Lý thuyết, bài tập vật lý 12 Máy biến áp (moon.vn)

Chương trình Luyện thi Pro S.A.T – Thầy Đặng Việt Hùng Chuyên đề : ĐIỆN XOAY CHIỀU Tài Liệu giảng (Pro S.A.T) MÁY BIẾN ÁP Thầy Đặng Việt Hùng – www.facebook.com/Lyhung95 VIDEO BÀI GIẢNG LỜI GIẢI CHI TIẾT CÁC BÀI TẬP có website MOON.VN Định nghĩa: - Là thiết bị điện thông dụng làm việc dựa theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tác dụng biến đổi biên độ điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số điện áp Cấu tạo: - Lõi: gồm nhiều thép mỏng ghép sát để tránh dòng Fuco tăng từ thơng - Hai cuộn dây có điện trở nhỏ quấn lõi kim loại Cuộn nối với nguồn điện xoay chiều gọi cuộn sơ cấp có N1 vòng dây Cuộn nối với tải tiêu thụ điện gọi cuộn thứ cấp có N2 vòng dây (N1 ≠ N2) Dòng điện xoay chiều chạy cuộn sơcấp tạo từ trường biến thiên, từ trường khép kín mạch từ, truyền qua cuộn thứ cấp gây suất điện động cảm ứng cuộn thứ cấp Các công thức máy biến áp: - Khi điện trở cuộn dây không đáng kể (u1 = e1, u2 = e2) ta có: U1 N1 = U2 N +) Nếu N2 > N1 U2 > U1 : máy tăng áp +) Nếu N2 < N1 U2 < U1 : máy hạ áp P U I cos ϕ2 - Hiệu suất hoạt động MBA: H = = 2 < 100% P1 U1I1 cos ϕ1 - Với MBA lý tưởng, hao phí điện máy biến áp không đáng kể nên công suất tiêu thụ điện U1 I2 N1 cuộn sơcấp công suất phát điện cuộn thứ cấp: = = U I1 N Ví dụ 1: Một máy biến áp có cuộn sơcấp 1000 vòng dây mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 484 V Bỏ qua hao phí máy biến {p Số vòng dây cuộn thứ cấp A 2500 B 1100 C 2000 D 2200 Lời giải: U1 N1 220 1000 =  =  N = 2200 vòng Chọn D U2 N2 484 N2 Ví dụ 2: Một máy biến áp cuộn sơcấp gồm 1100 vòng mắc vào mạng điện xoay chiều 220 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 bao nhiêu? A 75 B 60 C 90 D 105 Lời giải: U1 N1 220 1100 =  =  N = 105 Chọn D U N − 2n N − 30 MOON.VN – Học để khẳng định Học trực tuyến: www.moon.vn Chương trình Luyện thi Pro S.A.T – Thầy Đặng Việt Hùng Chuyên đề : ĐIỆN XOAY CHIỀU Ví dụ 3: Đặt vào hai đầu cuộn sơcấp máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 100 V Ở cuộn thứ cấp, giảm bớt n vòng dây điện áp hiệu dụng hai đầu để hở U, tăng thêm n vòng dây điện áp 2U Nếu tăng thêm 3n vòng dây cuộn thứ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu để hở cuộn A 200 V B 110 V C 220 V D 100 V Lời giải: Cuộn sơcấp có U1, N1 khơng đổi Áp dụng công thức MBA trường hợp cuộn thứ cấp sau: 100 N 100 V & N : = (1) U1 N1 U N2 − n U & ( N2 − n ) : = (2) U1 N1 2U N + n 2U & ( N + n ) : = (3) U1 N1 U N2 +3n N + 3n U N2 +3n & ( N + 3n ) : = (4) U1 N1 Chia vế với vế (3) cho (2), N2 = 3n A U N +3n N + 3n Chia vế với vế (4) cho (1), = (b) 100 N2 U N + 3n N + N U N2 +3n Thay A vào (b), = ↔ = → U N2 +3n = 200 V Chọn A 100 N2 100 Ví dụ 4: Một học sinh quấn máy biến áp với dự định số vòng dây cuộn sơcấp gấp hai lần số vòng dây cuộn thứ cấp Do sơsuất nên cuộn thứ cấp bị thiếu số vòng dây Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh đặt vào hai đầu cuộn sơcấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi, dùng vôn kế xác định tỉ số điện áp cuộn thứ cấp để hở cuộn sơcấp Lúc đầu tỉ số điện áp 0,43 Sau quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây tỉ số điện áp 0,45 Bỏ qua hao phí máy biến áp Để máy biến áp dự định, học sinh phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp A 40 vòng dây B 84 vòng dây C 100 vòng dây D 60 vòng dây Lời giải: Cuộn sơcấp có U1 & N1 Dự kiến: N2 = 0,5.N1  U2 = 0,5.U1  n  n N Thực tế 1: N2 = − n  U =  0,5 − = 0, 43 (1)  U1  0,5 − N2  N2   n 24  n 24 N1 − n + 24  U =  0,5 − + + = 0, 45 (2)  U1  0,5 − N N N N  2  2 Giải hệ (1) (2), được: N2 = 1200 vòng, n = 1200.0,07 = 84 vòng  Phải tiếp tục quấn thêm 60 vòng Chọn D Thực tế 2: N2 = Ví dụ 5: Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơcấp gồm 2400 vòng dây, cuộn thứ cấp gồm 600 vòng dây Nối hai đầu cuộn sơcấp với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 160 V Nối cuộn thứ cấp với tải trở R = 25 Ω Cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn sơcấp A 0,4 A B 0,2 A C 0,6 A D 0,8 A Lời giải: U N 600 Ta có =  U = 160 = 40 V U1 N1 2400 Cuộn thứ cấp nối với tải, theo định luật Ohm: I2 = U2/R = 40/25 = 1,6 A MOON.VN – Học để khẳng định Học trực tuyến: www.moon.vn Chương trình Luyện thi Pro S.A.T – Thầy Đặng Việt Hùng Do máy biến áp lí tưởng nên: Chuyên đề : ĐIỆN XOAY CHIỀU N I1 N 600 =  I1 = I = 1, = 0, A Chọn A N1 I N1 2400 Ví dụ 6: Một máy biến áp có cơng suất cuộn sơcấp 2000 W Hiệu suất biến áp 90% Điện áp hiệu dụng mạch thứ cấp 50 V Giả sử hệ số công suất mạch thứ cấp 0,85 cường độ dòng điện mạch thứ cấp xấp xỉ A 2,44 A B 4,24 A C 24,4 A D 42,4 A Lời giải: P H =  P2 = H.P1 = 2000.0,9 = 1800 W P1 P2 1800 = ≈ 42,5 A Chọn D P2 = U2I2cosφ2  I = U cosϕ2 50.0,85 Ví dụ 7: Cho máy biến áp có hiệu suất 80% Cuộn sơcấp có 100 vòng, cuộn thứ cấp có 200 vòng Mạch sơcấp lí tưởng, đặt vào hai đầu cuộn sơcấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100 V tần số 0,5 50 Hz Hai đầu cuộn thứ cấp nối với cuộn dây có điện trở 50 Ω, độ tự cảm (H) Cường độ dòng π điện hiệu dụng mạch sơcấp nhận giá trị: A A B 10 A C A D 2,5 A Lời giải: U1 N1 100 100 U2 =  =  U = 200(V)  I2 = = 2(A) U2 N2 U 200 R + ZL2 I 22 R 8.50 H=  0,8 =  I1 = 5(A) Chọn A U1I1 100I1 Ví dụ 8: Máy biến mà cuộn sơcấp có 1100 vòng dây cuộn thứ cấp có 2200 vòng Nối đầu cuộn sơcấp với điện áp xoay chiều 40 V – 50 Hz Cuộn sơcấp có điện trở Ω cảm kháng Ω Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở A 80 V B 72 V C 64 V D 32 V Lời giải: U Z Ta nhận thấy: L = L =  U R = U L UR R  3 2 2  U1 = U L + U R  40 = U L +   U L  U L = 32(V)  4 Chọn C  U N 32 1100  L = 1 =  U = 64(V)  U N U 2200 Thầy Đặng Việt Hùng – Moon.vn MOON.VN – Học để khẳng định Học trực tuyến: www.moon.vn ... Hùng Do máy biến áp lí tưởng nên: Chuyên đề : ĐIỆN XOAY CHIỀU N I1 N 600 =  I1 = I = 1, = 0, A Chọn A N1 I N1 2400 Ví dụ 6: Một máy biến áp có cơng suất cuộn sơcấp 2000 W Hiệu suất biến áp 90%... tỉ số điện áp 0,43 Sau quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây tỉ số điện áp 0,45 Bỏ qua hao phí máy biến áp Để máy biến áp dự định, học sinh phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp A 40 vòng... sơcấp máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 100 V Ở cuộn thứ cấp, giảm bớt n vòng dây điện áp hiệu