CHUYÊN ĐỀ: MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỂN TẢI ĐIỆN NĂNG

Máy biến áp là một hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều . Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra suất điện động cảm ứng trong dây quấn thực hiện bằng phương pháp điện. Mặt khác máy biến áp còn có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, như trong công nghiệp , nông nghiệp, giao thông vận tải…. Máy biến áp được sử dụng quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa, ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất nhỏ ( ổn áp) dùng để ổn định điện trong sinh hoạt.

CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG ÔN THI THPT QUỐC GIA

MÔN VẬT LÍ

CHUYÊN ĐỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỂN TẢI ĐIỆN NĂNG

TÁC GIẢ: ………

CHỨC VỤ: GIÁO VIÊN ĐƠN VỊ CÔNG TÁC: ………

ĐỐI TƯỢNG HS BỒI DƯỠNG: HS LỚP 12

DỰ KIẾN SỐ TIẾT BỒI DƯỠNG : 5

Bình xuyên tháng 11, năm 2015

TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG - MÁY BIẾN ÁP

I LỜI MỞ ĐẦU

Máy biến áp là một hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến đổi điện áp của

dòng điện xoay chiều Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra suất điện động cảm ứng trong dây quấn thực hiện bằng phương pháp

điện Mặt khác máy biến áp còn có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, như

trong công nghiệp , nông nghiệp, giao thông vận tải… Máy biến áp được sử dụng quan

trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa, ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất nhỏ ( ổn áp) dùng để ổn định điện trong sinh hoạt.

Từ những vai trò thực tiễn và quan trọng trên của máy biến áp, trong phạm vi kiến thức nhỏ của chương trình vật lý lớp 12 về máy biến áp và truyền tải điện năng hôm nay tôi xin trình bày một số lý thuyết và bài tập về vấn đề MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Trong nội dung chuyên đề có gì thiếu sót mong được sự đóng góp của thấy cô và các em học sinh Xin chân thành cảm ơn.

II LÝ THUYẾT

1.TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA

Công suất cần truyền tải: P UI= cosϕ là công suất cần truyền đi, U là điện áp tại nơi

truyền đi, I là cường độ dòng điện trên dây dẫn truyền tải, cosϕ là hệ số công suất

Công suất hao phí ∆P dưới dạng tỏa nhiệt:

2 2

2 cos cos

(Công suất tỏa nhiệt cũng chính là công suất hao phí trên đường dây)

Trong đó: + Điện trở của dây dẫnR l ( )

S

ρ

+ ρ Ω( .m) là điện trở suất của dây dẫn

+ l m( ) là chiều dài dây

+ ( )2

S m là tiết diện của dây dẫn.

Phần công suất có ích truyền tới nơi tiêu thụ là:

2 cos

Co

P

U ϕ

Hiệu suất của quá trình truyền tải là: P Co P P 1 P

H

cos

P R

Cách làm giảm hao phí

Phương án 1: giảm R

Phương án 2: tăng U

2.MÁY BIẾN ÁP

a.Khái niệm

Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần

số của nó.

b.Cấu tạo

Hình 1

Gồm có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch.

Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1>N2

hoặc ngược lại

Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ

điện.

Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 1, còn trong việc biểu diễn sơ

đồ máy biến áp thì có dạng như hình 2

c.Nguyên tắc hoạt động

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

3.CÁC CÔNG THỨC THƯỜNG DÙNG ĐỂ GIẢI TOÁN

Cuộn dây cuộn sơ cấp và thứ cấp thuần cảm thì 1 1

2 2

E U

E U

=



 =



100%

H = (Bỏ qua hao phí dòng Fucô), ( ) 1 2 1

2

2 1 2

cos 1 U I N

Cuộn dây cuộn sơ cấp có điên trở trong r1 thì

1

1 1

1

2 2

2 2 2 1

L

U N



=







Cuộn dây cuộn sơ cấp có điên trở trong r1 và cuộn thứ cấp có điên trở trong r2 và mạch

ngoài có điên trở R

1 2

2 1

2

k

k









1

2

1 2 1

2 1 2

L

L

U = E = I = N (Không được áp dụng công thức

2

1 2

1

N

N U

U = )

1 1 1 1

.cos .100% 100%

.cos

H

ϕ ϕ

CHÚ Ý:

Sơ đồ truyền tải điện năng

R I U

U2A = 1B +

Độ giảm áp: ∆U =I.R

MÁY TĂNG THẾ MÁY HẠ THẾ

A

A I

Nơi tiêu thụ Tải tiêu thụ

U,I

Đường dây R

Sơ cấp Thứ cấp Sơ cấp Thứ cấp

Hình 2

• Sơ đồ truyền tải điện năng từ A đến B : Tại A sử dụng máy tăng áp để tăng điện áp cần truyền đi Đến B sử dụng máy hạ áp để làm giảm điện áp xuống phù hợp với nơi

cần sử dụng (thường là 220 V( ) ) khi đó độ giảm điện áp :∆ =U IR U= 2A−U1B, với U 2 A là

điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy tăng áp tại A, còn U 1B là điện áp ở đầu vào

cuộn sơ cấp của máy biến áp tại B

• Quãng đường truyền tải điện năng đi xa so với nguồn một khoảng là d thì chiều dài dây là l=2d

Một số bài toán về máy biến áp và truyền tải điện năng

A.BÀI TOÁN TỰ LUẬN

Câu 1 Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1 = 110V lên 220V với lõi không phân

nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ , với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo được U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 110V Số vòng dây bị cuốn ngược là:

A 20 B 11 C 10 D 22

Giải:Gọi số vòng các cuộn dây của MBA theo đúng yêu cầu là N1 và N2

Ta có = = ⇒

2

1 220

110 2

1

N

N

N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110.1,2 = 132 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược Khi đó ta có

264

110 2

2 264

110 2

1

1 2

1− = ⇒ − =

N

n N N

n N

(2) Thay N1 = 132 vòng ta tìm được n = 11 vòng Chọn đáp án B

Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứn xuất hiện ở các cuộn sơ cấp

và thứ cấp lấn lượt là e1 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây

e2 = N2e0 Do đó

264

110 2

2

2

1 2

1 2

1 2

1 2

1− = = = ⇒ − =

N

n N U

U E

E e

e N

n N

Câu 2: Một người định quấn một máy hạ áp từ điện áp U1 = 220 (V) xuống U2 =110 (V) với lõi không phân nhánh, xem máy biến áp là lí tưởng, khi máy làm việc thì suất điện động hiệu dụng xuất hiện trên mỗi vòng dây là 1,25 Vôn/vòng Người đó quấn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại quấn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp Khi thử máy với điện áp U1 = 220V thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp đo được là 121(V) Số vòng dây bị quấn ngược là:

A 9 B 8 C 12 D 10

Giải: Gọi số vòng các cuộn dây của MBA theo đúng yêu cầu là N1 và N2

Ta có = =2⇒

110

220 2

1

N

N

N1 = 2N2 (1) Với N1 = 220 /1,25 = 176 vòng

Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược Khi đó ta có 121

220 2

2 121

220 2

1

1 2

1 − = ⇒ − =

N

n N N

n N

(2) ->

121

110 2

1

1 − =

N

n

N

> 121(N1 – 2n) = 110N1 > n = 8 vòng Chọn đáp án B

Câu 3 : Một máy biến áp lý tưởng gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp có n1 = 1320 vòng , điện áp U1 = 220V Cuộn thứ cấp thứ nhất có U2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n 3 = 25 vòng, I3 = 1,2A.Hiệu suất của máy biến áp là 100% Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là :

A I1 = 0,035A B I1 = 0,045A C I1 = 0,023A D I1 = 0,055A

Giải: Gọi dòng điện trong cuộn sơ cấp là I1.

Hiệu điện thế hiệu dụng trên cuộn thứ cấp thứ 2 là U3 Ta có 3 3

1 1

U n

U = n

Từ đó tính được U3 = 3 1

1

25.220 25

1320 66

n U

Hiệu suất máy biến áp là 100% nên ta có : U1I1 = U2I2 + U3I3

2 2 3 3 1

1

0,045( )

U I U I

U

+

Chọn đáp án B.

Câu 4 Cần tăng hiêụ điên thế ở 2 cực của máy phát điện lên bao nhiêu lần để công suất hao phí giảm

100 lần, coi công suất truyền đến tải tiêu thu không đổi Biết rằng cosϕ =1 va khi chưa tăng thi độ giảm điện thế trên đường dây = 15% hiệu thế giữa hai cực máy phát

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây

Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp

∆P1 = 12 2

1

R

P

U Với P1 = P + ∆P1 ; P1 = I1.U1 ∆P2 = 22 2

2

R P

U Với P2 = P + ∆P2

Độ giảm điện thế trên đường dây khi chưa tăng điện áp ∆U = I1R = 0,15U1 1

1 1

0,15

P

U

 2

1 1

0,15

R

U = P

2 2

1 1 2 2 2

2 2

2 2 1 1 1

100 10

∆

P1 = P + ∆P1

P2 = P + ∆P2 = P + 0,01∆P1 = P + ∆P1 - 0,99∆P1 = P1 – 0,99∆P1

Mặt khác ∆P1 = 0,15P1 vì ∆P1 = 12 2 12

1 1

0,15

R

U = P = 0,15P1

Do đó: 2 2 1 1 1 1

0,99 0,99.0,15

10 10 10 8,515

= = = = Vậy U 2 = 8,515 U 1

Câu 5 Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều từ tram phát điện cách nơi tiêu thu 10km bằng dây

dẫn kim loại có điên trở suất ρ = 2,5.10-8 Ωm, tiết diện 0,4cm2 Hệ số công suất của mạch điện 0,9

Điện áp và công suất ở trạm là 10kV và 500kw Hiệu suất của của quá trình truyền tải điện là:

A 90,14% B 94,14% C 92,28% D 99,14%.

Giải: Gọi ∆P là công suất hao phí trên đường dây Hiệu suất H =

P

P P

P

P−∆ =1−∆

∆P = P2

2 ) cos (U ϕ

R

4 8 5

2 7,716.10

81 , 0 10 10 4 , 0

10 2 10 5 , 2 10 5 ) cos (

2

−

−

=

=

=

∆

ϕ

ρ

U S

l P P

P

H = 1-0,0772 = 0,9228 = 92,28% Chọn đáp án C

Câu 6 Một máy phát điện gồm n tổ máy có cùng côn suất P Điên sx ra được truyền đến nơi tiêu thụ

với hiệu suất H Hỏi nếu khi chỉ còn một tổ máy thì hiệu suất H’ bằng bao nhiêu, (tính theo n và H) A

n

H

H'= B H’ = H C

n

H n

H'= + −1

D H’ = nH

Giải: Hiệu suất: H =

nP

P nP

P

nP−∆ = −∆

1 -> n(1 H)

P

P = −

∆

(1) ∆P = n2 P2

2 ) cos (U ϕ

R

(2)

H’ =

P

P P

P

1 ' = −∆

∆

−

> ' 1 H'

P

P = −

∆

(3) ∆P’ = P2

2 ) cos (U ϕ

R

(4)

Từ (1) và (3) ta có:

) 1 (

' 1 '

H n

H P

P

−

−

=

∆

∆

(5) Từ (2) và (4) ta có: ' 12

n P

P

=

∆

∆

(6)

Từ (5) và (6) ta có

n

H n n

H H

n

H H

n H n

1 '

1 ' 1

1 ) 1 (

' 1

2

− +

=

−

−

=

⇒

−

=

−

⇒

=

−

−

Đáp số:

n

H n n

H

H'=1−1− = + −1

Chọn đáp án C

Câu 7 Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất bằng 1 được nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp

hiệu dụng 5V Biết số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 100 vòng và 150 vòng Do cuộn sơ cấp

có 10 vòng bị quấn ngược nên điện áp thu được ở cuộn thứ cấp là:

A 7,5V B 9,37 V C 8,33V D 7,78V

GIẢI : Gọi e0 là suất điện động cảm ứng tức thời xuất hiện ở mỗi vòng dây khi biến áp được nối vào

nguồn điện xoay chiều Suất điện đông tức thời xuất hiện ở cuộn sơ cấp và thứ cấp là e1 = (N1 – 10)e0 – 10e0 = 80e0

e2 = N2e0 = 150e0 > U V

U

U E

E E

E e

e

375 , 9 80

5 150 150

80 150

80

2 2

1 2

1 2

1 2

1 = = ⇒ = = ⇒ = = Chọn đáp án

B

Câu 8: Một học sinh quấn một 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 thì điện áp hiệu

dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 1,92U Khi kiểm tra thì phát hiện trong cuộn thứ cấp có 40 vòng dây bị quấn ngược chiều so với đa số các vòng dây trong đó Bỏ qua mọi hao phí máy biến thế Tổng

số vòng dây đã được quấn trong máy biến thế này là

A 2000 vòng B 3000 vòng C 6000 vòng D 1500 vòng

Giải: Gọi N1 là số vòng dây cuộn sơ cấp Khi đó số vòng dây cuộn thuwsb cấp N2 = 2N1 Tổng số

vòng dây của máy biến thế là 3N1

Theo bài ra ta có:

U

U

92 ,

1 = 2 80

1

−

N

N

-> 1,92N1 = 2N1 – 80 -> N1 = 1000 vòng

Do đó Tổng số vòng dây đã được quấn trong máy biến thế này là 3000 vòng Đáp án C

Câu 9 : Có hai máy biến áp lí tưởng (bỏ qua mọi hao phí) cuộn sơ cấp có cùng số vòng dây nhưng

cuộn thứ cấp có số vòng dây khác nhau Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn thứ cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để

hở và cuộn sơ cấp của máy đó là 1,5 Khi đặt điện áp xoay chiều nói trên vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy thứ hai thì tỉ số đó là 2 Khi cùng thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp của mỗi máy 50 vòng

dây rồi lặp lại thí nghiệm thì tỉ số điện áp nói trên của hai máy là bằng nhau Số vòng dây của cuộn sơ cấp của mỗi máy là

A 200 vòng B 100 vòng C 150 vòng D 250 vòng

Giải: Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp là N, cuộn thứ cấp là N1 và N2

Theo bài ra ta có

11

U

U

=

N

N1

= 1,5 -> N1 = 1,5N

U

U22

=

N

N2

= 2 -> N2 = 2N Để hai tỉ số trên bằng nhau ta

phải tăng N1 và giảm N2

Do đó

N

N1+50

=

N

N2 −50

-> N1+50 = N2 – 50

-> 1,5N + 50 = 2N - 50 -> N = 200 vòng Chọn đáp án A

Câu 10.Bằng đường dây truyền tải 1 pha điện năng từ 1 nhà máy phát điện được truyền đến nơi tiêu

thụ là 1 khu chung cư Người ta thấy nếu tăng hiệu điện thế nơi phát từ U lên 2U thì số hộ dân có đủ

điện để thiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ.Biết chỉ có hao phí trên đường truyền là dáng kể các hộ dân

tiêu thụ điện năng như nhau.Nếu thay thế sợi dây trên băng sợi siêu dẫn để tải điện thì số hộ dân co đủ điện tiêu thụ là bao nhiêu.Công suất nơi phát không đổi

A.100 B.110 C.160 D.175

Giải: Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P0.; điện trở đường

dây tải là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi dùng dây siêu dẫn

Công suất hao phí trên đường dây : ∆P = P2 R/U2 Theo bài ra ta có P = 80P0 + P2R/U2 (1)

N 1

N2 N

N

P = 95P0 + P2R/4U2 (2) P = nP0 (3) Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 300P0 (4)

-> P = 100P0 -> n = 100 Ch n áp án Aọ đ

Câu 11: Người ta truyền tải điện năng đến một nơi tiêu thụ bằng đường dây một pha có điện trở R

Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây là U = 220 V thì hiệu suất truyền tải điện năng là

60% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ vẫn không thay đổi

thì điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bằng bao nhiêu?

A 359,26 V B 330 V C 134,72 V D.146,67 V

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây

Gọi P1, P2, U1,U2 lần lượt là công suất và hiệu điện thế ở nguồn trong trường hợp 1 và 2

Vì hiệu suất 2 trường hợp là 60% và 90% mà công suất ở nơi tiêu thụ không đổi nên ta có

P = 0,6P1 = 0,9 P2

1 2

9 3

6 2

P P

(1) Hiệu suất là : H1 = 1- 12

1

P R

U = 60% = 0,6

1 2 1

0, 4

P R U

⇒ = (2)

2 22 22

1 P 90% P 0,1

Lấy (2) chia (3 ) ta được :

2

1 2 2

2 1 4

P U

P U = (4) Thay (1) vào (4) ta được :

2 1 2

1

4 4.2.220

359, 26(V) 3

PU U

P

Chọn đáp án A

Câu 12 : Trong một giờ thực hành một học sinh muốn một quạt điện loại 180 V - 120W hoạt động

bình thường dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt một biến trở Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70 Ω thì đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,75A và công suất của quạt điện đạt 92,8% Muốn quạt hoạt động bình thường thì phải điều chỉnh biến trở như thế nào?

A giảm đi 20 Ω B tăng thêm 12 Ω C giảm đi 12 Ω D tăng thêm 20 Ω

Giải : Gọi R0 , ZL , ZC là điện trở thuần, cảm kháng và dung kháng của quạt điện.

Công suấ định mức của quạt P = 120W ; dòng điện định mức của quạt I Gọi R2 là giá trị của biến trở khi quạt hoạt động bình thường khi điện áp U = 220V

Khi biến trở có giá tri R1 = 70Ω thì I1 = 0,75A, P1 = 0,928P = 111,36W

P1 = I1 R0 (1) -> R0 = P1/I1 ≈ 198Ω (2)

1 0

220 )

( ) (R R Z L Z C Z L Z C

U Z

U

− +

=

− + +

Suy ra (ZL – ZC )2 = (220/0,75)2 – 2682 -> | ZL – ZC | ≈ 119Ω (3)

Ta có P = I2R0 (4) Với I = 2 2

2

0 ) ( ) (R R Z L Z C

U Z

U

− + +

= (5) P =

2 2

2 0

0 2

) (

) (R R Z L Z C

R U

− + +

-> R0 + R2 ≈ 256Ω -> R2 ≈ 58Ω ; R2 < R1 -> ∆R = R2 – R1 = - 12Ω Phải giảm 12Ω

Chọn đáp án C

Câu 13: Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện nhỏ được đưa đến

mộtkhu tái định cư Các kỹ sư tính toán được rằng: nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên 2U thì số hộ dân đượcnhà máy cung cấp đủ điện năng tăng từ 36 lên 144 Biết rằng chỉ có hao phí trên đường dây là

đáng kể;các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau Điện áp truyền đi là 3U, nhà máy này cung cấp đủ điện năng cho

A 164 hộ dân B 324 hộ dân C 252 hộ dân D 180 hộ dân

Giải: Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P0.; điện trở đường

dây tải là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi điện áp truyền đi là 3U

Công suất hao phí trên đường dây : ∆P = P2 R/U2

Theo bài ra ta có

P = 36P0 + P2R/U2 (1) P = 144P0 + P2R/4U2 (2) P = nP0 + P2R/9U2 (3)

Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 540P0 (4) Nhân (3) với 9 trừ đi (1) 8P = (9n – 36)P0 (5)

T (4) và (5) ta có ừ n = 164 Ch n áp án A ọ đ

Câu 14: Một máy biến thế lõi đối xứng gồm ba nhánh có tiết diện bằng nhau, hai nhánh được cuốn

hai cuộn dây Khi mắc một hiệu điện thế xoay chiều vào một cuộn thì các đường sức do nó sinh ra không bị thoát ra ngoài và được chia đều cho hai nhánh còn lại Khi mắc cuộn 1 vào một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 240V thì cuộn 2 để hở có hiệu điện thế U2 Hỏi khi mắc vào cuộn 2 một hiệu điện thế U2 thì ở cuộn 1 để hở có hiệu điện thế bao nhiêu? Biết rằng điện trở của các cuộn dây không đáng kể

Giải: Gọi N1 và N2 là số vòng dây

của cuộn 1 và cuộn 2

t

∆

∆Φ

là độ biến thiên từ thông qua mỗi vòng dây cuộn sơ cấp

t

∆Φ

=

∆

∆Φ

2

1

'

là độ biến thiên từ thông qua mỗi vòng dây cuộn thứ cấp

Khi cuộn 1 là cuộn sơ cấp: e1 = N1

t

∆

∆Φ

và e2 = N2

t

N

∆Φ

=

∆

∆Φ

2

1 '

2

->

2

1 2

1 2

1 2

2 2

U

U N

N E

E e

e

=

=

= (1) Khi cuộn 2 là cuộn sơ cấp: e = N'2 2

t

∆

∆Φ

và e = N'1 1

t

N

∆Φ

=

∆

∆Φ

2

1

'

2

->

1

2 1

2 1

2 2

1 2

2

' '

' 2

'

' '

'

U

U U

U N

N E

E e

e

=

=

=

= (2) nhân 2 vế (1) và (2) Ta được U’ 1 = U 1 /4 = 60V Chọn đáp án

A

( Nếu MBA có n lõi thép và cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn 2 trong n lõi thì từ thông của

cuộn sơ cấp được chia đều cho ( n – 1) lõi còn lại Từ thông qua cuộn sơ cấp là φ thì từ thông

qua cuộn thứ cấp là

1

n

φ

− Nên hiệu điện thế của cuộn sơ cấp và thứ cấp là U 1 , U 2 có hệ thức liên hệ :

1 1

2 2 1

U N n

U− = N )

Câu 15: Điên năng tiêu thụ ở 1 trạm phát điện được truyền dưới điện áp hiệu dụng là 2kV.công suất

200kw.hiệu số chỉ của công to điện nơi phát và nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch 480 kW.h.hiệu

suất của quá trinh tải điện là:

A:94,24% B:76% C:90% D:41,67%

Giải: Công suất hao phí ∆P =

h

h kW

24

480

= 20 kW

Hiệu suất của quá trình tải điện H =

P

P

P−∆

=

200

20

200−

= 0,90 = 90% Chọn đáp án C

Câu 16: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ở cuối nguồn không dùng máy hạ thế Cần phải

tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây 100 lần nhưng vẫn đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận được là không đổi Biết điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i và ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 10% điện áp của tải tiêu thụ

A 9,1 lần B 10 lần C 10 lần D 9,78 lần.

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây

Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp và khi tăng điện áp ∆P1 = 12 2

1

R P

U Với P1 = P + ∆P1 ; P1 = I1.U1

∆P2 = 22 2

2

R

P

U Với P2 = P + ∆P2 Độ giảm điện áp trên đường dây khi chưa tăng điện áp

∆U = 0,1(U1-∆U)  1,1 ∆U = 0,1U1 ∆U = I1R =

11 1

U

->R =

1

1

11I

U

= 1

2 1

11P

U

2 2

1 1 2 2 2

2 2

2 2 1 1 1

100 10

∆ ; P1 = P + ∆P1

P2 = P + ∆P2 = P + 0,01∆P1 = P + ∆P1 - 0,99∆P1 = P1 – 0,99∆P1

Mặt khác ∆P1 = 2

1

2 1

U

R

P =

11

11 1 2 1 1

2 1 2 1

P U

P

U

P = Do đó:

1 , 9 11 99 , 0 10 99

, 0 10 10

1

1 1

1

1 1

1

1

2 = 2 = − ∆ = − =

P

P P

P

P P

P

P

U

U Vậy U 2 = 9,1 U 1 Chọn đáp án A: 9,1

Câu 17: Một máy biến thế 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 của cuộn sơ cấp là r1 ≈ 0 và cuộn thứ cấp r2 ≈

2Ω Mạch từ khép kín; bỏ qua hao phí do dòng Fuco và bức xạ Khi hai đầu cuộn thứ cấp mắc với điện trở R

= 20Ω thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp bằng bao nhiêu?

Giải: Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở: U2 = U1/10 = 22V =E2

Cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp khi nối với điên trở R: I2 = E2/(R +r2) = 1A

Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp U’ 2 = I 2 R = 20V Chọn đáp án C

Câu 18: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị

không đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là 100V.Ở cuộn sơ cấp ,khi

ta giảm bớt đo n vòng dây thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U;nếu

tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là

U/2.Gía trị của U là:

Giải: Gọi điên áp hiệu dụng đặt vào cuộn sơ cấp là U1, số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là N1 và N2

Ta có:

2

1 1

00

`

1 N

N U

= (1)

2

1 1

N

n N U

U = −

(2)

2

1 1 2

N

n N U

U = +

(3)

Lấy (1) : (2) ->

n N

N U

−

=

1

1 00

`

1 (4) Lấy (1) : (3) -> N n

N U

+

=

1

1 00

`

2 (5) Lấy (4) : (5) -> N n N N n

n N

n N

3 2

2 00

` 1

200

1 1

1 1

1 ⇒ + = − ⇒ =

− +

=

(4) -> U = 100 150

1

1 =

−n N

N

(V) Chọn đáp án A

B.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM

CHỦ ĐỀ1: MÁY BIẾN ÁP

Câu 1:Mộtmáybiến áp có số vòngdâycủacuộn sơcấp là3000 vòng, cuộn thứcấp là500

vòng, máybiếnáp được mắcvàomạngđiện xoay chiềucó tần số50 Hz, khiđó cườngđộ dòngđiện hiệudụngchạyquacuộnthứcấp là12A thìcườngđộ dòngđiện hiệu dụngchạyquacuộn sơcấp sẽlà

Câu 2: Một động cơ có công suất 400W và hệ số công suất 0,8 được mắc vào hai đầu

cuộn thứ cấp của một máy hạ thế có tỉ số giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng k

= 5 Mất mát năng lượng trong máy biến áp không đáng kể Khi động cơ hoạt động bình thường thì cường độ hiệu dụng qua động cơ bằng 10A Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn sơ cấp là:

Câu 3 (ĐH – 2007): Một máy biến thế có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây được mắc vào mạng

điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng 220 V Khi đó hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 484 V Bỏ qua mọi hao phí của máy biến thế Số vòng dây của cuộn thứ cấp là

A 2500 B 1100 C 2000 D 2200

Câu 4 (CĐ2008):Mộtmáybiếnthếdùnglàmmáygiảmthế(hạthế)gồmcuộndây100vòngvàcuộnd

ây500vòng.Bỏquamọihaophícủamáybiếnthế.Khinốihaiđầucuộnsơcấpvớihiệuđiệnthế u = 100√2sin100πt(V) thì hiệuđiện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp bằng

Câu 5: Một máy tăng thế lý tưởng có tỉ số vòng dây giữa các cuộn sơ cấp N1 và thứ cấp

N2 là 3 Biết cường độ dòng điện trong cuộn sơ cấp và hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn sơ cấp lần lượt là I1 = 6 A và U1 = 120 V Cường độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn thứ cấp và hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp lần lượt là

A 2 A và 360 V B 18 V và 360 V C 2 A và 40 V D 18 A và 40 V.

Câu 6: Máy biến thế lý tưởng gồm cuộn sơ cấp có 960 vòng, cuộn thứ cấp có 120 vòng

nối với tải tiêu thụ Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế hiệu dụng 200V thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn thứ cấp là 2A Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp và cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp lần lượt có giá trị nào sau đây?

A 25 V ; 16A B 25V ; 0,25A C 1600 V ; 0,25A D 1600V ; 8A.

Câu 7: Một máy biến thế có tỉ số vòng n1/n2 = 5, hiệu suất 96 % nhận một công suất 10(kW) ở cuộn sơ cấp và hiệu thế ở hai đầu sơ cấp là 1(kV), hệ số công suất của mạch thứ cấp là 0,8, thì cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp là:

Câu 8: Cuộn sơ cấp của máy biến áp mắc qua ampe kế vào điện áp xoay chiều có giá trị

hiệu dụng 100V thì ampe kế chỉ 0.0125A Biết cuộn thứ cấp mắc vào mạch gồm một cuộn dây không thuần cảm có r= 1 Ω, độ tự cảm L và một điện trở R=9 Ω mắc nối tiếp Tỉ số giữa vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp bằng 20 Bỏ qua hao phí Độ lệch pha giữa

cường độ dòng điện và điện áp ở cuộn thứ cấp là