CHỦ ĐỀ 20 - MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

N N U Câu 2:ĐH 2010: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một máy biến áp lý tưởng một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là

CHỦ ĐỀ XX: MÁY BIẾN ÁP & TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

U 1 (là điện áp hiệu dụng); E 1 (suất điện động hiệu dụng); I 1 (cường độ hiệu dụng); N 1 (số vòng dây): của cuộn sơ cấp

U 2 ( là điện áp hiệu dụng); E 2 (suất điện động hiệu dụng); I 2 (cường độ hiệu dụng); N 2 ( số vòng dây): của cuộn thứ cấp

Hiệu suất của máy biến áp : H = 2 2 2

1 1 1

os os

Trong đó: cosϕ1 và cosϕ2 : là hệ số công suất của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

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

2.Truyền tải điện năng:

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

2 2

Phat Phat

I : Cường độ dòng điện trên dây tải điện

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

cosϕ: là hệ số công suất của dây tải điện

 Hiệu suất tải điện:

1 1 1

2

P P P P

P

H = = − ∆

%

Với: P1: Công suất truyền đi

P2: Công suất nhận được nơi tiêu thụ

∆P: Công suất hao phí

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

Loại 1: MÁY BIẾN ÁP LÝ TƯỞNG

Ví dụ 1 : Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 1000 vòng dây và hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp là 240V Để hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là 12V thì số vòng dây của cuộn thứ cấp là:

Ir

Ví dụ 2 : Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp là 3000 vòng, cuộn thứ cấp 500 vòng, được mắc vào mạng điện xoay chiều tần số 50 Hz, khi đó cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp là 12 A Cường độ dòng điện qua

Ví dụ 3 : Một máy biến thế có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây được mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220V Khi đó điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 484V Bỏ qua hao phí của máy Số vòng dây cuộn thứ cấp là

U N U

N

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

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

Ví dụ 6 : Một máy biến áp lí tưởng có hai cuộn dây lần lượt là 10000vòng và 200vòng.

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

b)Cuộn nào có tiết diện lớn?

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

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

Ví dụ 7 : Một máy biến áp gồm có cuộn sơ cấp 300 vòng, cuộn thứ cấp 1500 vòng Mắc cuộn sơ cấp vào một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V.

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

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

L r

U

U Z

r Z

U r

U

Chọn A

Loại 2: MÁY BIẾN ÁP THAY ĐỔI SỐ VÒNG DÂY Bài tập mẫu:

Câu 1: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi thì điện

áp ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 20V Nếu giữa nguyên số vòng của cuộn sơ cấp, giảm số vòng cuộn thứ cấp đi 100 vòng thì điện áp ở hai đầu cuộn thứ cấp là 18V Nếu giữ nguyên số vòng của cuộn thứ cấp, giảm số vòng của cuộn sơ cấp đi 100 vòng thì điện áp hiệu dụng của cuộn thứ cấp là 25V Tính U

N

N U

Câu 2:(ĐH 2010): Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một máy biến áp lý tưởng một điện áp xoay chiều có

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

n N N

n N U U N

n N U

U

32

3

N

n N

100

2

n N

Câu 3: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy

biến áp thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100V Nếu giữ nguyên số vòng dây của cuộn sơ cấp, giảm số vòng dây cuộn thứ cấp đi 100 vòng thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để

hở là 90V Nếu giữ nguyên số vòng dây của cuộn thứ cấp như ban đầu, giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp đi 100 vòng thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 112,5V Giá trị của U bằng

Giải

Ta có:

1 2100

N

N U

−

100

5,112

Từ (1) và (3) : 100 900

5,112

100

1 1

90 V

U =

⇒

Chọn đáp án: B

Loại 3: MÁY BIẾN ÁP QUẤN NGƯỢC

Lí thuyết phần quấn ngược MBA:

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

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

Suất điện động tự cảm trong mỗi vòng dây là e0

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

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

2 2

Câu 1: 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 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 U1 = 220V thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp đo được là 121(V) Số vòng dây bị quấn ngược là:

1

N

N

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

2202

2121

2202

1

1 2

N

n N N

n N

(2) =>

121

1102

1

1− =

N

n N

121(N1 – 2n) = 110N1 => n = 8 vòng

Chọn đáp án: B

Câu 2: Một máy biến áp lí tưởng được sử dụng bởi một điện áp xoay chiều Lúc mới sản xuất, tỉ số

điện áp hiệu dụng của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là 2 Sau một thời gian sử dụng, do lớp cách điện kém nên có n vòng dây ở cuộn thứ cấp bị nốí tắt, vì vậy tỉ số điện áp hiệu dụng của cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng 2,5 Để xác định n, người ta quấn thêm vào cuộn thứ cấp 180 vòng dây(cùng chiều với chiều cuốn ban đầu) thì tỉ số điện áp hiệu dụng giữa cuộn sơ và thứ cấp là 1,6 n có giá trị là?

1180

5,2121

1

2 1

,,

2

1

2 1

,

2

1

2 1

2

=+

U

N

n N U

U

N

N U

U

80

=

⇒n Chọn đáp án: A

Câu 3: 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

N U

U

Chọn đáp án: B

Câu 4: Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1=110V lên 220V, không mất mát năng

lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ, với số vòng các cuộn ứng với 1,2vòng/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 thứ cấp đo được U2=264V, điện áp nguồn là U1=110V Số vòng dây bị cuốn ngược là:

vòng.Chọn đáp án: B

Câu 5: Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ , với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo được U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 110V Số vòng dây bị cuốn ngược(sai) là:

1102

1

N

N

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

264

1102

2264

1102

1

1 2

N

n N N

n N

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

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

2

2

1 2

1 2

1 2

1 2

N

n N U

U E

E e

e N

n N

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

sẽ được tính bằng công thức nào?

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

Câu 6: 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 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 U1 = 220V thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp đo được là 121(V) Số vòng dây bị quấn ngược là:

1

N

N

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

2202

2121

2202

1

1 2

N

n N N

n N

(2) =>

121

1102

1

1− =

N

n N

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

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

2

2

1 2

1 2

1 2

1 2

N

n N U

U E

E e

e N

n N

Giải 2: Nếu quấn đúng máy biến thế thì ta có: 1 1

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:

U

U

92,

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

Câu 8 Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất bằng 1 được nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp

hiệu dụng 5V Biết số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 100vong và 150 vòng Do cuộn sơ cấp có

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

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

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

nguồn điện xoay chiều

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

e1 = (N1 – 10)e0 – 10e0 = 80e0

e2 = N2e0 = 150e0

U

U E

E E

E

e

e

375,980

5.150150

80150

80

2 2

1 2

1 2

Câu 1: Trong máy biến thế ở hình 2, cuộn sơ cấp có n1=1320 vòng, hiệu điện thế U1= 220V, một cuộn

thứ cấp có U2 = 10V, I2 = 0,5 A; cuộn thứ cấp thứ hai có n3=36 vòng, I3=1,2A Cường độ dòng điện trong cuộn sơ cấp và số vòng trong cuộn thứ cấp thứ nhất là

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 vòng

Giải

Ta có:

6.1, 2 10.0,5

0,05545220

6.1, 2 10.0,5

0,05545220

2 1

U

N N U

Câu 1: Cho một máy biến thế có hiệu suất 80% Cuộn sơ cấp có 150 vòng, cuộn thứ cấp có 300 vòng

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

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

200

A

=

Chọn đáp án: C

Câu 2: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là 2:3 Cuộn thứ cấp nối với

tải tiêu thụ là mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 60Ω, tụ điện có điện dung C =

310

12π 3F

−

cuộn dây thuần cảm có cảm kháng L = 0, 6 3H

π , cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V và tần số 50Hz Công suất toả nhiệt trên tải tiêu thụ là

Z

U

R = )2120

180( 60 = 135W

Chọn đáp án: B

Câu 3: Một máy tăng áp có tỷ lệ số vòng ở 2 cuộn dây là 0,5 Nếu ta đặt vào 2 đầu cuộn sơ cấp một điện áp

xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 130V thì điện áp đo được ở 2 đầu cuộn thứ cấp để hở sẽ là 240V Hãy lập tỷ lệ giữa điện trở thuần r của cuộn sơ cấp và cảm kháng ZL của cuộn sơ cấp

L r

U

U Z

r Z

U r

A.U 1 = 100 V B.U 1 =200 V C.U 1 = 110 V D.U 1 =1100 V

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

1 2 2 1 2

1

I

I U

U N

2Ω Mạch từ khép kín; bỏ qua hao phí do dòng Fuco và bức xạ Khi hai đầu cuộn thứ cấp mắc với điện trở R

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

Giải: Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở: U2 = U1/10 = 22V = E2

Cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp khi nối với điên trở R: I2 = E2/(R +r2) = 1A

Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp U’2 = I2R = 20V Chọn C

Câu 6: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100V Cuộn sơ cấp có 2000 vòng, cuộn thứ cấp có 4000 vòng.

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

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

kế chỉ 199V So sánh kết quả này với giá trị ở câu 1 và giải thích tại sao? Hãy xác định tỉ số giữa cảm kháng Z L của cuộn sơ cấp và điện trở hoạt động của nó.

1

V L

2 1

2 = =

U

U N

N

20

100.20

52

2

I

U

Z Cos ϕ =R/Z =10/20=1/2 => ϕ = π/3 Đáp án D

Câu 8: Một máy biến áp lý tưởng có một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp được quấn trên một lỏi thép

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

Câu 9: Máy biến thế có số vòng dây của cuộn sơ cấp là N1 = 400 vòng, số vòng dây của cuộn thứ cấp

là N2 = 100 vòng Điện trở của cuộn sơ cấp là r1 = 4Ω, điện trở của cuộn thứ cấp là r2 = 1Ω Điện trở mắc vào cuộn thứ cấp R = 10Ω Xem mạch từ là khép kín và hao phí do dòng Fucô là không đáng kể Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U1 = 360V Điện áp hiệu dụng U2 tại hai đầu cuộn thứ cấp và hiệu suất của máy biến thế lần lượt có giá trị:

A 100V; 88,8% B 88V; 80% C 80V; 88,8% D 80V; 80%

Tại cuộn sơ cấp khi đặt vào nó hiệu điện thế U thì sẽ có 1 phần điện năng bị hao phí toả nhiệt trên 1 r , 1

phần còn lại sinh ra suất điện động có giá trị hiệu dụng E1⇒E1 =U1−I1.r1 Phần từ thông sinh ra E 1

chuyển qua cuộn thứ cấp nhờ mạch từ là các lõi thép nên sinh ra suất điện động có giá trị hiệu dụng 2

E ở cuộn thứ cấp Năng lượng điện ở đây cũng được phân bố lại, một phần bị tiêu hao do điện trở

mạch r , phần còn lại tham gia sinh ra hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng 2

2 2 2 2

1 2

I

I N

N E

E

Hiệu suất máy biến thế :

1 1

2 2

I U

I U P

P tp

ci =

=

η Giải hệ phương trình thu được Đáp án C.

Câu 10(ĐH-2011): Một học sinh quấn một máy biến áp với dự định số vòng dây của cuộn sơ cấp gấp hai lần số

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

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

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

84 2

; 516

; 1200 45

, 0 24

1 1

n N

N N

N N

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

vòng dây cuộn thứ cấp Máy biến thế này

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

sơ cấp là

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

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

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

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

A 25A B 2,5A C 1,5A D 3A.

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

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

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

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

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

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

Câu 13: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là 2:3 Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ là mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 60Ω, tụ điện có điện dung C =

310

π , cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V và tần số

50Hz Công suất toả nhiệt trên tải tiêu thụ là

Câu 14: Một máy biến thế có tỉ số vòng 5

n

n2

1 = , hiệu suất 96% nhận một công suất 10(kW) ở cuộn sơ cấp và

hiệu thế ở hai đầu sơ cấp là 1(kV), hệ số công suất của mạch thứ cấp là 0,8, thì cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp là:

1 2

1

I

I U

U N

N = = Suy ra:

5

1 1

2 2

U U N

N

Từ đó : P 2 =U 2 I 2 cos ϕ = >

8,0.200

9600

cos1

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

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

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

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

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

hở của cuộn này bằng

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

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

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

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

(4' )2

c.Trắc nghiệm nâng cao:

Câu 18: 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 240 V thì cuộn 2 để hở có hiệu điện thế ( ) U Hỏi khi mắc vào cuộn 2

2 một hiệu điện thế U thì ở cuộn 1 để hở có hiệu điện thế bao nhiêu? Biết rằng điện trở của các cuộn 2dây không đáng kể

A 60 V( ) B 30 V( ) C 40 V( ) D 120 V( )

( ) ( )

Câu 19: Cho một máy biến thế có hiệu suất 80% Cuộn sơ cấp có 150 vòng, cuộn thứ cấp có 300 vòng

Hai đầu cuộn thứ cấp nối với một cuộn dây có điện trở hoạt động 100Ω, độ tự cảm 1/π( H) Hệ số công suất mạch sơ cấp bằng 12 Hai đầu cuộn sơ cấp được đặt ở hiệu điện thế xoay chiều có U1 = 100V, tần số 50Hz Tính công suất mạch sơ cấp

=

=0,8 =>

2002500,8

A 238V B 59,5V C 210V D 220V

Giải: Dòng điện hiệu dụng trong cuộn sơ cấp: 1 2 1 2 2 2

Câu 22: Có hai máy biến áp lí tưởng (bỏ qua mọi hao phí) cuộn sơ cấp có cùng số vòng dây nhưng

cuộn thứ cấp có số vòng dây khác nhau Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn thứ cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để

hở và cuộn sơ cấp của máy đó là 1,5 Khi đặt điện áp xoay chiều nói trên vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy thứ hai thì tỉ số đó là 2 Khi cùng thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp của mỗi máy 50 vòng 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

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

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

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

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

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

2 2

2 1

2

65026

N

N K

N K N

phải quấn cuốn thêm 65 vòng nữa Chọn A

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

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

bị thoát ra ngoài và được chia đều cho hai nhánh còn lại Khi mắc cuộn 1 vào một hiệu điện thế xoay

N1

N2N

N

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 U2 thì ở cuộn 1 để hở có hiệu điện thế bao nhiêu? Biết rằng điện trở của các cuộn dây không đáng kể.

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

Khi cuộn 1 là cuộn sơ cấp: e1 = N1

2

=>

2

1 2

1 2

1 2

U

U N

N E

2

=>

1

2 1

2 1

2 2

1 2

2

''

'2

'

''

'

U

U U

U N

N E

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

Câu 25: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị

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

N

n N U

(2)

2

1 1

n N U

(3)

n N

N U

U

22

1 2

N U

+

=1

100

`

Lấy (1) : (3) =>

n N

N U

−

=1

100

`1

2

(6)

Lấy (5) : (6) =>

n N

n N U

U

+

−

=1

1

11

+

−

n N

n N

=> 2(N1 –n) = N1 + n => N1 = 3n

Lấy (1) : (4)=>

1002

U

=

2

2 2 )(

22

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

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

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

N

n N U

(2)

2

1 12

N

n N U

(3)

Lấy (1) : (2) =>

n N

N U

−

=1

100

`

Lấy (1) : (3) =>

n N

N U

+

=1

100

`

n N

n N

32

200

`1

200

1 1

1 1

N

(V) Chọn A

Câu 27: trong giờ thực hành,một học sinh muốn tạo ra một máy biến áp với số vòng dây cuộn sơ cấp

gấp 4 lần cuộn thứ cấp.do xảy ra sự cố nên cuộn thứ cấp bị thiếu một số vòng dây.muốn xác định số vòng dây quấn thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ với dự định ban đầu.hs dùng ampe kế

và đo được tỉ số cđ dđ ở cuộn thứ cấp và sơ cấp là 200/43.sau đó hs quấn thêm vào cuộn thứ cấp 48 vòng thì tỉ số đó là 40/9.bỏ qua hao phuscuar máy.để đc máy đúng như dự đinh thì số vòng dây hs cần quấn thêm tiếp là bn?

Câu 28: Một máy biến áp gồm cuộn sơ cấp là một ống dây có N1 = 1000 vòng dây, điện trở hoạt động

là r = 30Ω, hệ số tự cảm L = 2,5π

1

H Cuộn thứ cấp có N2 = 50 vòng dây Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có phương trình u = 220 2 cos100πt (V) Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là:

A 8,8V B 11 2 V C 11V D 8,8 2 V

Giải: ZL = 40Ω => Z1 = 2 2

L Z

= 8,8 (V) Chọn A

Câu 29 : 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

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

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

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

A

=

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

Hai đầu cuộn thứ cấp nối với một cuộn dây có điện trở hoạt động 100Ω, độ tự cảm 0,1/π H Hệ số công suất mạch sơ cấp bằng 1 Hai đầu cuộn sơ cấp được đặt ở hiệu điện thế xoay chiều có U1 = 100V, tần số 50Hz Tính công suất mạch thứ cấp và cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp?

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

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

U

= 22 (V) , Chọn A Câu 33: Máy biến áp có số vòng dây ở cuộn sơ cấp là N1 = 400 vòng, thứ cấp là N2 = 100 vòng Điện

trở của cuộn sơ cấp r1 = 4Ω, điện trở ở cuộn thứ cấp r2 = 1Ω Điện trở mắc vào cuộn thứ cấp R = 10Ω Xem mạch từ là khép kín và bỏ qua hao phí Đặt vào hai cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U1 = 360V Xác định điện áp hiệu dụng U2 tại hai đầu cuộn thứ cấp và hiệu suất của máy biến thế

A 80V; 88,8% B 80V; 80%

C 100V; 88,8% D 88V; 80%

Giải:

( ) ( )

1

2

2 1

2

2 2 2

400

88.8%

8100

U I H I

Câu 34: Một máy hạ áp, cuộn dây sơ cấp có N1= 440vòng và điện trở r1=7,2Ω, cuộn thứ cấp có N2=

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

Giải:

( ) ( )

Câu 35: Máy biến thế gồm cuộn sơ cấp N1=1000 vòng, r1=1 (ôm); cuộn thứ cấp với N2=200 vòng,

r2=1,2 (ôm) Nguồn sơ cấp có hiệu điện thế hiệu dụng U1, tải thứ cấp là trở thuần R=10 (ôm); hiệu điện

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

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

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

kR = ku2 + kr2

2 u R

==> u1 = (r1

1

kR+ k +

2 kr

Câu 36: Hiệu điện thế được đưa vào cuộn sơ cấp của một máy biến áp có giá trị hiệu dụng là 220V.Số

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

2 2

Câu 37: Một máy biến áp , cuộn sơ cấp có 500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây Điện áp hiệu dụng ở hai

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

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

= 2,5A Chọn B

Câu 39: Một máy biến áp lý tưởng có một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp được quấn trên một lỏi thép chung

hình khung chữ nhật Cuộn sơ cấp có N 1 = 1320 vòng dây; cuộn thứ cấp thứ hai có N 3 = 25 vòng dây Khi mắc vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U 1 = 220 V thì hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp thứ nhất là U 2 = 10 V; cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp thứ nhất và thứ hai có giá trị lần lượt là I 2 = 0,5 A và I 3 = 1,2 A Coi hệ số công suất của mạch điện là 1 Cường độ dòng điện hiệu

dụng chạy trong cuộn sơ cấp có giá trị là

U

I U I

= 1/22 (A) Chọn đáp án A Câu 40: Một máy biến áp lí tưởng gồm 1 cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp n1=2400 vòng

Điện áp U1=200V Cuộn thứ cấp thứ nhất có U2=10V và I2=1,2A Cuộn thứ cấp thứ 2 có n3=24 vòng và I3=2A Xác định cường độ dòng điện I1

A 0,04A B 0,06A C 0,08A D 0,1A

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

= 0,01 => I13 = 0,01I3 = 0,02 A; I1 = I12 + I13 = 0,08 A Chọn C

Câu 41: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là 2:3 Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu

thụ là mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 60Ω, tụ điện có điện dung C =

310

π , cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V và tần số

50Hz Công suất toả nhiệt trên tải tiêu thụ là

Giải: ZL = 2πfL = 60 3 Ω; ZC =

fC

π2

1 = 120 3 Ω => Z2 = 120Ω

Z

U

R = )2120

180( 60 = 135W Chọn B

Câu 42: 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

- Công suất truyền tải đi: P = UIcosϕ

( Công suất nơi phát được tính bởi : P ' U' I cos ' I P '

U' cos '

ϕ

ϕ

Với : - U’ là điện áp hiệu dụng ở hai đầu đường dây tải ( hai cực của máy phát )

- cosφ’ là hệ số công suất tính từ hai đầu đường dây tải

- P ‘ là công suất truyền đi từ máy phát

+ Cần phải phân biệt hệ số công suất của mạch tính từ hai đầu đường dây tải và của riêng

tải tiêu thụ là khác nhau , vì điện trở hoạt động của chúng là khác nhau

- Công suất hao phí:∆P=I2R = 2

2)cos(

.ϕ

U

R P

- Giảm hao phí: Cách 1: Tăng U

Ví dụ cơ bản : Ở hai đầu đường dây tải điện từ máy phát điện ta có U ’ = 10kV ; I = 100A Người ta dẫn dòng điện tới nơi tiêu thụ bằng dây dẫn có điện trở R = 20Ω Tính hệ số công suất của toàn mạch tính từ hai cực của máy phát , biết tải tiêu thụ có hệ số công suất bằng 2/2

* Giải :

Độ giảm thế : ΔU = I R = 2 kV

Gọi U là điện áp hiệu dụng ở hai đầu tải tiêu thụ

Ta có giản đồ vectơ như hình bên Do đó :

U ' ur

I

r ϕ

'

ϕ

Hệ số công suất của toàn mạch tính từ hai đầu đường dây tải :

cosφ’ = U cos U

U ' ϕ + ∆ ≈ 0,543 ≠ cosφ 1

+ Khi ta chỉ thay đổi điện áp hiệu dụng ở hai đầu đường dây tải thì không làm thay đổi đặc

tính của mạch nên hệ số công suất của toàn mạch đang xét là không thay đổi

Công suất hao phí trên dây tải :

2 2

Hiệu suất truyền tải :

Câu 1 Một máy phát điện xoay chiều có công suất 1000kW Dòng điện nó phát ra sau khi tăng thế lên

110kV được truyền đi xa bằng một dây dẫn có điện trở 20Ω, coi dòng điện và điện áp cùng pha Điện năng hao phí trên đường dây là:

A 6050W B 2420W C 5500W D 1653W

Giải

10.110

10

12 2

Câu 2 Công suất hao phí dọc đường dây tải có điện áp 500kV, khi truyền đi một công suất điện

12000kW theo một đường dây có điện trở 10Ω là bao nhiêu? Coi dòng điện và điện áp cùng pha

Câu 3 Một máy phát điện xoay chiều có công suất P = 1MW Dòng điện do máy phát ra được tăng áp

và truyền đi xa bằng một đường dây có điện trở 25Ω Công suất hao phí điện năng trên đường dây là bao nhiêu khi điện áp được đưa lên đường dây 220kV?

A ΔP = 113,6W B ΔP = 113,6kW C ΔP = 516,5kW D ΔP = 516,5W Câu 4 Một nhà máy điện sinh ra một công suất 100 000 kW và cần truyền tải tới nơi tiêu thụ Biết hiệu suất truyền tải là 90% Công suất hao phí trên đường truyền là:

Giải

Câu 1 Một đường dây có điện trở 4Ω dẫn một dòng điện xoay chiều một pha từ nơi sản xuất đến nơi

tiêu dùng Hiệu điện thế hiệu dụng ở nguồn điện lúc phát ra là U = 5000V, công suất điện là 500kW

Hệ số công suất của mạch điện là cosφ = 0,8 Có bao nhiêu phần trăm công suất bị mất mát trên đường dây do tỏa nhiệt?

Giải

64,0.10.25

10.25

cos

10 2

Chọn đáp án: B

Bài tập tự giải

Câu 2 Người ta cần tải đi một công suất 1MW từ nhà máy điện về nơi tiêu thụ Dùng 2 công tơ điện

đặt ở biến áp tăng áp và ở đầu nơi tiêu thụ thì thấy số chỉ của chúng chênh lệch mỗi ngày đêm 216 kW.h Tỷ lệ hao phí do chuyển tải điện năng là bao nhiêu? Coi rằng tốc độ tiêu thụ điện năng không đổi

Câu 3 Điện năng được truyền từ một máy biến thế ở A tới máy hạ thế ở B (nơi tiêu thụ) bằng dây dẫn

có điện trở tổng cộng là 50Ω Dòng điện trên đường dây là I = 40A Công suất tiêu hao trên đường dây bằng 10% công suất tiêu thụ ở B Công suất tiêu thụ ở B là:

A PB = 800W B PB = 8kW C PB = 80kW D PB = 800kW Câu 4 Điện năng ở một trạm phát điện có công suất điện 200KW được truyền đi xa dưới hiệu điện thế

2KV Số chỉ công tơ điện ở trạm phát và nơi tiêu thụ sau mỗi ngày chỉ lệch nhau 480KWh thì hiệu suất của quá trình truyền tải điện năng là?

Loại 3: HIỆU SUẤT THEO DÂY DẪN Bài tập mẫu

Câu 1: Người ta cần truyền một công suất điện một pha 100kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 5kV

đi xa Mạch điện có hệ số công suất cosφ = 0,8 Muốn cho công suất hao phí trên đường dây không quá 10% thì điện trở của đường dây phải có giá trị trong khoảng nào?

A R ≤ 16Ω B 16Ω ≤ R ≤ 18Ω C 10Ω≤ R ≤12Ω D R ≤ 14Ω

Giải

10 2

2

2

10.1,0.64,0.10.25

10

Chọn đáp án: A

Câu 2: Người ta truyền tải điện xoay chiều một pha từ một trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 10km Dây

dẫn làm bằng kim loại có điện trở suất 2,5.10−8Ωm, tiết diện 0,4cm2, hệ số công suất của mạng điện là 0,9 Điện áp và công suất truyền đi ở trạm phát điện là 10kV và 500kW Hiệu suất truyền tải điện là

10.10.5,

4 8

s

l

,6.81,0.10

10.25

cos

10 2

1929010

.5

5

Chọn đáp án: D

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

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

P R

U c ϕ ≤ 0,1P <=> R ≤

2 20,1.U cos

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

Thay số: S ≥

81,7.10 10000

Câu 1: Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp là 110kV, hiệu suất của quá trình

truyền tải điện là H=84% Công suất điện truyền đi được giữ không đổi Nếu điện áp ở đầu đường dây tải được tăng lên 220kV thì hiệu suất của quá trình truyền tải lúc này là

P P H P

110000

2200001

1

2

2 2

1

2 2 2

H

=

21

84,01

Câu 2: Điện năng của một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp là 10 kV, hiệu suất quá trình

truyền tải là 60% Công suất truyền tải giữ không đổi Nếu tăng điện áp giữa hai đầu đường dây tải thành 40kV thì hiệu suất truyền tải là:

%

Giải

P P H P

10000

400001

1

2

2 2

1

2 2 2

H

=

21

6,01

H

−

−

⇒ H2 = 0,975 = 97,5% Chọn đáp án: C

Câu 3: Điện năng được truyền từ nơi phát tới một khu dân cư bằng đường dây một pha với hiệu suất

truyền tải là 90% Coi hao phí điện năng chỉ do tỏa nhiệt trên đường dây và không vượt quá 20% Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng 20% và giữ nguyên điện áp ở nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên chính đường dây đó là:

H H

Câu 4: Khi thay thế dây truyền tải điện bằng một dây khác cùng chất liệu nhưng có đường kính tăng

gấp đôi thì hiệu suất tải điện là 91% Hỏi khi thay thế dây truyền tải bằng loại dây cùng chất liệu nhưng

có đường kính tăng gấp ba lần thì hiệu suất truyền tải điện khi đó là bao nhiêu ? Biết rằng công suất và điện áp nơi sản xuất là không đổi

Câu 5: Một nhà máy phát ra một công suất P không đổi, công suất này được truyền đến nơi tiêu thụ

bằng dây nhôm với hiệu suất truyền tải là 90% Hỏi nếu tăng đường kính của dây nhôm lên gấp đôi thì hiệu suất truyền tải điện khi đó là bao nhiêu % ?

II CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN :

Bài 1: Người ta cần truyền một công suất điện 200 kW từ nguồn điện có hiệu điện thế 5000 V trên

đường dây có điện trở tổng cộng 20Ω Độ giảm thế trên đường dây truyền tải là:

Bài 2: Người ta cần truyền tải điện năng từ máy hạ thế có hiệu điện thế đầu ra 200V đến một hộ gia

đình cách 1km Công suất tiêu thụ ở đầu ra của máy biến thế cho hộ gia đình đó là 10kW và yêu cầu độ giảm hiệu điện thế trên dây không quá 20V Xem hệ số công suất tiêu thụ trên mạch bằng 1 Điện trở dây dẫn phải như thế nào?

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

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

và cường độ dòng điện luôn cùng pha.

Giải: a Ta có: I= P

U =

350.10

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

- Hiệu suất tải điện: H=P- P' 50 0, 4

A:94,24% B:76% C:90% D:41,67%

Giải: Công suất hao phí ∆P =

h

h kW

.24

.480

hạ thế là:

A:0,005 B:0.05 c:0,01 D:0.004

Giải: Gọi cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy hạ thế là I1 và I2

Công suất hao phí trên đường dây: ∆P = I1 R = 0,05U2I2

40.50

200.05,005

,01

2 2

1 1

R I

U I

I U

U

Chọn A.

Bài 6: Điện năng được truyền từ nhà máy điện nhỏ đến một khu công nghiệp (KCN) bằng đường dây

tải một pha Nếu điện áp truyền đi là U thì ở KCN phải lắp một máy hạ áp với tỉ số 54/1 để đáp ứng 12/13 nhu cầu sử dụng điện năng ở khu công nghiệp Nếu muốn cung cấp đủ điện năng cho KCN thì điện áp truyền đi phải là 2U Khi đó cần dùng máy hạ áp với tỉ số như thế nào? Coi hệ số công suất bằng 1

2

P U

P

r

)2

2

P U

P r

12)2(13

121312

'1312

')2(

'1312

2 2 2

2

2 2 2 2

P U

P r P

P U

P r P

P U

P r P

P U

P r P

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2

413

1213

)2(13

1213

)2(13

1213

12

U

P r U

P r

P U

P r U

P r

P U

P r P U

P r

r

U P U

rP

P

1013

10

13

2 2

U U U U

P r U Ir

U

Điện áp thứ cấp của máy biến áp ở KCN (không đổi)

6054

1 2

U U

* Điện áp sơ cấp của máy biến áp ở KCN khi truyền tải với điện áp 2U là

20

3920

222

U U

20

39'

2= = (**)(với n là tỉ số máy hạ áp)

20

3960

'2

n

U U

U U

trình truyền tải là 80% Muốn hiệu suất của quá trình truyền tải tăng lên đến 95% thì ta phải

A tăng hiệu điện thế lên đến 4KV B tăng hiệu điện thế lên đến 8KV.

C giảm hiệu điện thế xuống còn 1KV D giảm hiệu điện thế xuống còn 0,5KV

Câu 3: Người ta sử dụng máy tăng áp để truyền công suất P đến nơi tiêu thụ Gọi k là hệ số tăng áp

giữa số vòng dây cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp Nếu k = n thì hiệu suất tuyền tải là 91% Hỏi nếu k=2n thì hiệu suất tuyền tải là bao nhiêu phần trăm ?

Câu 4: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, khi tăng điên áp ở nơi phát thêm 200kV thì hiệu suất

truyền tải điện năng tăng từ 80% lên 95% Điện áp ở nơi phát trước và sau khi tăng là

Ví dụ 2. Điện năng cần truyền đi với hiệu suất H = 81,3% và độ sụt thế trên đường dây là 15,88% Tìm

hệ số công suất tính từ hai đầu đường dây truyền tải

• Hướng dẫn :

Hiệu suất truyền tải : H = 1 U cos U

U ' cos ' ϕ U ' ( 1 H )ϕ