skkn phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

61 553 0
skkn phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Kiến thức Vật lí, kết quan sát thực nghiệm để xây dựng nên hệ thống lí thuyết hoàn chỉnh tượng, quy luật tự nhiên, kết đúc kết dạng định nghĩa, định luật mô tả công cụ toán học Vì vậy, để hiểu sâu sắc kiến thức Vật lí, đòi hỏi phải biết kết hợp nghiên cứu lí thuyết giải toán Với quy định Bộ Giáo Dục Đào Tạo nay, kì thi THPT quốc gia môn Vật lí thi theo hình thức trắc nghiệm phần lớn đề thi có khoảng từ 50% – 60% nội dung liên quan đến tập Nên để học sinh giải nhanh toán Vật lí theo yêu cầu phương pháp trắc nghiệm không dễ Trong trình giảng dạy trường THPT Phạm Văn Đồng, đầu tư, nghiên cứu nhiều dạng tập Vật lí để ôn thi học sinh giỏi môn Vật lí, ôn thi THPT Quốc Gia Bản thân nhận thấy rằng, biết vận dụng linh hoạt kiến thức lí thuyết phương pháp giải toán giải nhanh chóng toán Vật lí theo phương pháp trắc nghiệm Trong năm học 2011 – 2012 nghiên cứu đề tài “ Ứng dụng mối quan hệ dao động điều hòa chuyển động tròn vào giải dạng tập vật lí 12” hội đồng khoa học Sở giáo dục đào tạo Gia Lai xếp loại B Trong năm học 2012 – 2013 tiếp tục thực đề tài “Ứng dụng phương pháp giản đồ véc tơ vào giải dạng tập dòng điện xoay chiều vật lí 12” hội đồng khoa học Sở giáo dục đào tạo Gia Lai xếp loại B Trong năm học 2013 – 2014 tiếp tục thực đề tài “Phương pháp đại số giải dạng tập hạt nhân nguyên tử vật lí 12” hội đồng khoa học Sở giáo dục đào tạo Gia Lai xếp loại A.Trên sở có thành đạt năm học 2013 – 2014; Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều 2015 – 2016 tiếp tục nghiên cứu thực đề tài “Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều” Mục đích nghiên cứu: Với phương pháp đại số, kết hợp với công thức đạo hàm, công thức lượng giác, hình học véc tơ, tạo phương pháp giải tập trắc nghiệm khách quan số dạng tập phần truyền tải điện máy điện xoay chiều ngắn gọn, nhanh giúp học sinh dễ tiếp cận phương pháp Khi học, học sinh thấy thuận tiện dễ nắm bắt, điều tạo cho học sinh hứng khởi học tập, đam mê môn học Đối tượng phạm vi nghiên cứu: a Đối tượng: Giáo viên giảng dạy môn vật lí khối 12, sử dụng làm tài liệu tham khảo, sử dụng tiết dạy tập Học sinh khối 12 ban bản, ban tự nhiên sử dụng làm tài liệu tham khảo ôn thi THPT Quốc Gia b Phạm vi nghiên cứu: Chủ đề 3, Dòng điện xoay chiều vật lí khối 12 ban bản, ban khoa học tự nhiên Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết thông qua tài liệu liên quan đến nội dung đề tài: sách giáo khoa, sách tham khảo, kinh nghiệm giảng dạy thân đồng nghiệp… Trình bày kinh nghiệm phương pháp nhận dạng tập, triển khai phương pháp giải, công thức toán học cần sử dụng Giải tập mẫu cho dạng tập Rút phương pháp cho dạng tập thông qua tập mẫu Kiểm tra tiếp thu học sinh thông qua đề tập vận dụng phương pháp quan sát thái độ học tập, tiếp nhận kiến thức Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Phương pháp quan sát: thông qua việc dạy học giáo viên học sinh, để đưa điều chỉnh bổ sung cho phù hợp PHẦN II NỘI DUNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Máy điện: a Máy phát điện xoay chiều pha : - Nếu máy phát có p cặp cực nam châm roto quay với tốc độ n (vòng/s) tần số dòng điện máy phát : f = n.p (Hz) - Nếu máy phát có p cặp cực nam châm roto quay với tốc độ n n p (Hz) (vòng/phút) tần số dòng điện máy phát : f = 60 r r - Nếu ban đầu pháp tuyến n hợp với cảm ứng từ B góc α biểu thức từ thông gửi qua vòng dây φ = BScos(ω t + α ) - Nếu cuộn dây có N vòng giống nhau, suất điện động xoay chiều dφ = ω NBS cos(ω t + α ) dt - Từ thông cực đại gửi qua vòng dây : φ0 = BS - Biên độ suất điện động : E0 = ω NBS cuộn dây : e = − N - Suất điện động hiệu dụng : E = E0 ω NBS = 2 Chú ý : r r - Nếu ban đầu (t = 0) n hướng với B α = (mặt khung vuông góc r với B ) r r - Nếu ban đầu (t = 0) n ngược hướng với B α = π (mặt khung vuông r góc với B ) r r - Nếu ban đầu (t = 0) n vuông góc với B α = ± π (mặt khung song r song với B ) - Khi máy phát có số cặp cực thay đổi ∆p số vòng quay thay đổi ∆n (nên đổi đơn vị vòng/giây) tùy thuộc trường hợp để lựa chọn dấu ‘+’ hay  ∆(vong / s )  f dấu ‘-’ công thức sau :  f1 = n1.p1 ⇒ n1 = p   f = n2 p2 = (n1 ± ∆ n)(p1 ± ∆ p) ⇒ p1 = Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều b Máy phát điện xoay chiều ba pha : * Khái niệm: - Là máy tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần sồ, biên độ lệch pha 1200 đôi Biểu thức suất điện động ba cuộn dây tương ứng là: e1 = E0cosωt; e2 = E0cos(ωt - ) e3 = E0cos(ωt - ) = E0cos(ωt + ) * Cấu tạo: Phần cảm: nam châm (vĩnh cửu nam châm điện) quay xung quanh trục dùng để tạo từ trường (hay gọi Rôto) Phần ứng: gồm ba cuộn dây dẫn giống đặt lệch pha 120 hay góc 2π 3(rad) (hay gọi Stato) * Nguyên tắt hoạt động: - Dựa tượng cảm ứng điện từ Khi rôto quay từ thông qua cuộn dây biến thiên điều hòa cuộn dây xuất suất điện động xoay chiều - Khi nối đầu ba đầu cuộn dây với ba mạch giống ba dòng điện mạch có tần số, biên độ lệch pha 1200 - Biểu thức dòng dòng điện tương ứng là: i1 = I0cosωt; i2 = I0cos(ωt - ); i3 = I0cos(ωt - ) = I0cos(ωt + ) - Dòng điện cuộn dây coi dòng điện xoay chiều pha - Máy phát ba pha nối với ba mạch tiêu thụ điện (hay gọi tải tiêu thụ) Xét tải đối xứng (cùng điện trở, dung kháng, cảm kháng) * Các sơ đồ mắc tải ba pha đối xứng: + Cách mắc hình sao: Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều - Ba điểm đầu A1, A2, A3 cuộn dây 1, 2, nối với ba mạch ba dây dẫn khác gọi dây pha Ba điểm cuối B1, B2, B3 cuộn dây nối với dây dẫn chung nối với mạch gọi dây trung hòa - Cường độ tức thời dây trung hòa i = i + i2 + i3 Nếu tải đối xứng i = - Gọi hiệu điện dây pha dây trung hòa hiệu điện pha UP - Gọi hiệu điện hai dây pha hiệu điện dây Ud U d = 3U p - Ta có công thức lien hệ:   I d = I p + Cách mắc hình tam giác - Điểm cuối cuộn dây nối với điểm đầu cuộn dây 2, điểm cuối cuộn nối với điểm đầu cuộn 3, điểm cuối cuộn nối với điểm đầu cuộn Các điểm nối với mạch dây pha Tải tiêu thụ mắc theo hình tam giác U d = U p - Ta có công thức liên hệ:   I d = 3I p Chú ý: Khi tính toán máy phát điện xoay chiều pha tính toán pha với điện áp UP Máy biến áp: a Khái niệm - Là thiết bị có khả biến đổi điện áp (xoay chiều) không làm thay đổi tần số b Cấu tạo nguyên tắc hoạt động: Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều * Cấu tạo: - Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N vòng cuộn thứ cấp có N2 vòng Lõi biến áp gồm nhiều thép pha silic mỏng ghép cách điện với để tránh tổn hao điện tỏa nhiệt gây dòng Fu-cô tăng cường từ thông qua mạch - Cuộn sơ cấp (đầu vào) nối với nguồn điện mạch điện xoay chiều cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện - Trong thực máy biến áp có dạng hình 1, việc biểu diễn sơ đồ máy biến áp có dạng hình * Nguyên tắc hoạt động: - Đặt điện áp xoay chiều tần số f hai đầu cuộn sơ cấp Nó gây biến thiên từ thông hai cuộn dây Gọi từ thông Φ = Φ0cos(ωt) Wb - Từ thông qua cuộn sơ cấp thứ cấp là: Φ1 = N1Φ0cos(ωt) Φ2 = N2Φ0cos(ωt) - Trong cuộn thứ cấp xuất suất điện động cảm ứng e có biểu thức e2 = - = N2ωΦ0sin ωt Từ ta thấy nguyên tắc hoạt động máy biến áp dựa vào tượng cảm ứng điện từ c Khảo sát máy biến áp: - Gọi N1, N2 số vòng cuộn sơ cấp thứ cấp - Gọi U1, U2 hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp - Gọi I1, I2 cường độ hiệu dụng dòng điện hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp - Trong khoảng thời gian ∆t vô nhỏ từ thông biến thiên gây vòng dây hai cuộn suất điện động e0 = - - Suất điện động cuộn sơ cấp là: e1 = N1e0 - Suất điện động cuộn thứ cấp: e2 = N2e0 - Suy ra, tỉ số điện áp hai đầu cuộn thứ cấp tỉ số vòng dây hai e N 2 cuộn tương ứng e = N 1 Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều - Tỉ số e2/e1 không đổi theo thời gian nên ta thay giá trị tức thời E N 2 giá trị hiệu dụng ta E = N 1 (1.2.1c) - Điện trở cuộn sơ cấp nhỏ nên U = E1, mạch thứ cấp hở U2 = E2, (1.2.2c) N U 2 Từ (1.2.1c) (1.2.2c) ta N = U 1 (1.2.3c) Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi máy tăng áp Nếu N2 < N1 => U2 < U1 : gọi máy hạ áp - Vì hao phí máy biến áp nhỏ, coi công suất hai đầu cuộn thứ cấp sơ cấp ⇒ P1 = P2 ⇔ U1I1 = U I ⇔ Từ (1.2.3c) (1.2.4c) ta có U I1 = U1 I U N I1 = = U1 N1 I (1.2.4c) (1.2.5c) Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp lần cường độ dòng điện giảm nhiêu lần ngược lại Chú ý: Công thức (1.2.3b) áp dụng cho máy biến áp, công thức (1.2.5b) áp dụng hao phí không đáng kể hai đầu cuộn thứ cấp để hở * Hiệu suất máy biến áp: - Nếu hao phí máy biến áp không đáng kể: H =100% P2 U I cos ϕ2 - Nếu hao phí đáng kể: H = P = U I cos ϕ (1.2.6c) 1 1 P1 = U1.I1.cos ϕ1 ; công suất cuộn sơ cấp P2 = U I cos ϕ ; công suất cuộn thứ cấp Truyền tải điện năng: - Điện sản xuất nhà máy thủy điện, nhiệt điện truyền tải đến nơi tiêu thụ đường dây dẫn có điện trở tổng R(Ώ) dài hàng nghìn km đến nơi tiêu thụ Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều - Công suất điện cần truyền tải: P = UIcosφ (1.3.1) - Trong P công suất cần truyền đi, U điện áp đưa lên đường dây truyền đi, I cường độ dòng điện dây dẫn truyền tải, cosφ hệ số công suất - Đặt ∆P = I2R công suất hao phí tỏa nhiệt đường dây - Từ (1.3.1) suy ra: I = (1.3.2) - Ta có:  P  P2 ∆p = I R =  R = R ÷  U cos ϕ  ( U cosϕ ) (1.3.3) - Để hạn chế tối đa điện hao phí đường dây tải điện hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxo ta có hai phương án sau: Phương án : Giảm R - Do R = ρ nên để giảm R cần phải tăng tiết diện S dây dẫn Phương án không khả thi tốn kinh tế Phương án : Tăng U - Bằng cách sử dụng máy biến áp, tăng điện áp U trước truyền tải công suất tỏa nhiệt đường dây hạn chế Phương án khả thi không tốn kém, thường sử dụng thực tế Chú ý: Công thức tính điện trở dây dẫn R = ρ Trong ρ (Ω.m) điện trở suất dây dẫn, ℓ chiều dài dây, S tiết diện dây dẫn - Công suất hữu ích sử dụng là: Pcoich = P − ∆P = P − P2 R ( U cos ϕ ) (1.3.4) - Hiệu suất trình truyền tải điện là: H= Pco,ich P − ∆P ∆P = = 1− P P P (1.3.5) Chú ý: - Sơ đồ truyền tải điện từ A đến B : Tại A sử dụng máy tăng áp để tăng điện áp cần truyền Đến B sử dụng máy hạ áp để làm giảm điện áp xuống phù hợp với nơi cần sử dụng (ở Việt Nam thường 220 V) Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều độ giảm điện áp U = IR = U2A – U1B, với U2A điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp máy tăng áp A, U 1B điện áp đầu vào cuộn sơ cấp máy biến áp B - Quãng đường truyền tải điện xa so với nguồn khoảng d chiều dài dây ℓ = 2d II CÁC ỨNG DỤNG Trên sở lí thuyết trình bày, vận dụng để giải số dạng tập Phần ứng dụng xây dựng theo phương pháp quy nạp, đưa dạng tập mẫu để học sinh làm quen, sau rút phương pháp giải chung, công thức giải nhanh, dựa vào học sinh làm tập vận dụng theo hình thức trắc nghiệm Bài toán máy điện: 1.1 Bài tập mẫu: 1.1.1 Bài toán tìm đại lượng đặc trưng máy phát điện xoay chiều pha: Bài Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm rôto quay với tốc độ 1500 vòng/phút Tần số dòng điện máy phát có giá trị 50 Hz Số cặp cự rôto A B C D Bài giải Áp dụng công thức: f = np 60 f 60.50 = = =2 60 n 1500 Bài Một khung dây quay quanh trục xx’ với tốc độ 150 vòng/phút từ trường có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với trục xx’ khung Ở thời điểm từ thông gửi qua khung dây Wb suất điện động cảm ứng khung 15π (V) Từ thông cực đại gửi qua khung A 4,5 Wb B 5π Wb C Wb D Wb Bài giải Tần số góc: ω = 2π f = 2π np 150.1 rad = 2π = 5π ( ) 60 60 s Người thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Suất điện động cực đại: E0 = ω Nφ0 Biểu thức từ thông suất điện động: φ = φ0 cos ωt φ   e  ⇒ ÷ +  ÷ = ⇔ φ0 = 5(Wb) => Chọn D  φ0   −ωφ0  e = φ ' = −ωφ0 sin ωt 2 Bài Hai máy phát điện xoay chiều pha, phát dòng điện xoay chiều có tần số f Máy phát thứ có p cặp cực, rô to quay với tốc độ 27 (vòng /s) Máy thức hai có cặp cực quay với tốc độ n(vòng/s) với 10 ≤ n ≤ 20 Tần số dòng điện A 100 Hz B 60 Hz C 54 Hz D 50 Hz Bài giải f1 = f1 ⇔ n1 p1 = n1 p1 ⇔ 27 p1 = 4n2 ⇔ n2 = 27 p Ta có: 10 ≤ n ≤ 20 ⇒ 10 ≤ 27 p1 ≤ 20 ⇔ 1,4 ≤ p ≤ 2,96 => Chọn C p ∈ N * ⇒ p = ⇒ f = n p = 27.2 = 54(Hz) 1 1 Bài Một máy phát điện xoay chiều pha phát dòng điện có tần số 60 Hz Nếu thay rôto máy rôto khắc có nhiều cặp cực, muốn tần số 60 Hz số vòng quay rôto thay đổi 7200 vòng Tính số cặp cực rôto cũ A B 10 C D 15 Bài giải Ta có: ∆n = 7200 = (vòng/s) 3600 (1) 60 p1 (2) f1 = n1 p1 = 60 ⇒ n1 = Khi p2 = p1 + mà f2 = f1 tốc độ quay phải giảm tức n2 = n1- Suy ra: f = 60 = n2 p2 = (n1 − 2)(p1 + 1) (3)  60  Thay (2) vào (3) ta được: 60 =  − ÷(p1 + 1) ⇒ p1 = ⇒ Chọn A  p1  Bài (Trích Đề thi 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 2(V) Từ thông Người thực hiện: Trần Hải Nam 10 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều sơ cấp N2/N1 = để tăng điện áp truyền tải Hiệu suất truyền tải sau sử dụng máy biến áp A 99,2% B 97,4% C 45,7% D 32,8% Bài giải U N2 Theo ta có: U = N = 1 Áp dụng công thức: − H  U1  1− H   = ÷ ⇒ = ⇒ H = 0,974 ⇒ Chọn B − H1  U  − 0,35  ÷ Bài Một nhà máy phát điện gồm tổ máy có công suất P hoạt động đồng thời Điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ với hiệu suất truyền tải 80% Khi tổ máy ngừng hoạt động hiệu suất truyền tải A 90% B 85% C 75% D 87,5% Bài giải Theo ta có: PR   h1 = − H1 = U cos ϕ − H P2 − H P2 P1  ⇒ = ⇒ = = = ⇒ H = 0,85  P R − H P − 0,8 P P 1 1 h = − H = 2  U cos ϕ => Chọn B Bài Điện truyền từ nơi phát điện đến khu dân cư đường dây pha với hiệu suất truyền tải 90% Nếu hiệu suất sử dụng điện khu dân cư tăng lên a% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải điện đường dây 82% Tính a A 24 % B 64 % C 54 % D 6,5 % Bài giải Áp dụng công thức: P − H H1 P2tt − 0,82 0,9 P2tt = ⇒ = ⇒ 2tt = 1,64 ⇒ 100% + 64% − H1 H P1tt − 0,9 0,82 P1tt P1tt => Chọn B Người thực hiện: Trần Hải Nam 47 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Bài 6: (ĐH - 2013) Điện truyền từ nơi phát đến khu dân cư đường dây pha với hiệu suất truyền tải 90% Coi hao phí điện tỏa nhiệt đường dây không vượt 20% Nếu công suất sử dụng điện khu dân cư tăng 20% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải điện đường dây A 87,7 % B 89,2 % C 92,8 % D 86,5 % Bài giải − H H1 P2tt − H 0,9 P2tt = ⇒ = − H1 H P1tt − H1 H P1tt Áp dụng công thức: => Chọn A  H = 0,877 ⇒ − H + H − 0,108 = ⇒   H = 0,123 3.1.5 Bài toán công suất cuối đường dây không đổi Bài 1: Điện cần truyền tải từ nơi phát điện đến nơi tiêu thụ điện Coi đường dây truyền tảiđiện trở không đổi, coi dòng điện mạch pha với điện áp Lần lượt điện áp đưa lên đường dây U1 U2 hiệu suất truyền tải tương ứng H H2 Tìm tỉ số U2/U1 hai trường hợp sau: a công suất đưa lên đường dây không đổi b công suất nhận cuối đường dây không đổi Bài giải ∆P PR Áp dụng công thức: h = − H = P = U cos2 ϕ PR h2 − H U cos ϕ  U1  U − H1 = = = ÷ ⇒ = a PR h1 − H1 U2 1− H  U2  2 U1 cos ϕ 2 ∆P PR b Thay P = Ptt / H vào công thức − H = P = U cos2 ϕ Ptt R ta được: (1 − H ) H = U cos2 ϕ Người thực hiện: Trần Hải Nam 48 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Suy ra: Ptt R (1 − H ) H U cos ϕ  U1  U (1 − H1 ) H1 = = ÷ ⇒ = P R (1 − H1 ) H1 U1 (1 − H ) H tt  U2  2 U1 cos ϕ 2 Bài 2: Điện áp hiệu dụng hai cực trạm phát điện cần tăng lên lần để giảm công suất hao phí đường dây tải điện n lần, với điều kiện công suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi? Biết chưa tăng điện áp độ giảm điện đường dây tải điện xU tt (với Utt điện áp hiệu dụng nơi tiêu thụ) Coi cường độ dòng điện pha với điện áp đặt lên đường dây Bài giải Hiệu suất truyền tải điện trường hợp đầu: Ptt  = (x + 1) Ptt ∆U ∆U x p = H1 h1 = − H1 = = = ⇒ U U tt + ∆U x +   ∆P = h1 P = xPtt Hiệu suất truyền tải điện sau đó: (Ptt giữ nguyên ∆P ' = H2 = ∆P x = P) n n tt Ptt Ptt n = = Ptt + ∆P ' P + x P n + x tt n tt Áp dụng công thức: U2 (1 − H1 ) H1 = = U1 (1 − H ) H  x    + x ÷ + x ÷    = n+ x n  n  (1 + x) n 1 − n + x ÷ n + x   Bài 3: Trong trình truyền tải điện từ máy phát đến nơi tiêu thụ, công suất nơi tiêu thụ giữ không đổi Khi hiệu điện hiệu dụng hai đầu tải U độ giảm đường dây 0,1U Giả sử hệ số công suất nơi tiêu thụ Để hao phí truyền tải giảm 100 lần so với trường hợp đầu điện áp đưa lên đường dây A 20,01U B 10,01U C 9,1U D 100U Bài giải Người thực hiện: Trần Hải Nam 49 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Áp dụng công thức: U2 (1 − H1 ) H1 n+ x = = với n = 100, x = 0,1 ta U1 (1 − H ) H (1 + x) n U2 = 9,1U1 Mà U1 = U + 0,1U = 1,1U nên U2 = 10,01U => Chọn B 3.1.6 Bài toán quan hệ công suất hao phí công suất cuối đường dây không đổi Bài 1: Điện truyền từ A đến B hai dây đồng có điện trở tổng cộng 40 Ω Cường độ hiệu dụng đường dây tải điện 50A, công suất tiêu hao dây tải điện 5% công suất đưa lên đường dây A Công suất đưa lên A A 20 kW B 200 kW C MW D 2000 W Bài giải Theo ra: ∆P = 5% P ⇔ ∆P = 0,05P ⇔ I R = 0,05P ⇔ 502.40 = 0,05P ⇒ P = 2.106 W => Chọn C Bài 2: Điện truyền tải từ A đến B hai dây có hệ số công suất 0,96 Công suất tiêu hao đường dây tải điện 5% công suất đưa lên đường dây A Nếu điện áp đưa lên đường dây 4000V độ giảm đường dây A 20 kV B 200 kV C MV D 192 V Bài giải Theo ta có: ∆P = a%UI cos ϕ ⇔ I R = a%UI cos ϕ ⇔ IR = a%U cos ϕ => Chọn D ⇔ ∆U = a%U cos ϕ ⇒ ∆U = 0,05.4000.0,96 = 192(V) Bài 3: Điện truyền tải từ A đến B hai dây đồng có điện trở tổng cộng Ω Cường độ hiệu dụng đường dây tải điện 100A, công suất tiêu hao đường dây tải điện 2,5% công suất tiêu thụ B Tìm công suất tiêu thụ B A 20 kW B 200 kW C MW D 2000W Bài giải Người thực hiện: Trần Hải Nam 50 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều ∆P = 2,5% PB ⇔ ∆P = 0,025PB ⇔ I R = 0,05PB ⇔ 1002.5 = 0,025PB ⇒ PB = 2.106 W Bài 4: Người ta truyền tải điện từ A đến B hệ thống dây dẫn từ có điện trở 5Ω cường độ hiệu dụng dây 60 A Tại B dùng máy hạ lí tưởng Công suất hao phí dây 5% công suất tiêu thụ B điện áp cuộn thứ cấp máy hạ có giá trị hiệu dụng 300 V pha với dòng điện qua cuộn thứ cấp Tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp sơ cấp máy hạ A 0,01 B 0,004 C 0,005 D 0,05 Bài giải  I12 R = a%U I cos ϕ2 ⇔ 602.5 = 0,05.300.I ⇒ I = 1200(A)  I1 N2 60 Theo ra:  N U  N = U = I cos ϕ ⇒ N = 1200.1 = 0,05  1 2 => Chọn D Bài 5: Điện tải từ trạm tăng áp tới trạm hạ áp đường dây tải điện pha có điện trở R = 30 Ω Biết điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp 2200 V 220 V, cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp máy hạ áp 100A Bỏ qua tổng hao lượng máy biến áp Coi hệ số công suất Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng áp A 2200 V B 2500 V C 4400 V D 2420 V Bài giải Áp dụng công thức: 220 I U I1 = ⇒ = ⇒ I1 = 10(A)  2200 100 ⇒ Chọn B  U1 I U = U + ∆U = U + I R = 2200 + 10.30 = 2500(V) 1  3.2 Phương pháp giải: Người thực hiện: Trần Hải Nam 51 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều P - Cường độ hiệu dụng đường dây I = U cosϕ ; độ giảm đường PR PR dây ∆U = IR = UI cos ϕ cos ϕ = ⇒ ∆U = UI  P  - Công suất hao phí điện đường dây: ∆P = I R =  ÷ R  U cos ϕ  - Điện hao phí đường dây sau thời gian t: A = ∆P.t ∆P PR - Phần trăm công suất hao phí: h = P = (Ucos ϕ )2 - Hiệu suất truyền tải điện năng: H = - Nếu cos ϕ Ptt P ' P − ∆P = = = 1− h P P P ∆P ∆U PR   h = P = U = U =   H = − h = − ∆P = − ∆U = P ' = U '  P U P U - Điện trở đường dây: R = ρ l S Chú ý: * Khi động điện mắc sau công tơ số công tơ điện mà động tiêu thụ * Nhà máy phát điện có công suất Pmp điện áp Ump trước đưa lên đường dây để tải điện xa người ta dùng máy tăng áp có hiệu suất  P = Pmp H  N2 H.Công suất điện áp đưa lên đường dây là:  U = U mp N  - Hiệu suất truyền tải (phần trăm hao phí) thay đổi cách thay đổi điện áp, điện trở, công suất truyền tải h = 1− H = PR U cos ϕ Người thực hiện: Trần Hải Nam 52 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều PR   h1 = − H1 = U cos ϕ h2 − H  U1   ⇒ = = ÷ + Thay đổi U:  PR h − H 1  U2  h = − H = 2  U cos ϕ PR1  h1 = − H1 = U cos ϕ h − H R2  d1   ⇒ 2= = = ÷ + Thay đổi R:  PR h − H R1  d  1 h = − H = 2  U cos ϕ Với d1, d2 đường kính dây dẫn trước sau thay đổi PR  h1 = − H1 = U cos ϕ h − H P2  ⇒ 2= = + Thay đổi P:  P R h − H P1 1 h = − H = 2 2  U cos ϕ + Gọi P1tt P2tt công suất nơi tiêu thụ nhận trường hợp đầu trường hợp sau, ta có P1 = P1tt H1 P2 = P2tt H h2 − H H1 P2tt Do đó: h = − H = H P 1 1tt 3.3 Các tập trắc nghiệm vận dụng: Câu Công suất điện áp nguồn phát 14 kW 1,4 kV Hệ số công suất mạch tải điện Để điện áp nơi tiêu thụ không thấp 1,2 kV điện trở lớn dây dẫn bao nhiêu? A 10 Ω B 30 Ω C 20 Ω D 25 Ω Câu Điện áp trạm phát điện kV Công suất truyền không đổi Công suất hao phí đường dây tải điện 14,4% công suất truyền trạm phát điện Để công suất hao phỉ 10% công suất truyền trạm phát điện áp trạm phát điện bao nhiêu? A kV B kV C 5,5 kV D kV Câu Điện trạm phát điện truyền hiệu điện 2kV công suất 200 kW Hiệu số công tơ điện trạm phát nơi thu sau ngày đêm chênh lệch thêm 480 kWh Công suất điện hao phí đường dây tải điện là: Người thực hiện: Trần Hải Nam 53 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều A ∆P = 30kW B ∆P = 20kW C ∆P = 80kW D ∆P = 100kW Câu Điện trạm phát điện truyền hiệu điện 2kV công suất 200kW Hiệu số công tơ điện trạm phát nơi thu sau ngày đêm chênh lệch thêm 480 kWh Hiệu suất trình truyền tải điện là: A H = 95% B H = 90% C H = 85% D H =80% Câu Từ nơi sản xuất điện đến nơi tiêu thụ cách 5km, dùng dây có bán kính 2mm, ρ = 1,57.10-8 Ωm để truyền tải điện Điện trở dây: A R = 5Ω B R = 6,25Ω C R = 12,5Ω D R = 25Ω Câu Điện truyền từ máy biến A tới máy hạ B (nơi tiêu thụ) hai dây đồng 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 Một máy phát điện xoay chiều có công suất 1000 kW Dòng điện phát sau tăng lên 110kV truyền xa dây dẫn có điện trở 20Ω Điện hao phí đường dây là: A 6050W B 2420W C 5500W D 1653W Câu Một nhà máy điện 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 nhôm lên gấp đôi hiệu suất truyền tải điện % ? A 95% B 96% C 97,5% D 92,5% Câu Một trạm phát điện xoay chiều có công suất không đổi, truyền điện xa với điện áp hai đầu dây nơi truyền U = 200 kV tổn hao điện 30% Nếu tăng điện áp truyền tải lên U ' = 500 kV tổn hao điện là: A 12% B 75% C 24% D 4,8% Câu 10 Một dòng điện xoay chiều pha, công suất P = 500 kV truyền đường dây dẫn có điện trở tổng cộng R = Ω Hiệu điện truyển tải U = 5000 V Hệ số công suất đường dây tải cosφ = 0,8 Có Người thực hiện: Trần Hải Nam 54 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều phần trăm công suất bị mát đường dây tải điện toả nhiệt ? A 10% B 20% C 25% D 12,5% Câu 11 Một nhà máy phát điện gồm hai tổ máy có công suất P hoạt động đồng thời Điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ với hiệu suất truyền tải H = 80% Hỏi tổ máy ngừng hoạt động, tổ máy lại hoạt động bình thường hiệu suất truyền tải bao nhiêu? Coi điện áp truyền tải, hệ số công suất truyền tải điện trở đường dây không đổi A 95% B 85% C 90% D 80% Câu 12 Người ta truyền tải điện xoay chiều pha từ trạm phát điện cách nơi tiêu thụ d = 10 km Dây dẫn làm kim loại có điện trở suất ρ = 2,5.10-8 Ω.m, tiết diện dây S = 0,4 cm2, hệ số công suất mạch điện cosφ = 0,9 Điện áp công suất truyền trạm phát điện U = 10 kV P = 500 kW Hiệu suất truyền tải điện là: A 92,28% B 93,75% C 96,53% D 96,14% Câu 13 Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều pha từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ Khi điện áp nhà máy điện U = kV hiệu suất truyền tải 73% Để hiệu suất truyền tải 97% điện áp nhà máy điện là: A U' = 18 kV B U' = kV C U' = 54 kV D U' = 27 kV Câu 14 Điện trạm phát điện có công suất điện P = 100 kW truyền xa hiệu điện U = 2000 V Số công tơ điện trạm phát nơi tiêu thụ sau ngày lệch 120kWh Tìm hiệu suất truyền tải điện A 80% B 85% C 90% D 95% N 1 Câu 15 Một máy biến áp có tỉ số vòng dây sơ cấp thứ cấp N = 10 Điện áp hiệu dụng cường độ hiệu dụng cuộn sơ cấp U1 = 100 V I1 = A Bỏ qua hao phí máy biến áp Dòng điện từ máy biến áp truyền đến nơi tiêu thụ dây dẫn có điện trở 100 Ω Cảm kháng dung kháng dây dẫn không đáng kể Hiệu suất truyền tải điện là? A 90% B 5% Người thực hiện: Trần Hải Nam C 10% D 95% 55 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Câu 16 Một máy tăng áp có số vòng cuộn sơ cấp thứ cấp 150 vòng 1500 vòng Điện áp cường độ dòng điện cuộn sơ cấp 250 V 100 A Bỏ qua hao phí lượng máy Điện áp từ máy tăng áp dẫn đến nơi tiêu thụ dây dẫn có điện trở R = 30 Ω Điện áp nơi tiêu thụ là? A 220V B 2200V C 22V D 22KV Câu 17 Người ta truyền tải điện từ A đến B Ở A dùng máy tăng B dùng máy hạ thế, dây dẫn từ A đến B có điện trở 40Ω Cường độ dòng điện dây 50 A Công suất hao phí dây 5% công suất tiêu thụ B hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ 200V Biết dòng điện hiệu điện pha bỏ qua hao phí máy biến Tỉ số biến đổi điện áp máy hạ là: A 0,005 B 0,05 C 0,01 D 0,004 Câu 18 Điện tải từ trạm tăng đến trạm hạ nhờ dây dẫn có điện trở tổng cộng 20Ω Ở đầu cuộn thứ cấp máy hạ cần dòng điện có cường độ hiệu dụng 100A, công suất 12kW Cho phụ tải trở, tỷ số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp máy hạ 10 Bỏ qua hao phí máy biến Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch sơ cấp máy hạ điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng là: A 10A 1200 V B 10A 1400 V C 1000A 1200V D 10A 1000 V Câu 19 Người ta truyền tải điện đến nơi tiêu thụ đường dây pha có điện trở R Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây U = 220V hiệu suất truyền tải điện 60% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ không thay đổi điện áp hiệu dụng đưa lên đường dây bao nhiêu? A 359,26 V B 330 V C 134,72 V D 146,67 V III BẢNG ĐÁP ÁN CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 10 11 12 13 14 15 A B A C B A B C B B A A B D C Người thực hiện: Trần Hải Nam 56 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Câu 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 B A A C C D A B B B A C B C A 10 11 12 13 14 15 B C D D D A B C D D B B D B C 16 17 18 19 20 A C B D A 10 11 12 13 14 15 C D B B D D D A D D C C A D D 16 17 18 19 B A B 2.3 2.3 3.3 3.3 A Người thực hiện: Trần Hải Nam 57 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC BÀI HỌC KINH NGHIỆM 4.1 Kết đạt được: Khi áp dụng phương pháp vào giảng dạy tiết tập, tiết ôn tập, ôn thi THPT Quốc Gia cho học sinh lớp 12 trường THPT Phạm Văn Đồng năm học 2015 – 2016 nhận thấy kết đạt khả quan * Tạo cho học sinh phương pháp phù hợp với đối tượng học sinh, dễ áp dụng giải dạng tập liên quan * Tạo hứng thú cho học sinh học tập, giải tập môn vật lí Từ tạo cho em đam mê môn học, ham học hỏi, nghiên cứu * Rèn luyện cho học sinh kĩ giải nhanh tập trắc nghiệm khách quan * Cải thiện chất lượng môn vật lí trường THPT Phạm Văn Đồng, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục nhà trường Kết giảng dạy môn vật lí năm sau cao năm trước * So sánh kết môn năm học 2014– 2015 năm học 2015 – 2016 sau: Giỏi Khá Kết Trung bình Năm học 2014-2015 0,5 % 15,5 % 70,0 % 14,0% Năm học 2015-2016 0,8 % 17,0% 75,5 % 6,7% Năm học Yếu 4.2 Bài học kinh nghiệm: Muốn giảng dạy môn vật lí thành công, đạt kết cao, trình giảng dạy người giáo viên cần phải nghiên cứu, tìm tòi, học hỏi, đúc rút kinh nghiệm cho thân, kịp thời rút kinh nghiệm sau tiết dạy Trong trình giảng dạy, theo dõi học tập tiếp thu kiến thức học sinh lớp qua giảng, để kịp thời điều chỉnh, lựa chọn phương pháp phù hợp với đối tượng học sinh Phải luôn tạo hứng thú học tập cho học sinh, kích thích niềm đam mê kiến thức học sinh toán hay khó Giáo viên phải nhắc nhở, định hướng cho học sinh phương pháp tự học tập, nghiên cứu học Người thực hiện: Trần Hải Nam 58 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều PHẦN III KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ Như nói, tập vật lí phần thiếu trình giảng dạy môn vật lí Nó phương tiện để ôn tập, để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo việc vận dụng kiến thức học bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học Thông qua việc giải tập vật lí giúp em học sinh rèn luyện tính cần cù, chịu khó đặc biệt giúp em có giới quan khoa học chủ nghĩa vật biện chứng Để tiết dạy học tập vật lí thật có hiệu điều người giáo viên phải phân loại dạng tập có phương pháp phù hợp để học sinh dễ hiểu Việc hình thành cho học sinh phương pháp giải tập vật lí có ý nghĩa quan trọng Học sinh biết vận dụng lí thuyết vào giải tập, em độc lập tự giải toán vật lí động lực để em tích cực học tập hơn, từ tạo cho em niềm đam mê nghiên cứu khoa học Tôi vận dụng đề tài vào giảng dạy, đạt kết cao, rèn luyện kĩ giải tập vật lí nhanh hơn, đặc biệt dạng tập trắc nghiệm Trong trình nghiên cứu đầu tư nhiều thời gian, làm việc nghiêm túc, có trách nhiệm Bên cạnh kết đạt không tránh khỏi thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa Với lí đó, mong muốn nhận đóng góp ý kiến đồng nghiệp, để đề tài hoàn thiện dùng làm tài liệu tham khảo, góp phần cải tiến phương pháp giảng dạy nâng cao chất lượng học tập môn nhà trường Xin chân thành cảm ơn ! Pleiku, ngày 25 tháng năm 2016 Giáo viên thực Người thực hiện: Trần Hải Nam 59 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Trần Hải Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Đức Cường – Cảnh Chí Đạt – Thân Thanh Sang – Lê Tấn Ri – Bùi Trần Đức Anh Thái, Phương pháp giải nhanh trắc nghiệm vật lí, Nhà buất đại học quốc gia Hà Nội, 2012 David Halliday – Robert Resnick – Jearl Walker, Cơ sở vật lí, Nhà xuất giáo dục, 1998 Bùi Quang Hân – Nguyễn Duy Hiền – Nguyễn Tuyến, Luyện giải trắc nghiệm vật lí 12, Nhà xuất giáo dục, 2008 Vũ Văn Hùng – Nguyễn Đức Hiệp – Lê Cao Phan, Các chuyên đề vật lí THPT, Nhà xuất giáo dục, 2009 Nguyễn Quang Lạc – Lê Tùng Lâm, Rèn luyện kĩ giải tập vật lí THPT, Nhà xuất giáo dục, 2009 Trang Web chuyên ngành, Thuvienvatly.com.vn Chương trình bổ trợ kiến thức văn hoá VTV2 đài truyền hình Việt Nam Chu Văn Biên, Tuyển chọn dạng toán hay lạ khó môn Vật Lý dùng cho kỳ thi Quốc Gia THPT, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội, 2015 Người thực hiện: Trần Hải Nam 60 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều MỤC LỤC Đề mục Trang PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu PHẦN II NỘI DUNG I Cơ sở lý thuyết Máy điện Máy biến áp Truyền tải điện II Các ứng dụng Bài toán máy điện Bài toán động điện máy biến áp 24 Bài toán truyền tải điện 41 III Bảng đáp án tâp vận dụng 57 IV Kết đạt học kinh nghiệm 58 4.1 Kết đạt 58 4.2 Bài học kinh nghiệm 58 PHẦN III KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ 59 Tài liệu tham khảo 60 Người thực hiện: Trần Hải Nam 61 .. .Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều 2015 – 2016 tiếp tục nghiên cứu thực đề tài Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều Mục đích... thực hiện: Trần Hải Nam Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều b Máy phát điện xoay chiều ba pha : * Khái niệm: - Là máy tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần sồ,... động điện mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu Người thực hiện: Trần Hải Nam 21 Phương pháp giải dạng toán truyền tải điện máy điện xoay chiều dụng 220V, tiêu thụ công suất điện 2,5kW Điện

Ngày đăng: 05/05/2017, 17:09

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan