Tài liệu chương Truyền tải điện môn Vật lí 9

Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn I MÁY BIẾN ÁP Khái niệm Hình - Là thiết bị có khả biến đổi điện áp (xoay chiều) không làm thay đổi tần số Cấu tạo nguyên tắc hoạt động a Cấu tạo: - Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng cuộn thứ cấp có N2 vòng Lõi biến áp gồm nhiều sắt mỏng ghép cách điện với để tránh dòng Fu-cô tăng cường từ thông qua mạch - Số vòng dây hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ máy mà N > N2hoặc ngược lại - Cuộn sơ cấp nối với 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 b 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 Gọi từ thông là: φ = φ0cosωt - Từ thông qua cuộn sơ cấp thứ cấp : φ1 = N1φ0cosωt φ2 = N2φ0cosωt - Trong cuộn thứ cấp xuất suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức Từ ta thấy nguyên tắc hoạt động máy biến áp dựa vào tượng cảm ứng điện từ Khảo sát máy biến áp Gọi N1 N2 số vòng cuộn sơ cấp thứ cấp Gọi U1, U2 hiệu điện đầu cuộn sơ cấp thứ cấp Gọi I1, I2 cường độ hiệu dụng dòng điện đầu cuộn sơ cấp thứ cấp Trong khoảng thời gian Δt vô nhỏ từ thông biến thiên gây vòng dây hai cuộn suất điện động bằng: Suất điện động cuộn sơ cấp là: Suất điện động cuộn thứ cấp: => Tỉ số điện áp đầu cuộn thứ cấp tỉ số vòng dây cuộn tương ứng Tỉ số không đổi theo thời gian nên ta thay giá trị hiệu dụng ta Điện trở cuộn sơ cấp nhỏ nên Từ (1) (2) ta , (*) • Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi máy tăng áp • Nếu N2 < N1 => U2 < U1 : gọi máy hạ áp , mạch thứ cấp hở nên , (1) , (2) Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Vì hao phí máy biến áp nhỏ, coi công suất đầu cuộn thứ cấp sơ cấp , (**) Từ (*) (**) ta có Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp lần cường độ dòng điện giảm nhiêu lần ngược lại Chú ý : Công thức (*) áp dụng cho máy biến áp công thức (**) áp dụng hao phí không đáng kể hai đầu cuộn thứ cấp để hở Truyền tải điện xa Điện sản xuất truyền tải đến nơi tiêu thụ đường dây dẫn dài hàng trăm km Công suất cần truyền tải: , (1) Trong : P công suất cần truyền đi, U điện áp nơi truyền đi, I cường độ dòng điện dây dẫn truyền tải, cosφ hệ số công suất Từ (1) => Theo hiệu ứng nhiệt Jun- Lenxơ công suất hao phí ΔP dạng tỏa nhiệt vào khí ta có với R điện trở đường dây Vậy công suât tỏa nhiệt đường dây truyền tải điện xa Để đến nơi sử dụng mục tiêu để giảm tải công suất tỏa nhiệt ΔP để phần lớn điện sử dụng hữu ích Có hai phương án giảm ΔP • Phương án : Giảm R Do 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 Trong p(Ω.m) điện trở suất dây dẫn, ℓ chiều dài dây, S tiết diện dây dẫn - Công suất tỏa nhiệt công suất hao phí đường dây, phần công suất hữu ích sử dụng Từ hiệu suất trình truyền tải - 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 (thường 220V) đóđộ giảm điện áp : , với U2A điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp máy tăng áp A, Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn U1B 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 Các ví dụ điển hình Ví dụ : Một máy biến áp có tỉ số vòng dây , hiệu suất 96% nhận công suất 10(kW) cuộn sơ cấp hiệu hai đầu sơ cấp 1(kV), hệ số công suất mạch thứ cấp 0,8, cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp có giá trị ? * Hướng dẫn giải: Gọi P1 công suất cuộn sơ cấp, P2 công suất cuộn thứ cấp máy biến áp Theo ta có Do với máy biến áp ta có Từ Vậy cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp máy biến áp 60A Ví dụ 2: Người ta cần tải công suất MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách km Hiệu điện cuộn thứ cấp máy tăng U = 100 kV, độ giảm đường dây không 1% U Điện trở suất -8 dây tải 1,7 10 m Tiết diện dây dẫn phải thỏa điều kiện nào? * Hướng dẫn giải: Ta có d = km => ℓ = 10 km = 10000 (m) Độ giảm điện thế: Mà Thay số ta được: Ví dụ 3: Người ta cần truyền công suất điện pha 10000kW hiệu điện hiệu dụng 50kV xa Mạch điện có hệ số công suất cosφ = 0,8 Muốn cho tỷ lệ lượng đường dây không 10% điện trở đường dây phải có giá trị nào? * Hướng dẫn giải: Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Công suất hao phí truyền Theo Thay số ta BÀI TẬP LUYỆN TẬP Bài 1: Người ta cần tải công suất 1MW từ nhà máy điện nơi tiêu thụ Dùng công tơ điện đặt biến áp tăng đầu nơi tiêu thụ thấy số chúng chênh lệch ngày đêm 216Kw.h Tỷ lệ hao phí chuyển tải điện bao nhiêu? Bài 2: Người ta cần chuyển tải điện từ máy hạ có hiệu điện đầu 220V đến hộ gia đình cách 1km Công suất nơi tiêu thụ 10KW yêu cầu độ giảm đường dây không qua 20 (V) Điện trở suất -8 dây tải 2,8.10 m tải tiêu thụ trở Tiết diện dây dẫn phải thỏa điều kiện gi? Bài 3: Ta cần truyền công suất điện 1MW hiệu điện hiệu dụng 10 kV xa đường dây pha Mạch có hệ số công suất k = 0,8 Muốn cho tỉ lệ hao phí đường dây không 10% điện trở đường dây phải có giá trị bao nhiêu? Bài 4: Một máy biến áp có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng Điện áp cường độ dòng điện mạch sơ cấp 120V, 0,8A Điện áp công suất cuộn thứ cấp bao nhiêu? Bài 5: Công suất hao phí dọc đường dây tải có điện áp 500kV, truyền công suất điện 12000kW theo đường dây có điện trở 10 bao nhiêu? Bài 6: Một máy biến có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220V Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 484V Bỏ qua hao phí máy biến Số vòng dây cuộn thứ cấp bao nhiêu? 7) Một trạm hạ áp cấp điện cho nông trại để thắp sáng bóng đèn sợi đốt loại có điện áp định mức 220 V Nếu dùng 500 bóng chúng hoạt động định mức, dùng 1500 bóng chúng đạt 83,4% công suất định mức Coi điện trở bóng đèn không đổi Điện áp cuộn thứ cấp máy hạ áp A 271 V B 310 V C 231 V D 250 V Câu 17: Một máy biến có số vòng cuộn sơ cấp gấp 10 lần cuộn thứ cấp Hai đầu cuộn sơ cấp mắc vào nguồn xoay chiều có điện áp hiệu dụng U1 = 220V Điện trở cuộn sơ cấp r1  cuộn thứ cấp r2  2Ω Mạch từ khép kín; bỏ qua hao phí dòng Fuco xạ Khi hai đầu cuộn thứ cấp mắc với điện trở R = 20Ω điện áp hiệu dụng hai đầu cuôn thứ cấp bao nhiêu? A 18V; B 22V; C 20V; D 24V Giải: Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở: U2 = U1/10 = 22V =E2 Cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp nối với điên trở R: I2 = E2/(R +r2) = 1A Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuôn thứ cấp U’2 = I2R = 20V Chọn đáp án C Câu 18: Một máy biến có số vòng cuộn sơ cấp 10 lần số vòng cuộn thứ cấp.Mắc hai đầu cuộn sơ cấp vàonguồn điện xoay chiều có hiệu điện hiệu dụng U1=220V Điện trở cuộn sơ cấp r1=0  cuộn thứ cấp r2=2  Nếu nối mạch thứ cấp với điện trở R=20  hiệu suất máy biến là: A H=0,87 B H=0,97 C H=0,91 D H=0,81 Hiệu suất máy biến hiệu suất nguồn điện E2 PR U 2' 20 H=    0,90909  0,91 PE E 22 Chọn đáp án C Câu 19: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp lí tượng điện áp xoay chiều có giá trị không đổi hiệu điện hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở 100V.Ở cuộn sơ cấp ,khi ta giảm bớt n vòng dây hiệu điện hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở U;nếu tăng n vòng dây cuộn sơ cấp hiệu điện hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở U/2.Gía trị U là: A 150V B 200V C 100V D 50V Giải: Gọi điên áp hiệu dụng đặt vào cuộn sơ cấp U1, số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp N1 N2 Ta có: U1 N  1`00 N U N1  n  U N2 (1) 2U N  n  U N2 U N1 N1  (4) Lấy (1) : (3) > 1`00 N1  n 2`00 N1  n 200 N  n   N  n  N   N  3n Lấy (4) : (5) > 1`00 N  n N Từ (4) > U = 100  150 (V) Chọn đáp án A N1  n Lấy (1) : (2) > U (2)  (3) (5) Câu 20: 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 vòng 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 I 12 U U 10 = ====> I12 = I2 = 1,2 = 0,06 A I2 U1 U1 200 I 13 U n3 = = = 0,01 ===> I13 = 0,01I3 = 0,02 A I3 U n1 I1 = I12 + I13 = 0,08 A Chọn đáp án C Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Bài 21: Từ nguồn U = 6200V điện truyền dây đến nơi tiêu thụ Điện trở đường dây 10 Công suất nơi tiêu thụ 120kW Tính độ giảm đường dây, công suất hao phí dây hiệu suất tải điện Biết công suất hao phí dây nhỏ công suất nơi tiêu thụ? Giải: Gọi P0 công suất tải Khi công suất hao phí đường dây: R với P0 = P + P U2 R R 10 P = P02 = (P + P)2 = (120000 + P)2 6200 U U P = P02 3844000P = 14400000000 + 240000P + (P)2 > (P)2 - 382.105(P) + 1,44 1010 = P = 191.105  ' = 191.105  190,996.105 > P1 = 381,996.105W > P loại P2 = 0,004.105W = 0.4kW -> Công suất hao phí P = 0.4kW P 120 = = 99,67% P  P 120,4 P  P 120,4.100 U = IR = R= 10 = 194v  200V U 6200 Hiều suất trình tải điện H = Độ giảm đường dây Câu 22: Một máy biến áp có lõi đối xứng gồm bốn nhánh có hai nhánh quấn hai cuộn dây Khi mắc cuộn dây vào điện áp xoay chiều đường sức từ sinh không bị thoát chia cho ba nhánh lại Khi mắc cuộn (có 1000 vòng) vào điện áp hiệu dụng 60 V cuộn để hở có điện áp hiệu dụng 40 V Số vòng dây cuộn là: A 2000 vòng B 200 vòng C 600 vòng D.400 vòng Giải: Khi mắc cuộn vào điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng U1 Gọi tốc độ biên thiên từ thông qua  U1 vòng dây cuộn là: U2 t tốc độ biên thiên từ thông qua vòng dây cuộn là:  t Khi suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây: e1 = N1 e E 3N   ; e2 = N2 -> = = e2 E2 N2 t t E1 U 3N U 40 = = > N2 = 3N1 = 3000 = 2000 vòng Đáp án A E2 U2 N2 U1 60 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Câu 23: Trong trình truyền tải điện xa, ban đầu độ giảm điện áp đường dây tải điện pha n lần điện áp nơi truyền Coi cường độ dòng điện mạch pha với điện áp Để công suất hao phí đường dây giảm a lần đảm bảo công suất truyền đến nơi tiêu thụ không đổi, cần phải tăng điện áp nguồn lên lần? A n a(n  1) B n a a (n 1) C na a ( n  1) D a (1  n)  n a Giải: Gọi P công suất nơi tiêu thụ ∆P công suất hao phí đường dây tải Lúc đầu: P1 = U1I1 = P + ∆P mà ∆U1 = nU1 = I1R > ∆P = I12R = I1nU1 -> P = U1I1 – I1nU1 = U1I1(1 – n) (*) nU I nU I P =P+ -> P = U2I2 a a a RI I P Mặt khác = I22R > I22R = -> I2 = a a a I nU I -> P = U2 (**) a a I nU I n Từ (*) (**) > U2 = U1I1(1 – n) -> U2 = U1( – n + ) a a a a U a (1  n)  n -> = Chọn đáp án D U1 a Lúc sau P2 = U2I2 = P + Câu 24: Một máy tăng áp lí tưởng có điện áp hai đầu cuộn sơ cấp ổn định Nếu ta tăng số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp lên số vòng điện áp hai đầu cuộn thứ sẽ: A tăng B Giảm C tăng giảm D chưa kết luận Giải: Gọi U điện áp đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp; N N’ số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp với N’ > N máy tăng áp ; U1; U2 điện áp hai đầu cuộn thứ cấp lúc đầu lúc tăng số vòng dây cuộn lên n vòng Ta có U U1 U N' N ' n N' N  n NN ' nN ' = (*) = (**) -> = = > N’ > N U2 N N n N N ' n NN ' nN U U Do U2 < U1 -> Điện áp hai đầu cuộn thứ cấp giảm Chọn đáp án B Câu 25 Một người định biến từ hiệu điên U1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mát lượng cuộn dây có điện trở nhỏ , với số vòng cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn Người hoàn toàn cuộn thứ cấp lại ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn U1 = 110V Số vòng dây bị ngược là: A 20 B 11 C 10 D 22 Giải:Gọi số vòng cuộn dây MBA theo yêu cầu N1 N2 Gia sư Thành Được Ta có www.daythem.edu.vn N 110    N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110 x1,2 = 132 vòng N 220 Gọi n số vòng dây bị ngược Khi ta có N  2n 110 N  2n 110    (2) N2 264 N1 264 Thay N1 = 132 vòng ta tìm n = 11 vòng Chọn đáp án B Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị ngược n vòng suất điện động cảm ứn xuất cuộn sơ cấp thứ cấp lấn lượt e1 = (N1-n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất vòng dây e2 = N2e0 Do N  2n e1 E1 U N  2n 110      N2 e2 E U N2 264 Câu 26 : Một máy biến áp lý tưởng gồm cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp có n1 = 1320 vòng , điện áp U1 = 220V Cuộn thứ cấp thứ có U2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n = 25 vòng, I3 = 1,2A Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp : 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 I12 U 10   I12  0,5  ( A) I U1 220 44 I13 U n3 25 5      I13  1,  ( A) I U1 n1 1320 264 264 44 I1 = I12 + I13 =   0, 045( A) Chọn đáp án B 44 22 Câu 27: Tại điểm M có máy phát điện xoay chiều pha có công suất phát điện hiệu điện hiệu dụng hai cực máy phát không đổi Nối hai cực máy phát với trạm tăng áp có hệ số tăng áp k đặt Từ máy tăng áp điện đưa lên dây tải cung cấp cho xưởng khí cách xa điểm M Xưởng khí có máy tiện loại, công suất hoạt động Khi hệ số k = xưởng khí có tối đa 120 máy tiện hoạt động Khi hệ số k = xưởng khí có tối đa 130 máy tiện hoạt động Do xẩy cố trạm tăng áp người ta phải nối trực tiếp dây tải điện vào hai cực máy phát điện Khi xưởng khí cho tối đa máy tiện hoạt động Coi có hao phí dây tải điện đáng kể Điện áp dòng điện dây tải điện pha A 93 B 102 C 84 D 66 Giải: Gọi P công suất máy phát điện U hiệu điện hiệu dụng hai cực máy phát điên Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn P0 công suất máy tiện R điện trở đường dây tải điện Ta có: Khi k = P = 120P0 + P1 Công suất hao phí P1 = P2 R U 12 Với U1 = 2U R (*) 4U R P = 130P0 + P2 = 130P0 + P2 (**) 9U P = 120P0 + P1= 120P0 + P2 Khi k = 3: R = 72P0 > P = 120P0 + 18P0 = 138P0 U2 R Khi xảy cố : P = NP0 + P= NP0 + P2 (***) Với N số máy tiện tối đa U Từ (*) (**) P2 hoạt động 138P0 = NP0 + 72P0 -> N = 66 Đáp án D Câu 28 Để giảm điện áp đường dây tải điện 100 lần cần tăng điện áp nơi phát lên lần Biết công suất nơi tiêu thụ không thay đổi, điện áp đường dây tải điện pha với dòng điện chạy dây ban đầu độ giảm điện áp đường dây 10% điện áp nới phát A.9,01 B.8,99 C.8,515 D.9,125 Bài giải: Gọi P công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí chưa tăng điện áp P1 sau tăng điện áp P2 R Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1 U12 R P2 = P22 Với P2 = P + P2 U2 P1 = P12 Độ giảm điện đường dây chưa tăng điện áp U = I1R = 0,1U1  R = 0,1U 12 P1 P1 P12 U 22 U P  2  100   10 P2 P2 U1 U1 P1 P1 = P + P1 P2 = P + P2 = P + 0,01P1 = P + P1 - 0,99P1 = P1 – 0,99P1 0,1U 12 P R Mặt khác ta có P1 = P12 = P12 12 = 0,1P1 U1 U1 P  0,99 P1 P  0,99.0,1P1 U2 P Do = 10 = 10 = 10 = 10.(1- 0,099) = 9,01 P1 P1 U1 P1 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Vậy U2 = 9,01U1 Chọn đáp án A Câu 29: Điện từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ điện đường dây truyền tải pha có điện trở không đổi Khi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải U hiệu suất truyền tải điện 80% Coi hệ số công suất mạch truyền tải công suất tới nơi tiêu thụ không đổi Để hiệu suất truyền tải điện 90% điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải A U Giải: B U C U D 1,5U Công suất hao phí: ∆P1 = 0,2P1 ∆P2 = 0,1P2 P1 P =2 P2 P2 Gọi P công suất nơi tiêu thụ P = P1- ∆P1 = P2- ∆P2 -> 0,8P1 = 0,9P2 -> ∆P1 = I12R; ∆P2 = I22R P1 = P2 P1 P I I2 = 12 = = -> = P2 P2 I2 I2 U I1 P U P I 4 = -> = = = -> U2 = U1 = U Đáp án C U I2 P2 U1 P1 I 3 Câu 30: Khi truyền điện có công suất P từ nơi phát điện xoay chiều đến nơi tiêu thụ công suất hao phí đường dây ∆P Để cho công suất hao phí đường dây P (với n > 1), nơi phát điện người ta sử dụng máy biến áp (lí n tưởng) có tỉ số số vòng dây cuộn sơ cấp số vòng dây cuộn thứ cấp A n B C n n D n Giải: Để giảm công suất hao phí n lần cần tăng điện áp trước tải lên n lần U2 = U1 n Do tỉ số số vòng dây cuộn sơ cấp số vòng dây cuộn thứ cấp N1 U = 1= Chọn đáp án A N2 U2 n Câu 31: Một khu tập thể tiêu thụ công suất điện 14289 W, dụng cụ điện khu hoạt động bình thường hiệu điện hiệu dụng 220 V Điện trở dây tải điện từ nơi cấp điện đến khu tập thể r Khi khu tập thể không dùng máy biến áp hạ thế, để dụng cụ điện khu hoạt động bình thường hiệu điện hiệu dụng nơi cấp điện 359 V, hiệu điện tức thời đầu dây khu tập thể nhanh pha π/6 so với dòng điện tức thời chạy trọng mạch Khi khu tập thể dùng máy biến áp hạ lí tưởng có tỉ số N1/N2 =15, để dụng cụ điện khu Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn hoạt động bình thường giống không dùng máy biến áp hạ hiệu điện hiệu dụng nơi cấp điện (biết hệ số công suất mạch sơ cấp máy biến áp hạ 1): A 1654 V B 3309 V C 4963 V D 6616 V Giải: Khi không dùng máy biến áp: Cường độ dòng điện chạy qua mạch cung cấp cho khu tập thể dòng điện chạy qua đường dây tải I= P = U cos 14289 220 cos  = 75 (A) Độ sụt áp đường dây ∆U1 = U1- U = Ir > r = U1  U 359  220 139 = = Ω 75 75 I Khi dùng máy biến áp: Điện áp hiệu dụng nơi cung cấp U2 = ∆U2 + U’ U’ điện áp hai đầu cuộn sơ cấp U’ = U N2 = 15U = 3300 (V) N2 Độ sụt áp đường dây ∆U2 = I’r với I’ cường độ dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp: I’ = I N1 I 139 = = (A) -> ∆U2 = I’r = = 9,27 = 9,3 (V) N2 15 75 Do U2 = ∆U2 + U’ = 3309,3 (V) Chọn đáp án B Câu 14: Một máy biến lõi đối xứng gồm ba nhánh có tiết diện nhau, hai nhánh hai cuộn dây Khi mắc hiệu điện xoay chiều vào cuộn đường sức sinh không bị thoát chia cho hai nhánh lại Khi mắc cuộn vào hiệu điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng 240V cuộn để hở có hiệu điện U2 Hỏi mắc vào cuộn hiệu điện U2 cuộn để hở có hiệu điện bao nhiêu? Biết điện trở cuộn dây không đáng kể A 60V B 30V C 40V D 120V Giải: Gọi N1 N2 số vòng dây cuộn cuộn  độ biến thiên từ thông t qua vòng dây cuộn sơ cấp U1 '   độ biến thiên từ thông qua vòng t t dây cuộn thứ cấp Khi cuộn cuộn sơ cấp: e1 = N1  '   N2 e2 = N2 t t t U2 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn e2 E1 N U     (1) Khi cuộn cuộn sơ cấp: e' = N2 e '1 = N1 e2 E N2 U2 t '   N2 t t e' E' N U' U ->   2   (2) nhân vế (1) (2) Ta U’1 = U1/4 = 60V e' E ' N U '1 U '1 -> Chọn đáp án A Câu 15: điên tiêu thụ trạm phát điện truyền dướ điện áp hiệu dụng 2kV.công suất 200kw.hiệu số công to điện nơi phát nơi thu sau ngày đêm chênh lệch 480 kW.h.hiệu suất trinh tải điện là: A:94,24% B:76% C:90% D:41,67% 480 kW h = 20 kW 24.h P  P 200  20 Hiệu suất trình tải điện H = = = 0,90 = 90% Chọn đáp án P 200 Giải: Công suất hao phí P = C Câu 16: Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn không dùng máy hạ Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm công suất hao phí đường dây 100 lần đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi Biết điện áp tức thời u pha với dòng điện tức thời i ban đầu độ giảm điện áp đường dây 10% điện áp tải tiêu thụ A 9,1 lần B 10 lần C 10 lần D 9,78 lần Bài giải: Gọi P công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí chưa tăng điện áp tăng điện áp P1 = P12 R Với P1 = P U12 + P1 ; P1 = I1.U1 P2 = P22 R U 22 Với P2 = P + P2 Độ giảm điện áp đường dây chưa tăng điện áp U = 0,1(U1-U)  1,1 U = 0,1U1 P1 P12 U 22 U P  2  100   10 ; P2 P2 U1 U1 P1 U = I1R = U U2 U1 >R = = 11I 11P1 11 P1 = P + P1 P2 = P + P2 = P + 0,01P1 = P + P1 - 0,99P1 = P1 – 0,99P1 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn U 12 11P P R Mặt khác P1 = P12 = P12 21  Do đó: 11 U1 U1 P P1  0,99 P U2 P  0,99 P1 11  9,1 Vậy U = 9,1 U Chọn đáp án A: 9,1  10  10  10 U1 P1 P1 P1 Câu : Có hai máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) cuộn sơ cấp có số vòng dây cuộn thứ cấp có số vòng dây khác Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn thứ cấp máy thứ tỉ số điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở cuộn sơ cấp máy 1,5 Khi đặt điện áp xoay chiều nói vào hai đầu cuộn sơ cấp máy thứ hai tỉ số Khi thay đổi số vòng dây cuộn thứ cấp máy 50 vòng dây lặp lại thí nghiệm tỉ số điện áp nói hai máy Số vòng dây cuộn sơ cấp máy A 200 vòng B 100 vòng C 150 vòng D 250 vòng Giải: Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp N, cuộn thứ cấp N1 N2 Theo ta có N U = = 1,5 > N1 = 1,5N U 11 N N N1 U 22 N = = -> N2 = 2N Để hai tỉ số ta U N phải tăng N1 giảm N2 N  50 N  50 Do = > N1+50 = N2 – 50 N N N N2 -> 1,5N + 50 = 2N - 50 -> N = 200 vòng Chọn đáp án A Câu 10.Bằng đương dây truyền tải pha điện từ nhà may phát điện dc truyền đen nơi tieu thụ la khu chung cư ng ta thấy tawnghdt nơi phát từ U lên 2U số hộ dân có đủ điện để thiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ.biết có hao phí đường truyền dáng kể hộ dân tiêu thụ điện nhau.nếu thay sợi dây = sợi siêu dẫn để tải điện số hộ dân co đủ điện tiêu thụ bao nhiêu.công suất nơi phát ko đổi A.100 B.110 C.160 D.175 Giải: Gọi công suất điện nhà máy P, công suất tiêu thụ hộ dân P 0.; điện trở đường dây tải R n số hộ dân cung cấp điện dùng dây siêu dẫn Công suất hao phí đường dây : P = P2 R/U2 Theo ta có P = 80P0 + P2R/U2 (1) P = 95P0 + P2R/4U2 (2) P = nP0 (3) Nhân (2) với trừ (1) 3P = 300P0 (4) -> P = 100P0 -> n = 100 Chọn đáp án A Câu 11: 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 = 220 V hiệu suất truyền tải điện 60% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn truyền đến nơi tiêu thụ không thay đổi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bao nhiêu? A 359,26 V B 330 V C 134,72 V D.146,67 V Bài giải: Gọi P công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí đường dây P1 = (P +P1)2 R R (*) P2 = (P +P2)2 (**) U1 U2  H1 P1 ( P  P1 ) U 22 P = (1) H1 = -> P1 = P( -1) = P = P (***) 2 H1 P2 P  P1 H1 ( P  P2 ) U 1 H2 P H2 = -> P2 = P( -1) = P = P (****) H2 P  P2 H2 ( P  P2 ) H P1 Từ (***) (****) > = = (2) = (3) ( P  P1 ) H P2 -> P1 ( P  P2 ) U 22 2 = = 6.( )2 > U2 = 2 P2 ( P  P1 ) 3 U1 U1 = 220 = 359,26 V Chọn đáp án A Câu 12 : Trong thực hành học sinh muốn quạt điện loại 180 V 120W hoạt động bình thường điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt biến trở Ban đầu học sinh để biến trở có giá trị 70  đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng mạch 0,75A công suất quạt điện đạt 92,8% Muốn quạt hoạt động bình thường phải điều chỉnh biến trở nào? A giảm 20  B tăng thêm 12  C giảm 12  D tăng thêm 20  Giải : Gọi R0 , ZL , ZC điện trở thuần, cảm kháng dung kháng quạt điện Công suấ định mức quạt P = 120W ; dòng điện định mức quạt I Gọi R2 giá trị biến trở quạt hoạt động bình thường điện áp U = 220V Khi biến trở có giá tri R1 = 70 I1 = 0,75A, P1 = 0,928P = 111,36W P1 = I12R0 (1) > R0 = P1/I12  198 (2) I1 = Suy U  Z1 U ( R0  R1 )  ( Z L  Z C ) 2  220 268  ( Z L  Z C ) 2 (ZL – ZC )2 = (220/0,75)2 – 2682 >  ZL – ZC   119 (3) Ta có P = I2R0 (4) Với I = U  Z U ( R0  R )  ( Z L  Z C ) (5 P = U R0 ( R0  R2 )  ( Z L  Z C ) -> R0 + R2  256 > R2  58 ; R2 < R1 -> ∆R = R2 – R1 = - 12 Phải giảm 12 Chọn đáp án C Câu 13: Bằng đường dây truyền tải pha, điện từ nhà máy phát điện nhỏ đưa đến mộtkhu tái định cư Các kỹ sư tính toán rằng: tăng điện áp truyền từ U lên 2U số hộ dân đượcnhà máy cung cấp đủ điện tăng từ 36 lên 144 Biết có hao phí đường dây đáng kể;các 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 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Giải: Gọi công suất điện nhà máy P, công suất tiêu thụ hộ dân P0.; điện trở đường dây tải R n số hộ dân cung cấp điện điện áp truyền 3U Công suất hao phí đường dây : P = P2 R/U2 Theo ta có P = 36P0 + P2R/U2 (1) P = 144P0 + P2R/4U2 (2) P = nP0 + P2R/9U2 (3) Nhân (2) với trừ (1) 3P = 540P0 (4) Nhân (3) với trừ (1) 8P = (9n – 36)P0 (5) Từ (4) (5) ta có n = 164 Chọn đáp án A Câu Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều từ tram phát điện cách nơi tiêu thu 10km dây dẫn kim loại có điên trở suất  = 2,5.10-8 m, tiết diện 0,4cm2 Hệ số công suất mạch điện 0,9 Điện áp công suất trạm 10kV 500kw Hiệu suất của trình truyền tải điện là: C 92,28% D 99,14% Giải: Gọi ∆P công suất hao phí đường dây Hiệu suất H = ∆P = P2 P  P P  1 P P P P 2l 5.10 2,5.10 8 2.10 R ->    7,716 10  P S (U cos ) 0,4.10  4.10 8.0,81 (U cos ) H = 1-0,0772 = 0,9228 = 92,28% Chọn đáp án C Câu Một máy phát điện gồm n tổ máy có côn suất P Điên sx truyền đến nơi tiêu thụ với hiệu suất H Hỏi tổ máy hiệu suất H’ bao nhiêu, (tính theo n H) n  H 1 D H’ = nH n nP  P P P 2  1  n(1  H ) (1) ∆P = n P Giải: Hiệu suất: H = -> nP nP P R (2) (U cos ) P  P' P' P' R  1   H ' (3) ∆P’ = P H’ = > (4) P P P (U cos ) P ' 1 H' P '   Từ (1) (3) ta có: (5) Từ (2) (4) ta có: (6) P n(1  H ) P n 1 H' 1 H 1 H n  H 1   1 H '  H ' 1  Từ (5) (6) ta có n(1  H ) n n n n A H '  H n Đáp số: H '   B H’ = H C H '  1 H n  H 1  Chọn đáp án C n n Câu Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V Biết số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn 100vong 150 vòng Do cuộn sơ cấp có 10 vòng bị quấn ngược nên điện áp thu cuộn thứ cấp là: A 7,5V B 9,37 V C 8,33V D 7,78V Gải: Gọi e0 suất điện động cảm ứng tức thời xuất vòng dây biến áp nối vào nguồn điện xoay chiều Suất điện đông tức thời xuất cuộn sơ cấp thứ cấp e1 = (N1 – 10)e0 – 10e0 = 80e0 e2 = N2e0 = 150e0 > e1 E1 E U 80 80 150.5       U2   9,375V e2 E2 150 E2 U 150 80 Chọn đáp án B Câu 8: Một học sinh quấn 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 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 1,92U Khi kiểm tra phát cuộn thứ cấp có 40 vòng dây bị quấn ngược chiều so với đa số vòng dây Bỏ qua hao phí máy biến Tổng số vòng dây quấn máy biến A 2000 vòng B 3000 vòng C 6000 vòng D 1500 vòng Giải: Gọi N1 số vòng dây cuộn sơ cấp Khi số vòng dây cuộn thứ cấp N2 = 2N1 Tổng số vòng dây máy biến 3N1 Theo ta có: N1 U = > 1,92N1 = 2N1 – 80 > N1 = 1000 vòng N  80 1,92U Câu Một người định biến từ hiệu điên U1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mát lượng cuộn dây có điện trở nhỏ , với số vòng cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn Người hoàn toàn cuộn thứ cấp lại ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn U1 = 110V Số vòng dây bị ngược là: A 20 B 11 C 10 D 22 Giải:Gọi số vòng cuộn dây MBA theo yêu cầu N1 N2 Ta có N 110    N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110 x1,2 = 132 vòng N 220 Gọi n số vòng dây bị ngược Khi ta có N  2n 110 N  2n 110    (2) N2 264 N1 264 Thay N1 = 132 vòng ta tìm n = 11 vòng Chọn đáp án B Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị ngược n vòng suất điện động cảm ứn xuất cuộn sơ cấp thứ cấp lấn lượt e1 = (N1-n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất vòng dây e2 = N2e0 Do N  2n e1 E1 U N  2n 110      N2 e2 E U N2 264 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Câu 2: 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 Vôn/vòng Người quấn hoàn toàn 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: Gọi số vòng cuộn dây MBA theo yêu cầu N1 N2 Ta có N 220    N1 = 2N2 (1) Với N1 = 220 /1,25 = 176 vòng N 110 Gọi n số vòng dây bị ngược Khi ta có -> N1  2n 220 N  2n 220 (2)   N1 N2 121 121 N  2n 110  > 121(N1 – 2n) = 110N1 > n = vòng Chọn đáp án B N1 121 Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị ngược n vòng suất điện động cảm ứng xuất cuộn sơ cấp thứ cấp lấn lượt e1 = (N1-n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất vòng dây e2 = N2e0 Do N  2n e1 E1 U N  2n 220      N2 e2 E U N2 121 Câu : Một máy biến áp lý tưởng gồm cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp có n1 = 1320 vòng , điện áp U1 = 220V Cuộn thứ cấp thứ có U2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n = 25 vòng, I3 = 1,2A Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp : 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 I12 U 10   I12  0,5  ( A) I U1 220 44 I13 U n3 25 5      I13  1,  ( A) I U1 n1 1320 264 264 44 I1 = I12 + I13 =   0, 045( A) Chọn đáp án B 44 22 Câu Cần tăng hiêụ điên cực máy phát điện lên lần để công suất hao phí giảm 100 lần, coi công suất truyền đến tải tiêu thu không đổi Biết cos =1 va chưa tăng thi độ giảm điện đường dây = 15% hiệu hai cực máy phát d.s 8.515 Bài giải: Gọi P công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí chưa tăng điện áp P1 = P12 R U12 Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1 P2 = P22 R U 22 Với P2 = P + P2 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Độ giảm điện đường dây chưa tăng điện áp U = I1R = 0,15U1  R 0,15U12 = P1 P1 P12 U 22 U P  2  100   10 P2 P2 U1 U1 P1 P1 = P + P1 P2 = P + P2 = P + 0,01P1 = P + P1 - 0,99P1 = P1 – 0,99P1 0,15U12 P1 R Mặt khác P1 = 0,15P1 P1 = P12  P12  0,15P1 U1 U12 U P P  0,99P1 P  0,99.0,15P1 Do đó:  10  10  10  8,515 Vậy U2 = 8,515 U1 U1 P1 P1 P1 ... tiêu thụ điện đường dây truyền tải pha có điện trở không đổi Khi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải U hiệu suất truyền tải điện 80% Coi hệ số công suất mạch truyền tải công... U1 P  0 ,99 P1 P  0 ,99 .0,1P1 U2 P Do = 10 = 10 = 10 = 10.(1- 0, 099 ) = 9, 01 P1 P1 U1 P1 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Vậy U2 = 9, 01U1 Chọn đáp án A Câu 29: Điện từ trạm phát điện đến... - 0 ,99 P1 = P1 – 0 ,99 P1 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn U 12 11P P R Mặt khác P1 = P12 = P12 21  Do đó: 11 U1 U1 P P1  0 ,99 P U2 P  0 ,99 P1 11  9, 1 Vậy U = 9, 1 U Chọn đáp án A: 9, 1