ số công suất mạng điện 0,9 Điện áp công suất truyền trạm phát điện 10kV 500kW Hiệu suất truyền tải điện A 93,75% B 96,88% C 96,28% D 96,14% Giải l 10 Ta có: R = ρ = 2,5.10 −8 = 6,25Ω s 4.10 −5 P2 25.1010 ∆P = R = 6,25 = 19290 W U cos ϕ 10 0,81 P − ∆P 5.10 − 19290 ⇒ H= 100 = 100 = 96,14% P 5.10 Chọn đáp án: D Bài tập tự giải Câu 3: Khi thay dây truyền tải điện dây khác chất liệu có đường kính tăng gấp đơi hiệu suất tải điện 91% Hỏi thay dây truyền tải loại dây chất liệu có đường kính tăng gấp ba lần hiệu suất truyền tải điện ? Biết công suất điện áp nơi sản xuất không đổi A 94% B 96% C 92% D 95% Câu 4: Một nhà máy phát công suất P không đổi, công suất truyền đến nơi tiêu thụ dây nhôm với hiệu suất truyền tải 90% Hỏi tăng đường kính dây nhơm lên gấp đơi hiệu suất truyền tải điện % ? A 95% B 96% C 97,5% D 92,5% Loại 4: HIỆU SUẤT THEO ĐIỆN ÁP Bài tập mẫu Câu 1: Điện trạm phát điện truyền điện áp 110kV, hiệu suất trình truyền tải điện H=84% Công suất điện truyền giữ không đổi Nếu điện áp đầu đường dây tải tăng lên 220kV hiệu suất trình truyền tải lúc A 96% B 92% C 90% D 98% Giải P − ∆P P.R P2 100 ⇒ ∆P = P − H P = R ⇒ – H = Ta có: H = P U U 2 − 0,84 − H U 220000 = = = 4= ⇒ H2 = 0,96 = 96% Do đó: 1− H2 − H U 110000 Chọn đáp án: A Câu 2: Điện trạm phát điện truyền điện áp 10 kV, hiệu suất trình truyền tải 60% Cơng suất truyền tải giữ không đổi Nếu tăng điện áp hai đầu đường dây tải thành 40kV hiệu suất truyền tải là: A 92,5% B 15% C 97,5% D 90% Giải P − ∆P P.R P2 100 ⇒ ∆P = P − H P = R ⇒ – H = Ta có: H = P U U 30 − 0,6 − H U 40000 = = = 16 = ⇒ H2 = 0,975 = 97,5% 1− H2 − H U 10000 Chọn đáp án: C Do đó: Bài tập tự giải Câu 3: Cùng công suất điện P tải dây dẫn Công suất hao phí dùng hiệu điện 400 kV so với dùng hiệu điện 200 kV là: A Lớn lần B Lớn lần C Nhỏ lần D Nhỏ lần Câu 4: Điện trạm phát điện truyền xa với hiệu điện 2KV, hiệu suất trình truyền tải 80% Muốn hiệu suất trình truyền tải tăng lên đến 95% ta phải A tăng hiệu điện lên đến 4KV B tăng hiệu điện lên đến 8KV C giảm hiệu điện xuống 1KV D giảm hiệu điện xuống 0,5KV Câu 5: Người ta sử dụng máy tăng áp để truyền công suất P đến nơi tiêu thụ Gọi k hệ số tăng áp số vòng dây cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp Nếu k = n hiệu suất tuyền tải 91% Hỏi k=2n hiệu suất tuyền tải phần trăm ? A 93,5 % B 98,25% C 96% D 97,75% Câu 6: Trong trình truyền tải điện xa, tăng điên áp nơi phát thêm 200kV hiệu suất truyền tải điện tăng từ 80% lên 95% Điện áp nơi phát trước sau tăng A 100kV 300kV B 300kV 500kV C 200kV 400kV D 400kV 600kV Loại 5: SỐ THIẾT BỊ HOẠT ĐỘNG Bài tập mẫu Câu 1(ĐH 2012): Điện từ trạm phát điện đưa đến khu tái định cư đường dây truyền tải pha Cho biết, điện áp đầu truyền tăng từ U lên 2U số hộ dân trạm cung cấp đủ điện tăng từ 120 lên 144 Cho đến hao phí đường dây, cơng suất tiêu thụ điện hộ dân nhau, công suất trạm phát không đổi hệ số công suất trường hợp Nếu điện áp truyền 4U trạm phát cung cấp đủ điện cho A 192 hộ dân B 504 hộ dân C 168 hộ dân D 150 hộ dân Giải Ta có: Gọi P cơng suất tiêu thụ hộ, n số hộ điện áp phát 4U:  P.R  P = 120 P0 + U 2cos 2ϕ (1)   P.R (2)  P = 144 P0 + 4.U cos 2ϕ   P.R (3)  P = nP0 + 16.U 2cos 2ϕ  Nhân (2) với trừ (1): 3P = 456P0 Nhân (3) với 16 trừ (1): 15P = (16n – 120)P0 Từ (4) (5) ta có n = 150 hộ dân Chọn đáp án: D Bài tập tự giải 31 (4) (5) Câu 2: Điện truyền tải từ nhà máy phát điện đến nơi tiêu thụ Nếu dùng máy tăng N2 N2 áp có tỉ số vịng dây =4 =8 nơi tiêu thụ đủ điện cho 192 198 máy N1 N1 hoạt động Nếu đặt máy nhà máy điện cung cấp đủ điện cho máy? A 280 B 220 C 250 D 200 Câu 3: Bằng đường dây truyền tải pha, điện từ nhà máy phát điện nhỏ đưa đến khu tái định cư Các kĩ sư tính tốn rằng: tăng điện áp truyền từ U lên 2U số hộ dân nhà máy cung cấp đủ điện tăng từ 36 lên 144 Biết có hao phí đường dây đáng kể, hộ dân tiêu thụ điện Điện áp truyền 3U, nhà máy cung cấp đủ điện cho A 164 hộ dân B 324 hộ dân C 252 hộ dân D 180 hộ dân Câu 4: Điện đưa từ trạm phát điện đến khu trung cư đường dây truyền tải pha Cho biết điện áp hai đầu truyền giảm từ 2U xuống U số hộ dân trạm cung cấp đủ điện giảm từ 140 xuống 128 hộ dân Cho tính đến hao phí đườn dây, cơng suất tiêu thụ cá hộ nhau, Công suất trạm phát không đổi hệ số công suất trường hợp Nếu điện áp truyền 4U trạm phát điện cung cấp đủ điện cho A 168 hộ dân B 150 hộ dân C 143 hộ dân D 146 hộ dân Loại 6: ĐỘ GIẢM ĐIỆN ÁP Bài tập mẫu Câu 1: Người ta cần truyền công suất điện 200 kW từ nguồn điện có hiệu điện 5000 V đường dây có điện trở tổng cộng 20 Ω Độ giảm đường dây truyền tải là: A 40V B 400V C 80V D 800V Giải P 200000 = = 40 A ⇒ ∆ U = I.R = 40.20 = 800 V Ta có: I = U 5000 Chọn đáp án: D Câu 2: Người ta cần truyền tải điện từ máy hạ có hiệu điện đầu 200V đến hộ gia đình cách 1km Cơng suất tiêu thụ đầu máy biến cho hộ gia đình 10kW yêu cầu độ giảm hiệu điện dây không 20V Xem hệ số công suất tiêu thụ mạch Điện trở dây dẫn phải nào? A R>0,4Ω B R>0,8Ω C R