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 máy biến áp truyền tải điện Sở giáo dục đào tạo Vĩnh Phúc Trường THPT ………… CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG ÔN THI THPT QUỐC GIA MƠN VẬT LÍ CHUN ĐỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỂN TẢI ĐIỆN NĂNG TÁC GIẢ: ĐỖ THANH HẢI CHỨC VỤ: GIÁO VIÊN ĐƠN VỊ CƠNG TÁC: TRƯỜNG THPT BÌNH XUN ĐỐI TƯỢNG HS BỒI DƯỠNG: HS LỚP 12 DỰ KIẾN SỐ TIẾT BỒI DƯỠNG : ………… Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG - MÁY BIẾN ÁP I LỜI MỞ ĐẦU Máy biến áp hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến đổi điện áp dòng điện xoay chiều Các dây quấn mạch từ đứng n q trình biến đổi từ trường để sinh suất điện động cảm ứng dây quấn thực phương pháp điện Mặt khác máy biến áp có vai trò quan trọng kinh tế quốc dân, công nghiệp , nông nghiệp, giao thông vận tải… Máy biến áp sử dụng quan trọng việc truyền tải điện xa, ngồi có máy biến có cơng suất nhỏ ( ổn áp) dùng để ổn định điện sinh hoạt Từ vai trò thực tiễn quan trọng máy biến áp, phạm vi kiến thức nhỏ chương trình vật lý lớp 12 máy biến áp truyền tải điện hơm tơi xin trình bày số lý thuyết tập vấn đề MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Trong nội dung chun đề có thiếu sót mong đóng góp thấy 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 cos ϕ công suất cần truyền đi, U điện áp nơi truyền đi, I cường độ dòng điện dây dẫn truyền tải, cos ϕ hệ số công suất P P2 R ∆ P = I R = R = = I 2R Cơng suất hao phí ∆P dạng tỏa nhiệt: ÷ U cos ϕ ( U cos ϕ ) (Công suất tỏa nhiệt cơng suất hao phí đường dây) l S Trong đó: +Điện trở dây dẫn R = ρ ( Ω ) + ρ ( Ω.m ) điện trở suất dây dẫn + l ( m ) chiều dài dây + S ( m ) tiết diện dây dẫn P Phần cơng suất có ích truyền tới nơi tiêu thụ là: PCo = P − ∆P = P − ÷ R U cos ϕ P P P − ∆P ∆P = 1− Hiệu suất trình truyền tải là: H = Co = = - U cos ϕ R P P P Cách làm giảm hao phí Phương án 1: giảm R Phương án 2: tăng U 2.MÁY BIẾN ÁP a.Khái niệm Hình Là thiết bị có khả biến đổi điện áp (xoay chiều) không làm thay đổi tần1 số b.Cấu tạo Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện Gồm có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp có N1 vòng cuộn thứ cấp có N vòng Lõi biến áp gồm nhiều sắt mỏng ghép cách điện với để tránh dòng Fu-cơ tăng cường từ thơng qua mạch Số vòng dây hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ máy mà N1 > N 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 c.Nguyên tắc hoạt động Hình Nguyên tắc hoạt động máy biến áp dựa vào tượng cảm ứng điện từ 3.CÁC CÔNG THỨC THƯỜNG DÙNG ĐỂ GIẢI TOÁN E1 = U1 E2 = U Cuộn dây cuộn sơ cấp thứ cấp cảm H = 100% (Bỏ qua hao phí dòng Fucơ), ( cos ϕ = 1) ⇒ U1 I N1 = = U I1 N N1 U L1 = N U2 r Cuộn dây cuộn sơ cấp có điên trở U = U + U L1 r1 Cuộn dây cuộn sơ cấp có điên trở r1 cuộn thứ cấp có điên trở r2 mạch ngồi có điên trở R N1 I = = k N2 I1 U1 r kr = + k + U2 kR R U L1 U L2 = E1 I N1 U N1 = = = (Không áp dụng công thức ) E2 I1 N U2 N2 P U I cos ϕ 2 2 Hiệu suất: H = P 100% = U I cos ϕ ×100% 1 1 CHÚ Ý: MÁY TĂNG THẾ U 1A , I1A Sơ cấp cấp U A = U 1B + I R Độ giảm áp: ∆U = I R U 2A , I Thứ cấp Đường dây R MÁY HẠ THẾ Nơi tiêu thụ Sơ cấp Sơ đồ truyền tải điện Tải tiêu thụ U,I Thứ Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện • 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 220 ( V ) ) độ giảm điện áp : ∆U = IR = U A − U1B , với U A điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp máy tăng áp A, 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 Một số toán máy biến áp truyền tải điện A.BÀI TOÁN TỰ LUẬN Câu Một người định biến từ hiệu điên U = 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/Vơn Người hồn toàn cuộn thứ cấp lại ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo U = 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 N 110 = = ⇒ N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110.1,2 = 132 vòng Ta có 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 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất vòng dây N − 2n e1 E1 U N − 2n 110 = = = ⇒ = e2 = N2e0 Do N2 e2 E U N2 264 Câu 2: Một người định quấn máy hạ áp từ điện áp U = 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 Vơn/vòng Người quấn hồn tồn cuộn thứ cấp lại quấn ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy với điện áp U = 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 N 220 = = ⇒ N1 = 2N2 (1) Với N1 = 220 /1,25 = 176 vòng Ta có N 110 N − 2n 220 N − 2n 220 = ⇒ = N1 Gọi n số vòng dây bị ngược Khi ta có N2 121 121 (2) > N − 2n 110 = > 121(N1 – 2n) = 110N1 > n = vòng Chọn đáp án B N1 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 U = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n = 25 vòng, I3 = 1,2A.Hiệu suất máy biến áp 100% 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: Gọi dòng điện cuộn sơ cấp I1 U n3 = Hiệu điện hiệu dụng cuộn thứ cấp thứ U3 Ta có U1 n1 Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện n3U1 25.220 25 = = n1 1320 66 Hiệu suất máy biến áp 100% nên ta có : U1I1 = U2I2 + U3I3 U I + U 3I3 I1 = 2 = 0, 045( A) U1 Chọn đáp án B Từ tính U3 = Câu Cần tăng hiêụ điên cực máy phát điện lên lần để công suất hao phí giảm 100 lần, coi cơng suất truyền đến tải tiêu thu không đổi Biết cosϕ =1 va chưa tăng thi độ giảm điện đường dây = 15% hiệu hai cực máy phát Bài giải: Gọi P công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Cơng suất hao phí chưa tăng điện áp R R ∆P1 = P1 Với P1 = P + ∆P1 ; P1 = I1.U1 ∆P2 = P2 Với P2 = P + ∆P2 U1 U2 P1 R = 0,15U1 Độ giảm điện đường dây chưa tăng điện áp ∆U = I1R = 0,15U1 ⇔ U1 R 0,15 = U1 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 R 0,15 Mặt khác ∆P1 = 0,15P1 ∆P1 = P1 = P1 = 0,15P1 U1 P1 U2 P P − 0,99∆P1 P − 0,99.0,15P1 = 10 = 10 = 10 = 8,515 Vậy U2 = 8,515 U1 Do đó: U1 P1 P1 P1 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 ρ = 2,5.10-8 Ωm, 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: A 90,14% B 94,14% C 92,28% D 99,14% P − ∆P ∆P = 1− P P −8 R ∆P Pρ 2l 5.10 2,5.10 2.10 = = = 7,716.10 − ∆P = P2 -> −4 (U cos ϕ ) P S (U cos ϕ ) 0,4.10 10 0,81 H = 1-0,0772 = 0,9228 = 92,28% Chọn đáp án C Giải: Gọi ∆P cơng suất hao phí đường dây Hiệu suất H = Câu Một máy phát điện gồm n tổ máy có 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) H n + H −1 A H ' = B H’ = H C H ' = D H’ = nH n n R nP − ∆P ∆P ∆P = 1− = n(1 − H ) (1) ∆P = n2 P2 Giải: Hiệu suất: H = -> (2) (U cos ϕ ) nP nP P R P − ∆P ' ∆P ' ∆P ' =1− = − H ' (3) ∆P’ = P2 H’ = > (4) (U cos ϕ ) P P P ∆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 Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện 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 100 vòng 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 Đáp số: H ' = − GIẢI : 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 e1 E1 E U 80 80 150.5 = = ⇒ = = ⇒ U2 = = 9,375V Chọn đáp án e2 = N2e0 = 150e0 > e2 E 150 E U 150 80 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 thuwsb cấp N2 = 2N1 Tổng số vòng dây máy biến 3N1 N1 U Theo ta có: = > 1,92N1 = 2N1 – 80 > N1 = 1000 vòng 1,92U N − 80 Do Tổng số vòng dây quấn máy biến 3000 vòng Đáp án C 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 U N Theo ta có = = 1,5 > N1 = 1,5N N1 N U 11 N U 22 N = = -> N2 = 2N Để hai tỉ số ta U N phải tăng N1 giảm N2 N2 N N + 50 N − 50 Do = > N1+50 = N2 – 50 N N -> 1,5N + 50 = 2N - 50 -> N = 200 vòng Chọn đáp án A Câu 10.Bằng đường dây truyền tải pha điện từ nhà máy phát điện truyền đến nơi tiêu thụ khu chung cư Người ta thấy tăng hiệu điện 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 băng sợi siêu dẫn để tải điện số hộ dân co đủ điện tiêu thụ bao nhiêu.Công suất nơi phát không đổi A.100 B.110 C.160 D.175 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 dùng dây siêu dẫn Công suất hao phí đường dây : ∆P = P2 R/U2 Theo ta có P = 80P0 + P2R/U2 (1) Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện P = 95P0 + P2R/4U2 (2) P = nP0 (3) Nhân (2) với trừ (1) 3P = 300P0 -> P = 100P0 -> n = 100 Chọn đáp án A (4) 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 truyền đến nơi tiêu thụ khơng 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 Gọi P1, P2, U1,U2 công suất hiệu điện nguồn trường hợp Vì hiệu suất trường hợp 60% 90% mà công suất nơi tiêu thụ khơng đổi nên ta có P ⇒ = = P2 (1) P = 0,6P = 0,9 P Hiệu suất : H1 = 1- H2 = 1− P1 P R = 60% = 0,6 ⇒ 12 R = 0, (2) U1 U1 P2 P R = 90% ⇒ 22 R = 0,1 (3) U2 U2 Lấy (2) chia (3 ) ta : P1 U 22 = (4) P2 U12 Thay (1) vào (4) ta : U = 4.PU 4.2.2202 = ≈ 359, 26(V) P1 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 Ω 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 Ω B tăng thêm 12 Ω C giảm 12 Ω D tăng thêm 20 Ω 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 = 70Ω I1 = 0,75A, P1 = 0,928P = 111,36W P1 = I12R0 (1) > R0 = P1/I12 ≈ 198Ω (2) U U 220 = I1 = Z = 2 ( R0 + R1 ) + ( Z L − Z C ) 268 + ( Z L − Z C ) (ZL – ZC )2 = (220/0,75)2 – 2682 > | ZL – ZC | ≈ 119Ω (3) U U U R0 = Ta có P = I R0 (4) Với I = Z (5) P = ( R0 + R ) + ( Z L − Z C ) ( R0 + R ) + ( Z L − Z C ) -> 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 pha, điện từ nhà máy phát điện nhỏ đưa đến mộtkhu tái định cư Các kỹ sư tính tốn 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 Suy Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện A 164 hộ dân B 324 hộ dân C 252 hộ dân D 180 hộ dân 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 Cơng 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 Từ (4) (5) ta có n = 164 Chọn đáp án A (5) 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 khơng bị ngồi 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 U 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 ∆Φ cuộn cuộn độ biến thiên từ thơng ∆t qua vòng dây cuộn sơ cấp U2 U ∆Φ' ∆Φ = độ biến thiên từ thơng qua vòng ∆t ∆t dây cuộn thứ cấp ∆Φ ∆Φ' ∆Φ = N2 Khi cuộn cuộn sơ cấp: e1 = N1 e2 = N2 ∆t ∆t ∆t e2 E1 N1 U ∆Φ =2 = -> = (1) Khi cuộn cuộn sơ cấp: e' = N2 e'1 = N1 e2 E N2 U2 ∆t ∆Φ' ∆Φ = N2 ∆t ∆t e' E '1 N U' U = = 2 = = (2) nhân vế (1) (2) Ta U’1 = U1/4 = 60V Chọn đáp án -> e' E ' N U '1 U '1 A ( Nếu MBA có n lõi thép cuộn sơ cấp thứ cấp quấn n lõi từ thông cuộn sơ cấp chia cho ( n – 1) lõi lại Từ thơng qua cuộn sơ cấp φ từ thơng qua cuộn thứ cấp U1 φ Nên hiệu điện cuộn sơ cấp thứ cấp U1, U2 có hệ thức liên hệ : n − = N1 ) n −1 U2 N2 Câu 15: Điên tiêu thụ trạm phát điện truyền 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% 480kW h Giải: Cơng suất hao phí ∆P = = 20 kW 24.h P − ∆P 200 − 20 Hiệu suất trình tải điện H = = = 0,90 = 90% Chọn đáp án C P 200 Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện Câu 16: Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn không dùng máy hạ Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng 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 Cơng suất hao phí chưa tăng điện áp tăng điện áp ∆P1 = P1 R U12 Với P1 = P + ∆P1 ; P1 = I1.U1 ∆P2 = P2 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 ∆U = I1R = U1 U2 U1 >R = = 11I 11P1 11 ∆P1 P12 U 22 U P = 2 = 100 ⇒ = 10 ; P1 = P + ∆P1 ∆P2 P2 U1 U1 P1 P2 = P + ∆P2 = P + 0,01∆P1 = P + ∆P1 - 0,99∆P1 = P1 – 0,99∆P1 U 12 R Mặt khác ∆P1 = P1 = 11P1 P1 Do đó: P1 = U1 11 U1 P P1 − 0,99 P2 U2 P1 − 0,99∆P1 11 = 9,1 Vậy U2 = 9,1 U1 Chọn đáp án A: 9,1 = 10 = 10 = 10 U1 P1 P1 P1 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 Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuôn thứ cấp U’2 = I2R = 20V Chọn đáp án C Câu 18: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa máy biến áp lí tượng điện áp xoay chiều có giá trị khơng đổi hiệu điện hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở 100V.Ở cuộn sơ cấp ,khi ta giảm bớt đo 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 U1 N U N1 − n 2U N + n = (1) = = Ta có: (2) (3) 1`00 N U N2 U N2 U N1 N1 = (4) Lấy (1) : (3) > 1`00 N − n 2`00 N + n 200 N + n = ⇒ N + n = N − ⇒ N = 3n Lấy (4) : (5) > 1`00 N − n Lấy (1) : (2) > U = (5) Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện (4) > U = 100 N1 = 150 (V) Chọn đáp án A N1 − n 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 mắcvàomạngđiện xoay chiềucó tần số50 Hz, khiđó cườngđộ dòngđiện hiệudụngchạyquacuộnthứcấp là12A thìcườngđộ dòngđiện hiệu dụngchạyquacuộn sơcấp sẽlà A 20 A B 7,2A C 72A D A Câu 2: Một động có cơng suất 400W hệ số công suất 0,8 mắc vào hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ có tỉ số số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp k = Mất mát lượng máy biến áp không đáng kể Khi động hoạt động bình thường cường độ hiệu dụng qua động 10A Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp là: A 250V B 300V C 125V D 200V Câu 3(ĐH – 2007): Một máy biến có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện hiệu dụng 220 V Khi hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 484 V Bỏ qua hao phí máy biến Số vòng dây cuộn thứ cấp A 2500 B 1100 C 2000 D 2200 Câu4(CĐ2008):Mộtmáybiếnthếdùnglàmmáygiảmthế(hạthế)gồmcuộndây100vòngvàcuộnd ây500vòng.Bỏquamọihaophícủamáybiếnthế.Khinốihaiđầucuộnsơcấpvớihiệuđiệnthế u = 100√2sin100πt(V) hiệuđiện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp A 10 V B 20 V C 50 V D 500 V Câu 5: Một máy tăng lý tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp N thứ cấp N2 Biết cường độ dòng điện cuộn sơ cấp hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp I1 = A U1 = 120 V Cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp A A 360 V B 18 V 360 V C A 40 V D 18 A 40 V Câu 6: Máy biến 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 hiệu dụng 200V cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn thứ cấp 2A Hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp có giá trị sau đây? A 25 V ; 16A B 25V ; 0,25A C 1600 V ; 0,25A D 1600V ; 8A Câu 7: Một máy biến có tỉ số vòng n1/n2 = 5, hiệu suất 96% nhận công suất 10(kW) cuộn sơ cấp hiệu hai đầu sơ cấp 1(kV), hệ số cơng suất mạch thứ cấp 0,8, cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp là: A 30(A) B 40(A) C 50(A) D 60(A) Câu 8: Cuộn sơ cấp máy biến áp mắc qua ampe kế vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100V ampe kế 0.0125A Biết cuộn thứ cấp mắc vào mạch gồm cuộn dây không cảm có r= Ω, độ tự cảm L điện trở R=9 Ω mắc nối tiếp Tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp 20 Bỏ qua hao phí Độ lệch pha cường độ dòng điện điện áp cuộn thứ cấp Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện A π/4 B -π/4 C π/2 D π/3 Câu 9: Mắc cuộn thứ máy biến áp vào nguồn điện xoay chiều u = U cos100π t điện áp hiệu dụng cuộn thứ hai để hở 20 V Mắc cuộn thứ hai vào nguồn điện xoay chiều điện áp hiệu dụng cuộn thứ để hở 7,2 V Bỏ qua điện trở cuộn dây máy biến áp Điện áp hiệu dụng nguồn điện A 144 V B 12 V C 5,2 V D 13,6 V Câu 10 tự cảm L = 0,1/ π(H) điện trở r = 10 Ω Nối cuộn sơ cấp với nguồn có f = 50 Hz hiệu điện hiệu dụng U Cho từ thơng khơng bị thất ngồi lõi Tính hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp để hở A 2U B U C U/2 D U Câu 11: Cuộn sơ cấp máy biến có N 1= 1000 vòng, cuộn thứ cấp có N 2=2000 vòng Hiệu điện hiệu dụng cuộn sơ cấp U 1= 110 V cuộn thứ cấp để hở U2= 216 V Tỷ số điện trở cảm kháng cuộn sơ cấp là: A 0,15 B 0,19 C 0,1 D 1,2 Câu 12: Một người định quấn máy hạ áp từ điện áp U = 220V xuống U2 =110V với lõi không phân nhánh, xem máy biến áp lí tưởng, máy làm việc suất điện động hiệu dụng xuất vòng dây 1,25 Vơn/vòng Người quấn hồn tồn 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 121V Số vòng dây bị quấn ngược là: A 16 vòng B 20 vòng C 10 vòng D vòng Câu 13: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp lí tưởng điện áp xoay chiều có giá trị khơng đổi điện áp hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở 100V Ở cuộn sơ cấp, ta giảm bớt n vòng dây điện áp hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở U; tăng n vòng dây cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở ½ U Giá trị U là: A 150V B 100V C 173V D 200V Câu 14(ĐH - 2011): Một học sinh quấn máy biến áp với dự định số vòng dây cuộn sơ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn thứ cấp Do sơ suất 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 sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dung không đổi, dùng vôn kế xác định tỉ số điện áp cuộn thứ cấp để hở cuộn sơ cấp 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 60 vòng dây B 84 vòng dây C 100 vòng dây D 40 vòng dây Câu 15: 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 U = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ có n3 = 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 Câu 16(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 M với hai đầu cuộn thứ cấp M1 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 Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện CHỦ ĐỀ2: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Câu 1: Một đường dây có điện trở 4Ω dẫn dòng điện xoay chiều pha từ nơi sản xuất đến nơi tiêu dùng Hiệu điện hiệu dụng nguồn điện lúc phát U = 10kV, công suất điện 400kW Hệ số công suất mạch điện cosφ = 0,8 Có phần trăm cơng suất bị mát đường dây tỏa nhiệt? A 1,6% B 2,5% C 6,4% D 10% Câu 2: Điện trạm điện truyền hiệu điện 2kV, hiệu suất trình truyền tải H = 80% Muốn hiệu suất trình truyền tải tăng đến H2 = 95% ta phải A tăng điện áp lên đến 4kV B tăng điện áp lên đến 8kV C giảm điện áp xuống 1kV D giảm điện áp xuống 0,5kV Câu 3: Ở đầu đường dây tải điện người ta truyền công suất điện 36MW với điện áp 220kV Điện trở tổng cộng đường dây tải điện 20Ω Coi cường độ dòng điện điện áp biến đổi pha.Cơng suất hao phí đường dây tải điện có giá trị xấp xỉ A.1,07MW B 1,61MW C 0,54MW D 3,22MW Câu 4: Người ta truyền tải điện xoay chiều pha từ trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 10km Dây dẫn làm kim loại có điện trở suất 2,5.10 -8 Ω.m, tiết diện 0,4cm2, hệ số công suất mạch điện 0,9 Điện áp công suất truyền trạm phát điện 10kV 500kW Hiệu suất truyền tải điện là: A 93,75% B 96,14% C 92,28% D 96,88% Câu 5: Điện trạm phát điện truyền hiệu điện kV công suất 200 k W Hiệu số công tơ điện trạm phát nơi thu sau ngày đêm chênh lệch thêm 480 kWh Hiệu suất trình truyền tải điện A H = 95 % B H = 80 % C H = 90 % D H = 85 % Câu 6: Một đường dây tải điện xoay chiều pha đến nơi tiêu thụ xa 3km Giả thiết dây dẫn làm nhơm có điện trở suất ρ = 2,5.10-8 Ω.m có tiết diện 0,5cm2 Điện áp công suất truyền trạm phát điện U = 6kV, P = 540kW Hệ số công suất mạch điện 0,9 Hãy tìm hiệu suất truyền tải điện A 88,4% B 94,4% C 84,4% D 98,4% Câu7: Người ta cần truyền dòng điện xoay chiều pha từ địa điểm A đến địa điểm B cách 50km, công suất cần truyền 22MW điện áp A 110kV, dây dẫn tiết diện tròn có điện trở suất 1,7.10-8 Ω.m tổn hao đường dây không vượt q 10% cơng suất ban đầu Đường kính dây dẫn không nhỏ A 6,27mm B 8,87mm C 4,44mm D 3,14mm Câu 8(ĐH - 2012):Điện từ trạm phát điện đưa đến khu tái định cư đường dây truyền tải pha Cho biết, điện áp đầu truyền tăng từ U lên 2U số hộ dân trạm cung cấp đủ điện tăng từ 120 lên 144 Cho chi tính đến hao phí đường dây, cơng suất tiêu thụ điện hộ dân nhau, công suất trạm phát không đổi hệ số công suất trường hợp Nếu điện áp truyền 4U trạm phát huy cung cấp đủ điện cho A 168 hộ dân B 150 hộ dân C 504 hộ dân D 192 hộ dân Câu 9(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 85,8% B 87,7% C 89,2% D 92,8% Trang .. .Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG - MÁY BIẾN ÁP I LỜI MỞ ĐẦU Máy biến áp hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến đổi điện áp dòng điện xoay chiều... R MÁY HẠ THẾ Nơi tiêu thụ Sơ cấp Sơ đồ truyền tải điện Tải tiêu thụ U,I Thứ Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện • Sơ đồ truyền tải điện từ A đến B : Tại A sử dụng máy tăng áp để tăng điện. .. C D Trang Chuyên đề máy biến áp truyền tải điện CHỦ ĐỀ 2: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Câu 1: Một đường dây có điện trở 4Ω dẫn dòng điện xoay chiều pha từ nơi sản xuất đến nơi tiêu dùng Hiệu điện hiệu