bài tập về máy biến áp

Tài liệu LT QUỐC GIA 2015 Gv : Lê Văn Mỹ - ĐT : 0913.540.971 CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐIỆN DẠNG MÁY BIẾN ÁP BÀI TOÁN CƠ BẢN VỀ MÁY BIẾN ÁP Suất điện động hiệu dụng : Công thức máy biến áp : H= E= E0 = 2πf N Φ N1 U1 = N2 U2 P2 U I cosφ = P1 U1I1 Công thức máy biến áp lí tưởng ( H = 100 %) mạch thứ cấp có hệ số công suất cosφ U1 I2 cosφ N1 = = U2 I1 N2 Công thức máy biến áp lí tưởng ( H = 100 %) cuộn thứ cấp nối với điện trở thuấn R : U1 I N1 = = U I1 N Câu 1: Cuộn thứ cấp máy biến áp có 800 vòng Từ thông lõi biến áp biến thiên với tần số 50 Hz giá trị từ thông cực đại qua vòng dây 2,4 mWb Suất điện động hiệu dụng thứ cấp ? A 220V B 456,8 V C 426,5 V D 140 V Câu 2:(ĐH 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 thếu = 100√2sin100π t (V) hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp A 10 V B 20 V C 50 V D 500 V BÀI TOÁN HOÁN ĐỔI VAI TRÒ CỦA CÁC CUỘN DÂY CỦA MÁY BIẾN ÁP  U1 N1 U = N U1U '1  2 ⇒ =1 Nếu thay đổi vai trò cuộn dây :  ' ' U U U N 2  1=  U '2 N1 Câu 1: Đặt điện áp xoay chiều u = 200cos ω t (V) vào hai đầu cuộn dây sơ cấp máy biến lí tưởng điện áp hiệu dụng đo hai đầu cuộn thứ cấp 10 V Nếu điện áp xoay chiều u = 30 cos ω t (V) vào hai đầu cuộn dây thứ cấp điện áp đo hai đầu cuộn dây sơ cấp ? A 150 V B 120 V C 40 V D 90 V Câu 2: Mắc cuộn thứ máy biến áp lí tưởng vào nguồn điện xoay chiều suất điện động hiệu dụng cuộn thứ hai 10 V, mắc cuộn thứ hai vào nguồn điện xoay chiều suất điện động hiệu dụng cuộn thứ 16,9 V Điện áp hiệu dụng nguồn điện xoay chiều ? Tài liệu LT QUỐC GIA 2015 A 13 V B 23,4 V Gv : Lê Văn Mỹ - ĐT : 0913.540.971 C 30 V D 220 V BÀI TOÁN NHIỀU MÁY BIẾN ÁP MẮC NỐI TIẾP NHAU U N3 N1 U1 = = (1) Nếu máy biến áp mắc liên tiếp : U = U VÀ VÀ N2 U2 U N4 Do đó, ta có : U1 N1 N = U4 N2 N4 .(1) (2) Nếu hoán đổi vai trò N3 N4 ta lại có : U1 N1 N = U '4 N N .(2) N  U12 Từ (1) (2) rút hệ thức : = ÷ ' U4U  N2  .(*) Câu 1: (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 M để hở 50 V Bỏ qua hao phí M có tỉ số số vòng dây cuộn sơ cấp số vòng dây cuộn thứ cấp A B 15 C D BÀI TOÁN MÁY BIẾN ÁP CÓ MỘT SỐ VÒNG DÂY QUẤN NGƯỢC Nếu cuộn dây ( ví dụ cuộn sơ cấp ) có n vòng dây quấn ngược từ trường n vòng dây ngược với từ trường phần lại nên có tác dụng khử bớt từ trường n vòng dây lại, tức cuộn dây bị 2n vòng Ta có : U1 N1 - 2n = U2 N2 Ví dụ 1: Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 120 vòng dây cuộn thứ cấp gồm 200 vòng dây Mắc hai đầu cuộn sơ cấp vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 15 V Nếu cuộn sơ cấp có 10 vòng dây bị quấn ngược điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở ? A 37,9 V B 37,5 V C 27,7 V D 21,7 V Ví dụ : Một máy biến áp cuộn sơ cấp gồm 1000 vòng dây mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 200 V cuộn thứ cấp để lấy điện áp 15 V Nếu cuộn thứ cấp có 15 vòng dây bị quấn ngược tổng số vòng dây cuộn thứ cấp ? A 305 B 105 C 205 D 245 BÀI TOÁN MÁY BIẾN ÁP LÍ TƯỞNG CÓ CUỘN THỨ CẤP NỐI VỚI ĐIỆN TRỞ THUẦN R Sử dụng công thức : N1 U1 I U = = VÀ I = N U I1 R Ví dụ 1: Một máy biến áp với cuộn sơ cấp gồm 1100 vòng mắc vào mạng điện xoay chiều Cuộn thứ cấp gồm 55 vòng Bỏ qua hao phí máy biến áp Cuộn thứ cấp nối với điện trở R cường độ dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp 1,5 A Cường độ dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp có giá trị hiệu dụng ? A 75 mA B mA C mA D 6,5 A Ví dụ 2: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 2,5 Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ có điện trở 200 Ω , cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V Dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp ? A mA B mA C 0,16 A D 0,7A Tài liệu LT QUỐC GIA 2015 Gv : Lê Văn Mỹ - ĐT : 0913.540.971 BÀI TOÁN MÁY BIẾN ÁP CÓ CUỘN THỨ ẤP NỐI VỚI MẠCH RLC Nếu cuộn thứ cấp máy biến áp nối với mạch điện xoay chiều RLC : N1 U1 = → U =? ⇒ I = N2 U2 HIỆU SUẤT : U2 R + ( Z L − ZC ) P2 RI 22 H= = → I1 = ? P1 U1I1 Ví dụ : Cho máy biến áp có hiệu suất 90 % Cuộn sơ cấp có 100 vòng dây, cuộn thứ cấp có 200 vòng Mạch sơ cấp lí tưởng, đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100 V tần số 50 Hz Hai đầu cuộn thứ cấp nối với cuộn dây có điện trở 50 Ω , độ tự 0,5 cảm (H) Cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp ? π 40 30 A A B A C 20 A D 55 A Ví dụ 2: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp 2:3 Cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 180 V Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ mạch điện RLC không phân nhánh gồm có điện trở 60 Ω , cảm kháng 50 Ω dung kháng tụ điện 110 Ω Công suất tỏa nhiệt tải tiêu thụ ? A 220,7 W B 300,1 W C 90,3 W D 303,75 W Ví dụ : Cho máy biến áp có hiệu suất 96 % Cuộn sơ cấp có 200 vòng, cuộn thứ cấp có 400 vòng Cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 150 V Hai đầu cuộn thứ cấp nối với cuộn dây có điện trở hoạt động 90 Ω cảm kháng 120 Ω Công suất mạch sơ cấp ? A 578 W B 360 W C 375 W D 389 W BÀI TOÁN MÁY BIẾN ÁP LÍ TƯỞNG MÀ CUỘN SƠ CẤP CÓ NHIỀU ĐẦU RA Đối với máy biến áp lí tưởng mà cuộn dây thứ cấp có nhiều đầu (chẳng hạn có đầu ra) đầu nối với điện trở R áp dụng công thức :  U2 N2 U2  U = N I2 =  1 R Psc =Ptc ⇒ U1I1 = U I + U 3I   U = N3 I = U3  U1 N1 R ' Ví dụ 1: Một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp có N1 = 1000 vòng nối vào điện áp hiệu dụng không đổi U1 = 200 V Cuộn thứ cấp có hai đầu với số vòng dây N2 vòng N3 = 25 vòng, nối kín cường độ hiệu dụng 0,6 A 1,5 A Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn N2 10 V Coi dòng điện điện áp pha Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp ? A 0,0675 A B 0,097 A C 0,086 A D 0,0607 A Ví dụ : Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 1000 vòng nối vào điện áp hiệu dụng không đổi U1 = 400 V Cuộn thứ cấp gồm hai cuộn dây N2 = 50 vòng, N3 = 100 vòng Giữa hai đầu cuộn N2 đấu với điện trở R = 40 , hai đầu cuộn N3 đấu với điện trở R’ = Coi dòng điện điện áp pha Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp ? A 0,0825 A B 0,0917 A C 0,0305 A D 0,2109 A BÀI TOÁN MÁY BIẾN ÁP CÓ CUỘN THỨ CẤP NỐI CÁC BÓNG ĐÈN Nếu mạch thứ cấp nối với bóng đèn giống ( Uđ – Pđ ) gồm m dãy mắc song song, dãy có n bóng mà bóng đèn sáng bình thường : Tài liệu LT QUỐC GIA 2015 P2 = m.n Pd  Pd  I = mI d = m Ud   U = nU d Gv : Lê Văn Mỹ - ĐT : 0913.540.971  U1 N1 U = N  2   H = P2 = P2  P1 U1I1 Ví dụ 1: Cuộn sơ cấp máy biến áp gồm 1100 vòng mắc vào mạng điện xoay chiều Cuộn thứ cấp gồm 220 vòng dây nối với 20 bóng đèn giống có kí hiệu 12 V- 18 W mắc dãy song song dãy có bóng đèn Biết bóng đèn sáng bình thường hiệu suất máy biến áp 90 % Cường độ hiệu dụng qua cuộn sơ cấp thứ cấp ? A A 7,5 A B A 5,2 A C 8,7 A 6,1 A D 8,7 A 1,4 A ... 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... 375 W D 389 W BÀI TOÁN MÁY BIẾN ÁP LÍ TƯỞNG MÀ CUỘN SƠ CẤP CÓ NHIỀU ĐẦU RA Đối với máy biến áp lí tưởng mà cuộn dây thứ cấp có nhiều đầu (chẳng hạn có đầu ra) đầu nối với điện trở R áp dụng công... liệu LT QUỐC GIA 2015 Gv : Lê Văn Mỹ - ĐT : 0913.540.971 BÀI TOÁN MÁY BIẾN ÁP CÓ CUỘN THỨ ẤP NỐI VỚI MẠCH RLC Nếu cuộn thứ cấp máy biến áp nối với mạch điện xoay chiều RLC : N1 U1 = → U =? ⇒ I