Khai thác bài tập nâng cao về máy biến áp

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT YÊN LẠC =====***===== BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: Khai thác tập nâng cao máy biến áp Tác giả sáng kiến: Môn: Trường THPT: Lê Quốc Hưng Vật lý Yên Lạc Vĩnh phúc, năm 2020 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐƠN ĐỀ NGHỊ CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN CẤP CƠ SỞ Kính gửi: Hội đồng Sáng kiến cấp sở Tên là: Lê Quốc Hưng Chức vụ (nếu có): Giáo viên trường THPT Yên Lạc Đơn vị/địa phương: huyện Yên Lạc – tỉnh Vĩnh Phúc Điện thoại: 0985.437.373 Tôi làm đơn trân trọng đề nghị Hội đồng Sáng kiến cấp sở xem xét công nhận sáng kiến cấp sở cho sáng kiến Hội đồng Sáng kiến sở công nhận sau đây: Tên sáng kiến: “Khai thác tập nâng cao máy biến áp ” Tôi xin cam đoan thông tin nêu đơn trung thực, thật, không xâm phạm quyền sở hữu trí tuệ người khác hồn tồn chịu trách nhiệm thơng tin nêu đơn Xác nhận Thủ trưởng đơn vị (Ký tên, đóng dấu) Yên Lạc, ngày 10 tháng 02 năm 2020 Người nộp đơn (Ký tên, ghi rõ họ tên) Lê Quốc Hưng BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Lời giới thiệu Các tập máy biến áp chương trình vật lí lớp 12 đa dạng phong phú, bên cạnh dạng tập có nhiều dạng tập nâng cao Việc giải tập nâng cao thách thức không nhỏ em học sinh muốn đạt điểm cao kỳ thi THPT Quốc gia Hơn thị trường sách tham khảo nguồn khác có số tài liệu đề cập đến vấn đề này, nhiên tơi nhận thấy đa số trình bày vấn đề sơ sài ngược lại phân loại vụn vặt, thiếu tính tổng qt, cách giải phức tạp,… Những hạn chế khiến em học sinh hoang mang đọc tài liệu, dẫn đến ngại chí sợ làm tập nâng cao máy biến áp Để em học sinh có tài liệu ôn tập tốt hình thành kỹ giải nhanh dạng tập này, góp phần giúp em đạt kết cao kỳ thi THPT Quốc gia, chọn nghiên nghiên cứu chuyên đề: “Khai thác tập nâng cao máy biến áp ” Tên sáng kiến: “Khai thác tập nâng cao máy biến áp ” Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Sáng kiến nghiên cứu vấn đề tương đối khó, đề cập đến dạng tập nâng cao thường gặp đề thi THPT Quốc gia Phạm vi nghiên cứu: - Lý thuyết máy biến áp nằm chương trình vật lí 12 - Phân loại cách khoa học dạng tập nâng cao máy biến áp, có kèm theo hướng dẫn giải ví dụ minh họa cách ngắn gọn nhất, tổng quát nhất, dần hình thành kỹ giải nhanh dạng tập Phạm vi áp dụng: tất trường THPT nước Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử: Ngày 20 tháng 12 năm 2019 Mô tả chất sáng kiến: THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ CỦA SÁNG KIẾN - Thứ nhất, tập máy biến áp chương trình vật lí lớp 12 đa dạng phong phú, bên cạnh dạng tập có nhiều dạng tập nâng cao, việc giải tập nâng cao thách thức không nhỏ em học sinh muốn đạt điểm cao kỳ thi THPT Quốc gia - Thứ hai, thị trường sách tham khảo nguồn khác có số tài liệu đề cập đến vấn đề này, nhiên nhận thấy đa số trình bày vấn đề sơ sài ngược lại phân loại vụn vặt, thiếu tính tổng quát, cách giải phức tạp,… Những hạn chế khiến em học sinh hoang mang đọc tài liệu, dẫn đến ngại chí sợ làm tập nâng cao máy biến áp, điều ảnh hưởng trực tiếp đến kết thi THPT Quốc gia em VẤN ĐỀ CẢI TIẾN - Phân loại cách khoa học dạng tập nâng cao máy biến áp, có kèm theo hướng dẫn giải ví dụ minh họa cách ngắn gọn nhất, tổng quát - Xây dựng hệ thống tập trắc nghiệm nâng cao, phong phú máy biến áp cho học sinh tự luyện - Hình thành kỹ giải nhanh dạng tập máy biến áp NỘI DUNG SÁNG KIẾN I Cơ sở lí thuyết Máy biến áp a) Định nghĩa: Là thiết bị dùng để biến đổi điện áp dòng điện xoay chiều Chú ý: - Máy biến áp không làm thay đổi giá trị tần số dòng điện xoay chiều - Máy biến áp khơng biến đổi điện áp dòng điện chiều b) Cấu tạo gồm hai phần: Phần 1: Lõi thép: Được ghép từ sắt non - silic mỏng song song cách điện với (Để chống lại dòng Phuco) Phần 2: Cuộn dây: Gồm hai cuộn cuộn sơ cấp thứ cấp: Cuộn sơ cấp(N1): - Gồm N1 vòng dây quấn quanh lõi thép - Cuộn sơ cấp nối với nguồn điện Cuộn thứ cấp(N2): - Gồm N2 vòng dây quấn quanh lõi thép - Lấy điện tải tiêu thụ c) Nguyên tắc hoạt động: - Dựa tượng cảm ứng điện từ - Dòng điện biến thiên cuộn sơ cấp dẫn đến thông biến thiên lõi thép, kết làm xuất dòng điện cảm ứng cuộn thứ cấp d) Công thức máy biến áp: Coi hệ số công suất mạch sơ cấp mạch thứ cấp * Máy biến áp lý tưởng (Bỏ qua hao phí máy biến áp) U1 N1 I = = U N I1 * Máy biến áp khơng lý tưởng (có hiệu suất H < 1) U1 N1 N = I = H.I1 U2 N2 N2 N2 - Nếu N > ⇒ máy tăng áp N2 - Nếu N < ⇒ máy hạ áp Truyền điện xa a) Tại phải truyền tải điện Nguồn điện sản xuất tập trung nhà máy điện như: nhiệt điện, thủy điện, điện hạt nhân,… việc tiêu thụ điện lại rộng khắp quốc gia, tập trung khu dân cư, nhà máy, từ thành thị đến nông thôn cần điện Cần đường truyền tải điện để chia sẻ vùng, phân phối lại điện năng, xuất nhập điện năng, Vì truyền tải điện nhu cầu thực tế vô quan trọng b) Sơ đồ truyền tải điện Nơi cung cấp Đường dây truyền tải Nơi tiêu thụ Máy hạ áp Máy tăng áp Sơ đồ truyền tải điện từ A đến B Tại A sử dụng máy tăng áp để tăng điện áp từ U 1A lên U2A Đến B sử dụng máy hạ áp để làm giảm điện áp áp từ U 1B xuống U2B phù hợp với nơi tiêu thụ Z hệ thống tải tiêu thụ điện (có thể mạch điện cụ thể khu dân cư) c) Bài toán truyền điện Tùy theo kiện toán mà ta quan tâm đến tính tốn nơi cung cấp, nơi tiêu thụ hay đường dây truyền tải * Một số tính tốn nơi cung cấp: + Cơng suất cuộn sơ cấp máy biến áp nơi cung cấp: PA=U1AI1AcosϕA Với: cosϕA hệ số cơng suất tính từ hai đầu đường dây tải + Công suất truyền từ hai đầu dây tải P0 = H.PA Với: H hiệu suất máy tăng áp + Quan hệ điện áp đưa vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng áp ( hai đầu đường dây tải) U1A N = U 2A N * Một số tính tốn đường dây truyền tải: - Cơng thức xác định hao phí truyền tải: ∆P = R.I2 = Trong đó: P02 R U cos ϕ + P0 công suất truyền tải (cung cấp) +R= ρl điện trở đường dây, l = 2d với d quãng đường từ nơi S cung cấp đến nơi nhận + U hiệu điện truyền tải + cosϕ hệ số công suất đường truyền - Giải pháp làm giảm hao phí khả thi tăng hiệu điện máy biến áp trước truyền tải: U tăng n lần hao phí giảm n2 ℓần - Công thức xác định độ giảm đường dây tải điện: ∆U = I.R * Một số tính tốn nơi tiêu thụ: - Dùng máy hạ xuống hiệu điện cần dùng U 2B N = U1B N1 - Công suất nơi tiêu thụ PB=U2BI 2BcosϕB Với cosϕB hệ số công suất tải tiêu thụ * Một số tính tốn khác: - Ta ln có : CS cung cấp = CS nơi nhận + CS hao phí : P0 = P + ∆P - Công thức xác định hiệu suất truyền tải điện: H= P0 − ∆P PR RI ∆U =1− =1− =1− 2 P0 P0 U cos ϕ U cos ϕ - Liên hệ hiệu điện hai đầu đường dây tải U’, độ giảm ∆U r r r U ' = U + ∆U hiệu điện hai đầu tải tiêu thụ U: II Phân loại tập Bài tập áp dụng công thức máy biến áp Phương pháp chung : - Áp dụng công thức mối quan hệ điện áp, cường độ dòng điện cuộn sơ cấp, thứ cấp với số vòng tương ứng - Áp dụng kỹ tính tốn, biến đổi, khảo sát phù hợp với kiện tốn Ví dụ 1: 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 dụng 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 40 vòng dây B 84 vòng dây C 100 vòng dây D 60 vòng dây Giải: Gọi N1, N2 số vòng ban đầu cuộn sơ cấp thứ cấp  N2  N = 0, 43  N = 1200 1200  ⇒ → ∆N = − 516 = 84 Ta có:   N + 24 = 0, 45  N = 516  N1 Do quấn 24 vòng nên số vòng quấn thêm 84-24 =60 Đáp án D Giải nhanh: Do số vòng cuộn sơ cấp khơng đổi vai trò vòng cuộn thứ cấp ⇒ cần quấn thêm : 24 (0,5 − 0,45) = 60 vòng 0,45 − 0,43 Ví dụ 2: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp M1 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 M2 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 Máy biến áp M1 có tỉ số số vòng dây cuộn sơ cấp số vòng dây cuộn thứ cấp A B 15 C D Giải: Gọi X điện áp hiệu dụng đầu cuộn thứ cấp M1 Ta có: 200 =k X Khi nối cuộn sơ cấp M2 vào thứ cấp M1, ta có: N X = 12 (1) 12,5 N 22 Khi nối cuộn thứ cấp M2 vào thứ cấp M1, ta có: X N 22 = ( 2) 50 N12 Từ (1), (2) suy ra: X = 25(V) ⇒ k = Đáp án C Ví dụ 3: Một học sinh làm thực hành xác định số vòng dây hai máy biến áp lí tưởng A B có duộn dây với số vòng dây (là số nguyên) N1A, N2A, N1B, N2B Biết N2A = kN1A; N2B=2kN1B; k > 1; N1A + N2A + N1B + N2B = 3100 vòng bốn cuộn dây có hai cuộn có số vòng dây N Dùng kết hợp hai máy biến áp tăng điện áp hiệu dụng U thành 18U 2U Số vòng dây N A 600 372 B 900 372 C 900 750 D 750 600 Giải: Ta có: N 2A N1A = k; N 2B N1B = 2k Có khả năng: Khả 1: N2A = N1B = N ⇒ N1A = N N2B = 2kN k ⇒ N1A + N2A + N1B + N2B = 2N + N k + 2kN = 3100 ⇒ (2k2 + 2k + 1)N = 3100k Khi U1A = U ⇒ U2A = kU; U1B = U2A = kU ⇒ U2B = 2kU1B = 2k2U = 18U ⇒ k = ⇒ N = 372 vòng Nếu U2B = 2U ⇒ k = Khả 2: N1A = N2B = N ⇒ N1B = N 2k N2A = kN ⇒ N1A + N2A + N1B + N2B = 2N + N 2k + kN = 3100 ⇒ (2k2 + 4k + 1)N = 3100.2k ⇒ U2B = 2kU1B = 2k2U = 18U ⇒ k = ⇒ N = 600 vòng Đáp án A Ví dụ 4: Một người định quấn máy biến áp để tăng từ điện áp U = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, bỏ qua mát lượng cuộn dây có điện trở nhỏ, với số vòng cuộn ứng với 1,2 vòng/Vơn Người quấn hồn toàn cuộn thứ cấp lại quấn ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy với điện áp nguồn U1 = 110V đầu cuộn thứ cấp đo A 20 U2 = 264 V Số B 11 vòng dây bị quấn C 10 Giải: Gọi số vòng cuộn dây MBA theo yêu cầu N1 N2 10 ngược là: D 22 Nhận xét: Nhiều học sinh không nắm chất toán mắc sai lầm lập luận cơng suất hao phí giảm 100 lần điện áp cần tăng 10 lần chọn đáp án D Ví dụ 4: (Tổng quát) Điện truyền từ trạm phát điện đến tải tiêu thụ đường dây pha Để giảm hao phí dây tải từ H 1% đến H2% cần tăng điện áp truyền tải trạm phát lên lần? Biết công suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi Giải: - Gọi P0 công suất truyền đi, P công suất tiêu thụ - Ta có: P = (1 –H).P0 ∆P RP RP Mà: H = P = U cos ϕ = (1 − H) U cos ϕ - Áp dụng cho trước sau tăng ta dễ thấy: H1 U 22 (1 − H ) U (1 − H1 )H1 = ⇒ 2= H U1 (1 − H1 ) U1 (1 − H )H Ví dụ 5: (Áp dụng) Điện trạm điện truyền hiệu điện 20kV Hiệu suất trình tải điện H1 = 80% Biết công suất truyền tải đến nơi tiêu thụ không đổi Muốn hiệu suất tăng lên đến H = 95% ta phải? A Tăng hiệu điện lên đến 36,7 kV B Tăng hiệu điện lên đến 40 kV C Giảm hiệu điện xuống kV D Giảm hiệu điện xuống 10 kV Giải: Áp dung kết ví dụ ta có: U2 = 20 (1 − 0,8)0,8 ≈ 36,7kV Đáp án A (1 − 0,95)0,95 2.5 Các tập liên quan đến kiện khác Ví dụ 1: (Tổng quát) Một nhà máy phát điện gồm n tổ máy có cơng suất P hoạt động đồng thời Điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến 22 nơi tiêu thụ với hiệu suất truyền tải H Hỏi tổ máy hoạt động bình thường hiệu suất truyền tải H’ bao nhiêu? Coi điện áp nơi truyền không đổi Giải: n P − ∆P RP = 1− n nP U cos 2ϕ - Hiệu suất truyền tải lúc đầu : H =   P − ∆P' RP = 1− P U cos 2ϕ - Hiệu suất truyền tải lúc sau : H' =   Từ (1) (2) ta có : − H = n ⇒ H' = − H' (1) (2) n −1 + H n Ví dụ 2: (Áp dụng) 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% Hỏi tổ máy ngừng hoạt động, tổ máy lại hoạt động bình thường hiệu suất truyền tải bao nhiêu? A 90% B 85% C 75% D 87,5% Giải: Áp dụng ví dụ 1, ta có: H' = − + 0,8 = 0,9 Đáp án A Ví dụ 3: (Tổng quát) Khi thay dây truyền tải điện dây khác chất liệu có đường kính tăng a lần hiệu suất tải điện H Hỏi thay dây truyền tải loại dây chất liệu có đường kính tăng gấp b lần hiệu suất truyền tải điện bao nhiêu? Biết công suất điện áp nơi phát không đổi Giải: - Theo lúc đầu: ∆P1 = (1-H1)P - Lúc cuối: Mặt khác: ∆P1 = ∆P2 = (1-H2)P P2 R1 ; U cos 2ϕ ∆P2 = 23 P2 R2 U 2cos ϕ l ∆P2 R S1 d12 a a a = = = = ( ) suy ∆P2 = ( ) ∆P1 = ( ) (1 − H1 )P Suy ra: ∆P1 R1 ρ l d2 b b b S2 ρ - Vậy hiệu suất : H = P − ∆P2 a = − ( ) (1 − H1 ) P b Ví dụ 4: (Áp dụng) Khi thay dây truyền tải điện dây khác chất liệu có đường kính tăng gấp đơi hiệu suất tải điện 91% Hỏi thay dây truyền tải loại dây chất liệu có đường kính tăng gấp lần hiệu suất truyền tải điện bao nhiêu? Biết công suất điện áp nơi phát không đổi A 94 % B 96% C 92% D 95% Giải: Áp dụng ví dụ 3, ta có hiệu suất truyền tải tăng đường kính lên gấp là: H2 = P − ∆P2 a = − ( ) (1 − H1 ) = − ( ) (1 − 0,91) = 0,96 Đáp án B P b Ví dụ 5: (Tổng quát ) Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn dùng máy hạ có tỉ số vòng dây k Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm công suất hao phí đường dây n lần đảm bảo công suất tiêu thụ không đổi? Biết điện áp tức thời pha hiệu dòng điện tức thời ban đầu độ giảm điện đường dây a lần điện áp tải tiêu thụ coi tải tiêu thụ nối trực tiếp vào hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ áp Giải: - Kết tập dạng tăng điện áp nguồn lên để giảm hao phí cơng U' n+a' suất tiêu thụ khơng đổi khái qt hóa: U = (*) (Trong a’ tỉ n (1 + a ') số độ giảm điện đường dây hiệu điện cuối nguồn) 24 - Mặt khác, theo đề ta có: a tỉ số độ giảm điện đường dây điện áp hai đầu tải tiêu thụ điện áp hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ áp - Gọi U2 hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ áp, U1 hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp máy hạ áp U U 1 - Ta có: U = k → U = k ∆U = a.U = a U1 ∆U a → = k U1 k Thay a’ công thức (*) tỉ số a/k ta có kết cần tìm : U' kn + a = U n (k + a) Ví dụ 6: (Áp dụng) Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn dùng máy hạ có tỉ số vòng dây Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 lần đảm bảo công suất tiêu thụ không đổi? Biết điện áp tức thời pha hiệu dòng điện tức thời ban đầu độ giảm điện đường dây 15% lần điện áp tải tiêu thụ coi tải tiêu thụ nối trực tiếp vào hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ áp A 10 B 7,57 C 8,71 D 9,31 Giải: U' kn + a 2.100 + 0,15 = ≈ 9,31 Đáp án D Áp dụng ví dụ 5, ta có: U = n (k + a) 100(2 + 0,15) Ví dụ 7: Điện truyền từ nhà máy phát điện nhỏ đến khu công nghiệp đường dây truyền tải điện pha Nếu điện áp truyền U khu cơng nghiệp phải lắp máy hạ áp với tỉ số hạ áp 54 để đáp ứng 12 13 nhu cầu điện khu công nghiệp Nếu muốn cung cấp đủ điện cho 25 khu cơng nghiệp điện áp truyền tải phải 2U, cần dùng máy hạ áp có tỉ số nào? Coi hệ số công suất A 114 B 111 C 117 D 108 Giải: Gọi công suất truyền tải nhà máy P, hao phí đường dây tải điện ∆P Khi tăng điện áp lên 2U cơng suất hao phí ∆P/4  P − ∆P = 12 P  ⇒ ∆P = Ta có hệ sau:  ∆P 10  P − = 13 Lại có lúc đầu điện áp U: Lúc sau điện áp 2U: ∆U ∆P 9U = = ⇒ UB = U P 10 10 ∆U ∆P ∆U 39U = ⇒ = ⇒ UB = 2U 4P U 20 20 Gọi điện áp cuộn thứ cấp máy hạ áp U0 9U  N1  N = 54 = 10U (1)  Ta có :  '  N1 = x = 39U (12)  N '2 20U Từ (1) (2) dễ dàng suy x = 117 Đáp án C Ví dụ 8: 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 khơng đổi Điện áp cuộn thứ cấp máy hạ áp A 271 V B 310 V 250 V Giải: 26 C 231 V D - Gọi R0 điện trở đèn, Rđ điện trở cụm đèn, R điện trở dây dẫn, U điện áp cuộn thứ cấp, UR độ giảm dây dẫn - Do tất đèn sáng bình thường mắc song song nên Uđ = 220V - Khi mắc 500 bóng đèn ta có : R đ1 = R0 tất đèn sáng bình 500 thường mắc song song nên Uđ = 220V Mạch coi cụm đèn mắc song song sau mắc nối tiếp với điện trở dây dẫn R U 220 R 500.220 đ1 đ Ta có: R = U = U − 220 ⇒ R = U − 220 R R0 1500 - Khi mắc 1500 bóng ta có: R đ = R đ2 R0 U 'đ 220 = = = (1) Ta có: ' R 1500R U R 3( U − 220) Mặt khác: U 'đ + U 'R = U(2) Từ (1) (2) suy U 'đ = 220 U 3U − 440 - Lập tỉ số công suất hai trường hợp: Suy U = 231V Đáp án C 27 P' U 220 = =( ) = 0,834 P U' 3U − 440 III Bài tập đề nghị Máy biến áp Câu 1: 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 hoàn toàn 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 A B C 12 D 10 Câu 2: 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 Biết cuộn sơ cấp có 10 vòng bị quấn ngược Điện áp thu cuộn thứ cấp A 7,50 V B 9,37 V C 8,33 V D 7,78 V Câu 3: 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 Câu 4: Có hai máy biến áp lý 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 28 A 200 vòng B 100 vòng C 150 vòng D 250 vòng Câu 5:Trong thực hành, học sinh quấn máy biến áp có số vòng dây cuộn sơ cấp gấp bốn lần số vòng dây cuộn thứ cấp Do xảy cố nên cuộn thứ cấp bị thiếu số vòng dây Muốn xác định số vòng bị thiếu để quấn tiếp cho đủ dự kiến ban đầu, học sinh dùng ampe kế đo tỉ số cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp sơ cấp vào cuộn thứ cấp 48 vòng tỉ số 200 Sau học sinh quấn thêm 43 40 Bỏ qua hao phí máy biến áp Để có máy biến áp có số vòng dây dự kiến số vòng học sinh cần quấn thêm tiếp A 120 vòng B 168 vòng C 50 vòng D 60 vòng Câu 6: Một máy biến áp có tỉ số vòng cuộn sơ cấp với cuộn thứ cấp 5, hiệu suất máy 96% Máy nhận công suất 10 kW cuộn sơ cấp hiệu hai đầu sơ cấp 1kV, hệ số công suất mạch thứ cấp 0,8 Cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp A 30 A B 40 A C 50 A D 60 A Câu 7: 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 khơng cảm có r = Ω, độ tự cảm L điện trở R = Ω mắc nối tiếp Tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp 20 Bỏ qua hao phí máy biến áp Độ lệch pha cường độ dòng điện điện áp cuộn thứ cấp A π/4 C π/2 B -π/4 D π/3 Câu 8: Mắc cuộn thứ máy biến áp vào nguồn điện xoay chiều u = U cos100πt 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 29 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 9: 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 Biết điện trở cuộn dây không đáng kể Hỏi mắc vào cuộn hiệu điện U cuộn để hở có hiệu điện bao nhiêu? A 60 V B 30 V C 40 V D 120 V Câu 10: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa máy biến áp lý tưởng 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 ta giảm bớt n vòng dây hiệu điện hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở U; tăng n vòng dây cuộn sơ cấp hiệu điện hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp để hở U Giá trị U A 150V B 200V C 100V D 50V Truyền tải điện Câu 11: Với điều kiện cơng suất đến tải tiêu thụ khơng đổi điện áp hai cực trạm phát điện cần tăng lên lần để giảm công suất hao phí đường dây tải điện 25 lần? Biết chưa tăng điện áp, độ giảm điện áp đường dây tải điện 20% điện áp hai cực trạm phát điện Coi cường độ dòng điện mạch pha với điện áp A 4,04 B 5,00 C 6,25 D 8,01 Câu 12: Điện tải từ nơi phát đến nơi tiêu thụ dây dẫn có điện trở thuần, độ giảm dây 15% điện áp hiệu dụng nơi phát điện Để giảm hao phí đường dây 81 lần mà cơng suất tiêu thụ khơng đổi 30 phải nâng điện áp hiệu dụng nơi phát lên lần ? Coi điện áp nơi tiêu thụ pha với dòng điện A 7.67 B 9,00 C 8.17 D 8,08 Câu 13: Với điều kiện công suất truyền đến tải tiêu thụ khơng đổi điện áp hiệu dụng cực trạm điện cần tăng lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây tải điện 100 lần? Biết chưa tăng điện áp độ giảm đường dây tải điện 10% điện áp hiệu dụng cực trạm phát Coi cường độ dòng điện pha với điện áp đặt vào đầu cuộn dây A 10 lần B lần C lần D 8,5 lần Câu 14: Khi thay dây truyền tải điện dây khác chất liệu có đường kính tăng gấp đơi hiệu suất tải điện 90% Hỏi thay dây truyền tải loại dây chất liệu có đường kính tăng gấp lần hiệu suất truyền tải điện bao nhiêu? Biết cơng suất điện áp nơi phát không đổi A 97,5 % B 96% C 92% D 95,5% Câu 15: Điện truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ Biết hệ số cơng suất mạch tính từ hai đầu đường dây tải cosφ = 0,9 độ giảm đường dây 2% điện áp hai đầu đường dây tải Hiệu suất truyền tải điện A 99 % B 97.8% C 89% D 87.8% Câu 16: Một đường dây tải điện xoay chiều pha đến nơi tiêu thụ xa km Giả thiết dây dẫn làm nhơm có điện trở suất ρ = 2,5.10- (Ω.m) có tiết diện S = 0,5 cm2 Điện áp công suất truyền trạm phát điện U = kV P = 54 kW Hệ số công suất mạch tính từ hai đầu đường dây tải điện cosφ = 0,9 Hiệu suất truyền tải điện A 99 % B 98% C 94,4% D 96,5% Câu 17: Một máy phát điện xoay chiều pha truyền công suất điện không đổi Khi điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây U hiệu suất truyền tải 75% Để hiệu suất truyền tải 95% điện áp hiệu dụng hai đầu dây phải 31 A 5U B 2,5 U C 6,25 U D 2,25 U Câu 18: Một trạm phát điện pha có cơng suất khơng đổi Với điện áp hai đầu đường dây tải 200kV tổn hao điện dây tải 30% Nếu tăng điện áp truyền tải lên 500kV tổn hao điện dây tải lúc A 12% B 2,4% C 7,5% D 4,8% Câu 19: Điện trạm phát điện truyền tải với công suất không đổi điện áp hai đầu đường dây tải 20kV, hiệu suất trình truyền tải điện H = 82% Nếu tăng điện áp hai đầu đường dây tải thêm 10kV hiệu suất trình truyền tải điện đạt giá trị A 99 % B 92% C 96% D 90% Câu 20: Một trạm điện cần truyền tải điện xa Nếu hiệu điện trạm phát U1 = 5kV hiệu suất truyền tải điện 80% Nếu dùng máy biến để tăng hiệu điện trạm phát lên U2 = kV hiệu suất truyền tải bao nhiêu? Biết cơng suất nơi phát không đổi A 99 % B 92% C 96% D 90% Câu 21: Điện trạm phát điện truyền điện áp kV, hiệu suất trình truyền tải H = 80% Muốn hiệu suất trình truyền tải tăng đến 95% giá trị điện áp nơi phát ? Biết công suất nơi phát không đổi A 2,375kV B 4kV C 2,387kV D 2,5kV Câu 22: Bằng đường dây truyền tải, điện từ nhà máy phát điện nhỏ có cơng suất khơng đổi đưa đến xưởng sản xuất Nếu nhà máy phát điện, dùng máy biến áp có tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp nơi sử dụng cung cấp đủ điện cho 80 máy hoạt động Nếu dùng máy biến áp có tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp nơi sử dụng cung cấp đủ điện cho 95 máy hoạt động Nếu đặt xưởng sản 32 xuất nhà máy phát điện cung cấp đủ điện cho máy ? Biết hệ số công suất tải A 90 B 100 C 85 D 105 Câu 23: Một khu gia đình tiêu thụ cơng suất điện trung bình 11 kW Các dụng cụ làm việc điện áp ổn định 220V Điện trở toàn phần dây tải điện từ trạm điện khu gia đình 4Ω Biết lúc sau để giảm công suất hao phí đường dây tải, sát khu gia đình người ta đặt trạm hạ áp có tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp sơ cấp Biết máy biến áp 10 lí tưởng hệ số cơng suất khu gia đình Hỏi trạm phát người ta đặt biến áp có có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp là? A 8,2 B 5,3 C 10 D 12,1 Câu 24: Một nhà máy phát điện gồm nhiều tổ máy có cơng suất hoạt động đồng thời, điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ Khi cho n tổ máy hoạt động đồng thời hiệu suất truyền tải 80%, giảm bớt tổ máy hoạt động hiệu suất truyền tải 85% Hỏi phải giảm bớt thêm tổ máy để hiệu suất truyền tải 95% ? Coi điện áp nơi truyền không đổi A B C D Câu 25: Điện truyền từ trạm phát đến tải tiêu thụ đường dây pha Để giảm hao phí đường dây từ 64 % xuống % cần tăng điện áp truyền tải trạm phát lên lần? Biết công suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi A 4,35 B 4,82 C 5,00 D 5,15 Câu 26: Với điều kiện công suất truyền đến tải tiêu thụ khơng đổi điện áp hiệu dụng cực trạm điện cần tăng lên lần để giảm công suất hao phí đường dây tải điện 100 lần ? Biết sau tăng điện áp độ giảm đường dây tải điện 1% điện áp hiệu dụng cực trạm phát cường độ dòng điện pha với điện áp đặt vào đầu cuộn dây 33 A 9,9 lần B 9,8 lần C 9,6 lần D 9,5 lần Câu 27: Điện từ nhà máy đưa đến nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn nơi tiêu thụ cần công suất không đổi Ban đầu hiệu suất tải điện 90% Muốn hiệu suất tải điện 96% cần tăng điện áp hai đầu đường dây tải A 3,88% B 4,22 % C 2,34% D 3,68 % Câu 28: 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 10% cơng suất ban đầu Đường kính dây dẫn khơng nhỏ A 6,27mm B 8,87mm C 4,44mm D 3,14mm Câu 29: Với yêu cầu công suất tải tiêu thụ khơng đổi phải tăng hiệu điện nơi phát lên lần để giảm công suất tiêu hao đường dây 100 lần ? Biết điện áp tức thời u pha với dòng điện tức thời i ban đầu độ giảm đường dây n lần hiệu điện tải lúc ban đầu n + 100 A 10(n + 1) n + 50 n + 50 B 10(n + 1) C 20(n + 1) n + 100 D 20(n + 1) Câu 30: Ở nơi tiêu thụ cần công suất không đổi Khi truyền điện từ máy tăng đến nơi tiêu thụ với điện áp hiệu dụng nơi truyền U hiệu suất truyền tải 90% Coi điện áp pha với cường độ dòng điện đường dây Để hiệu suất truyền tải 99% điện áp hiệu dụng nơi truyền tải phải tăng lần ? A 10 11 B 10 11 C 34 10 11 D 10 11 ĐÁP ÁN BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ 10 11 12 13 14 15 B B B A A D D B A A A A C A C 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 C A D B D B B B D B A C A A D KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA SÁNG KIẾN Sáng kiến áp dụng cho học sinh lớp 12 trường THPT n Lạc Ngồi áp dụng cho học sinh lớp 12 tất trường THPT nước Những thơng tin cần bảo mật : Khơng có Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: - Nắm vững kiến thức máy biến áp - Có kỹ tốn học - Chỉ áp dụng cho học sinh THPT Đánh giá lợi ích thu áp dụng sáng kiến: - Khi triển khai sáng kiến, tác giả nhận thấy học sinh hứng thú với nội dung sáng kiến, học sinh khơng ngại làm tập, đặc biệt tập nâng cao máy biến áp - Vì sáng kiến đề cập đến nhiều vấn đề nâng cao nên lực tư duy, sáng tạo học sinh phát triển, thể việc học sinh xử lý tốt tình tương tự tốt tình xuất tập tự luyện 35 Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến: Số Tên tổ chức/cá TT nhân Địa Phạm vi/Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Lớp 12A Trường THPT Yên Lạc Vật lý THPT Lớp 12B Trường THPT Yên Lạc Vật lý THPT Lớp 12C Trường THPT Yên Lạc Vật lý THPT Yên Lạc, ngày 10 tháng 02 năm 2020 Yên Lạc, ngày 10 tháng 02 năm 2020 Hiệu trưởng (Ký tên, đóng dấu) Tác giả sáng kiến (Ký, ghi rõ họ tên) Lê Quốc Hưng 36 ... Khai thác tập nâng cao máy biến áp ” Tên sáng kiến: Khai thác tập nâng cao máy biến áp ” Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Sáng kiến nghiên cứu vấn đề tương đối khó, đề cập đến dạng tập nâng cao thường... thiệu Các tập máy biến áp chương trình vật lí lớp 12 đa dạng phong phú, bên cạnh dạng tập có nhiều dạng tập nâng cao Việc giải tập nâng cao thách thức không nhỏ em học sinh muốn đạt điểm cao kỳ... dựng hệ thống tập trắc nghiệm nâng cao, phong phú máy biến áp cho học sinh tự luyện - Hình thành kỹ giải nhanh dạng tập máy biến áp NỘI DUNG SÁNG KIẾN I Cơ sở lí thuyết Máy biến áp a) Định nghĩa: