Bài giảng Dòng điện xoay chiều

Máy biến áp - Sự truyền tải điện năng Tài liệu tham khảo Đề thi Vật lý khối A

Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile : 0985074831 Bài giảng:Bài giảng:Bài giảng:Bài giảng: Máy biến áp Máy biến áp Máy biến áp Máy biến áp S S S Sự truyền tải điện năngự truyền tải điện năngự truyền tải điện năngự truyền tải điện năng I. MY BIN P 1) Khỏi nim - L nhng thit b cú kh nng bin i in ỏp (xoay chiu) v khụng lm thay i tn s ca nú. 2) Cu to v nguyờn tc hot ng a) Cu to (Hỡnh 1) - Gm cú hai cun dõy : cun s cp cú N1 vũng v cun th cp cú N2 vũng. Lừi bin ỏp gm nhiu lỏ st mng ghộp cỏch in vi nhau trỏnh dũng Fu-cụ v tng cng t thụng qua mch. - S vũng dõy hai cun phi khỏc nhau, tu thuc nhim v ca mỏy m cú th N1 > N2 hoc ngc li. - Cun s cp ni vi mch in xoay chiu cũn cun th cp ni vi ti tiờu th in. - Trong thc th thỡ mỏy bin ỏp cú dng nh hỡnh 1, cũn trong vic biu din s mỏy bin ỏp thỡ cú dng nh hỡnh 2 (Hỡnh 2) b) Nguyờn tc hot ng - t in ỏp xoay chiu tn s f hai u cun s cp. Nú gõy ra s bin thiờn t thụng trong hai cun. Gi t thụng ny l: = ocos(t) Wb. - T thụng qua cun s cp v th cp ln lt l 1 = N1ocos(t) v 2 = N2ocos(t) - Trong cun th cp xut hin sut in ng cm ng e2 cú biu thc ( )2 2 ode N sin tdt= = T ú ta thy nguyờn tc hot ng ca mỏy bin ỏp da vo hin tng cm ng in t. 3) Kho sỏt mỏy bin ỏp Gi N1. N2 l s vũng ca cun s cp v th cp. Gi U1, U2 l hiu in th 2 u cun s cp v th cp. Gi I1, I2 l cng hiu dng ca dũng in 2 u cun s cp v th cp. Trong khong thi gian t vụ cựng nh t thụng bin thiờn gõy ra trong mi vũng dõy ca c hai cun sut in ng bng oet= Sut in ng trờn mt cun s cp l: e1 = N1eo Sut in ng trờn cun th cp: e2 = N2eo Suy ra, t s in ỏp 2 u cun th cp bng t s vũng dõy ca 2 cun tng ng 2 21 1e Ne N= T s e2/e1 khụng i theo thi gian nờn ta cú th thay bng giỏ tr hiu dng ta c 2 21 1E NE N=, (1) in tr thun ca cun s cp rt nh nờn U1 = E1, khi mch th cp h nờn U2 = E2, (2) T (1) v (2) ta c 2 21 1N UN U=, (*) Nu N2 > N1 U2 > U1 : gi l mỏy tng ỏp. Nu N2 < N1 U2 < U1 : gi l mỏy h ỏp. Vỡ hao phớ mỏy bin ỏp rt nh, coi nh cụng sut 2 u cun th cp v s cp nh nhau. 1 21 2 1 1 2 22 1U IP P U I U IU I= = =, (**) U1 U2 N2 N1 Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile : 0985074831 T (*) v (**) ta cú 1 1 22 2 1U N IU N I= = Kt lun: Dựng mỏy bin ỏp tng in ỏp bao nhiờu ln thỡ cng dũng in gim by nhiờu ln v ngc li. Chỳ ý: Cụng thc (*) luụn c ỏp dng cho mỏy bin ỏp cũn cụng thc (**) ch c ỏp dng khi hao phớ khụng ỏng k hoc hai u cun th cp h. II. TRUYN TI IN NNG in nng sn xut c truyn ti n ni tiờu th trờn ng dõy dn di hng trm km. Cụng sut cn truyn ti in nng P = UIcos , (1) Trong ú P l cụng sut cn truyn i, U l in ỏp ti ni truyn i, I l cng dũng in trờn dõy dn truyn ti, cos l h s cụng sut. t P = I2R l cụng sut hao phớ, t (1) suy ra ( )2222P P P RI P I R= RUcos UcosUcos = = = vi R l in tr ng dõy. Vy cụng sut ta nhit trờn ng dõy khi truyn ti in nng i xa l ( ) = = 222P P RP RUcosUcos khi n ni s dng thỡ mc tiờu l lm sao gim ti cụng sut ta nhit P phn ln in nng c s dng hu ớch. Cú hai phng ỏn gim P: Phng ỏn 1 : Gim R. Do RS= l nờn gim R thỡ cn phi tng tit din S ca dõy dn. Phng ỏn ny khụng kh thi do tn kộm kinh t. Phng ỏn 2 : Tng U. Bng cỏch s dng mỏy bin ỏp, tng in ỏp U trc khi truyn ti i thỡ cụng sut ta nhit trờn ng dõy s c hn ch. Phng ỏn ny kh thi hn vỡ khụng tn kộm, v thng c s dng trong thc t. Chỳ ý: - Cụng thc tớnh in tr ca dõy dn RS= l. Trong ú (.m) l in tr sut ca dõy dn, l chiu di dõy, S l tit din ca dõy dn. - Cụng sut ta nhit cng chớnh l cụng sut hao phớ trờn ng dõy, phn cụng sut hu ớch s dng c l 2cú ớchPP P P P RUcos = = T ú hiu sut ca quỏ trỡnh truyn ti in nng l cú ớchPP P PH 1P P P = = = - S truyn ti in nng t A n B : Ti A s dng mỏy tng ỏp tng in ỏp cn truyn i. n B s dng mỏy h ỏp lm gim in ỏp xung phự hp vi ni cn s dng (thng l 220V). khi ú gim in ỏp : U = IR = U2A U1B, vi U2A l in ỏp hiu dng cun th cp ca mỏy tng ỏp ti A, cũn U1B l in ỏp u vo cun s cp ca mỏy bin ỏp ti B. - Quóng ng truyn ti in nng i xa so vi ngun mt khong l d thỡ chiu di dõy l = 2d. III. CC V D IN HèNH Vớ d 1: (Trớch thi Tuyn sinh i hc 2010) t vo hai u cun s cp ca mt mỏy bin ỏp lớ tng (b qua hao phớ) mt in ỏp xoay chiu cú giỏ tr hiu dng khụng i thỡ in ỏp hiu dng gia hai u cun th cp h l 100 V. cun th cp, nu gim bt n vũng dõy thỡ in ỏp hiu dng gia hai u h ca nú l U, nu tng thờm n vũng dõy thỡ in ỏp ú l 2U. Nu tng thờm 3n vũng dõy cun th cp thỡ in ỏp hiu dng gia hai u h ca cun ny bng A. 100 V. B. 200 V. C. 220 V. D. 110 V. Hng dn gii: Gi U1, N1 l in ỏp v s vũng dõy trờn cun s cp ca mỏy bin ỏp, theo bi thỡ U1, N1 khụng i. Gi U1, N1 l in ỏp v s vũng dõy trờn cun th cp. Do mỏy bin ỏp lý tng nờn ta cú h thc 1 1 22 12 2 1U N NU UU N N= =, ban u 22 11NU U 100V.N= = Khi gim n vũng dõy cho cun th cp v tng n vũng dõy thỡ ta cú in ỏp trờn hai u cun th cp ln lt l Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile : 0985074831 22 1122222 11N nU U UNN n1N 3nN nN n 2U U 2UN= = = =++= = Khi tng thờm 3n vũng dõy thỡ ta cú 2 2 2 22 1 1 11 1 1N 3n N N NU U U 2 U 200V.N N N+ += = = = Vy sau khi tng thờm 3n vũng cho cun th cp thỡ in ỏp hai u cun th cp l 200 V. Vớ d 2: Mt mỏy bin ỏp cú t s vũng dõy =12N5N, hiu sut 96%%%% nhn mt cụng sut 10 kW cun s cp v hiu th hai u s cp l 1 kV, h s cụng sut ca mch th cp l 0,8. Tớnh giỏ tr cng dũng in chy trong cun th cp. Hng dn gii : Gi P1 l cụng sut ca cun s cp, P2 l cụng sut cun th cp ca mỏy bin ỏp. Theo bi ta cú 22 11P0,96 P 0,96P 0,96.10 9,6 kW 9600W.P= = = = = Do vi mỏy bin ỏp ta luụn cú 1 1 122 2N U U10005 U 200V.N U 5 5= = = = = T ú 22 2 2 22P9600P U I cos I 60A.U cos 200.0,8= = = = Vy cng dũng in chy trong cun th cp ca mỏy bin ỏp l 60 A. Vớ d 3: Ngi ta cn ti 1 cụng sut 5 MW t nh mỏy in n mt ni tiờu th cỏch nhau 5 km. Hiu in th cun th cp mỏy tng th l U = 100 kV, gim th trờn ng dõy khụng quỏ 1% U. in tr sut cỏc dõy ti l 1,7. 108 m. Tit din dõy dn phi tha iu kin no? Hng dn gii: Ta cú d = 5 km = 10 km = 10000 m. gim in th1 1000U IR U 1kV 1000V R100 I = = = M63P 5.10 1000P UI I 50A R 2020 SU 100.10 50 S 20= = = = = l l Thay s ta c 86 2 2 21,7.10 .10000S 8,5.10 m 8,5mm S 8,5mm20 = = Vớ d 4: Ngi ta cn truyn mt cụng sut in mt pha 10000 kW di mt hiu in th hiu dng 50 kV i xa. Mch in cú h s cụng sut cos = 0,8. Mun cho t l nng lng mt trờn ng dõy khụng quỏ 10% thỡ in tr ca ng dõy phi cú giỏ tr nh th no? Hng dn gii: Cụng sut hao phớ khi truyn l( )222P P RP RUcosUcos = = Theo bi thỡ( )( )2220,1. UcosP RP 10%P P 0,1P 0,1P RPUcos Thay s ta c ( )2330,1. 50.10 .0,8R 16 R 16.10000.10 = . Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile : 0985074831 Bài giảng :Bài giảng :Bài giảng :Bài giảng: Máy biến áp Máy biến áp. Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile : 0985074831 T (*) v (**) ta cú 1 1 22 2 1U N IU N