CHUYÊN đề điện XOAY CHIỀU gv nguyễn xuân trị CHU DE 17 18

CHỦ ĐỀ 17 : MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG A TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp a Định nghĩa: Thiết bị có khả biến đổi điện áp xoay chiều b Cấu tạo: Gồm khung sắt non có pha silíc (Lõi biến áp) cuộn dây dẫn quấn cạnh khung Cuộn dây nối với nguồn điện gọi cuộn sơ cấp Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi cuộn thứ cấp c Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ Dòng điện xoay chiều cuộn sơ cấp gây biến thiên từ thông cuộn thứ cấp làm phát sinh dịng điện xoay chiều d Cơng thức: E 2fN  Suất điện động hiệu dụng: E  2 �U1 N1 �U  N �2 Công thức máy biến áp: � P �H   U I cos 2 � U1I1 � P1 Cơng thức máy biến áp lí tưởng (H = 100%) mạch thứ cấp có hệ số cơng suất cos 2 : U1 I N  cos 2  U I1 N2 Công thức máy biến áp lí tưởng (H = 100%) mạch thứ cấp nối với R: Khi U2 > U1 ( N2 > N1): Máy tăng áp U2 < U1 ( N2 < N1): Máy hạ áp �U1 N1 �U  N U U' �2 � 1  Nếu thay đổi vai trị cuộn dây thì: � U U'2 �U'1  N � �U'2 N1 228 U1 I N1   U I1 N BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Một máy biến áp lí tưởng có hai cuộn dây 10000 vòng 200 vòng a Muốn tăng áp cuộn cuộn sơ cấp? Nếu đặt vào cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng U1 = 220V điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp bao nhiêu? b Cuộn có tiết diện lớn? Hướng dẫn: a Để máy tăng áp số vịng cuộn thứ cấp phải lớn cuộn sơ cấp nên ta có: N1 = 200 vịng, N2 = 10000 vịng U2 N2 N 10.000  � U  U1 = 220 =11000V Điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp: U1 N1 N1 200 b Cuộn sơ cấp có tiết diện dây lớn N1 < N2 Câu 2: Một máy biến áp gồm có cuộn sơ cấp 300 vòng, cuộn thứ cấp 1500 vòng Mắc cuộn sơ cấp vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V a Tính điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp b Cho hiệu suất máy biến áp (khơng hao phí lượng) Tính cường độ hiệu dụng cuộn thứ cấp, cường độ hiệu dụng cuộn sơ cấp I1 = 2A Hướng dẫn: U2 N2 N 1500  � U  U1  120  600 V a Điện áp hiệu dụng cuộn sơ cấp: U1 N1 N1 300 b Cường độ hiệu dụng mạch thứ cấp: I U1 U 120  � I  I1   0, A I1 U U2 600 Câu 3: Một máy biến có cuộn sơ cấp 1000 vịng 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 Số vòng dây cuộn thứ cấp là: A 1100vòng B 2000vòng C 2200 vòng D 2500 vòng Hướng dẫn: U2 N2 U 484  � N  N1  1000 = 2200 vòng  Chọn C Từ công thức: U1 N1 U1 220 Câu 4: Một máy biến dùng máy thu vơ tuyến có cuộn sớ cấp gồm 1000 vòng, mắc vào mạng điện 127V ba cuộn thứ cấp để lấy hiệu điện 6,35V; 15V; 18,5V Số vòng dây cuộn thứ cấp là: A 71vòng, 167vòng, 207vòng B 71vòng, 167vòng, 146vòng C 50vòng, 118vòng, 146vòng D 71vòng, 118vòng, 207vòng Hướng dẫn: N2 U2 N  � N  U Từ công thức: N1 U1 U1 Với U1 = 6,35V N  229 1000 6,35 = 50 vòng 127 1000 15 = 118 vòng 127 1000 18,5 = 145.669 vòng = 146 vòng  Chọn C Với U1 = 18,5V N  127 Câu 5: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp hiệu điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100V Cuộn sơ cấp có 2000 vịng, cuộn thứ cấp có 4000 vịng a Tính điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở (giả thiết bỏ qua điện trở hoạt động R cuộn sơ cấp) b Khi dùng vơn kế (có điện trở vơ lớn) để đo hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp để hở, người ta thấy vôn kế 199V So sánh kết với giá trị câu giải thích sao? Hãy xác định tỉ số cảm kháng ZL cuộn sơ cấp điện trở hoạt động Hướng dẫn: a Điện áp hiệu dụng U2 hai đầu cuộn thứ cấp để hở là: U2 N2 N 4000  � U2 = U1 = 100 = 200V U1 N1 N1 2000 b Nhận thấy 199V < 200V Khi dùng vôn kế đo 199V, thấp so với kết câu a Sự sai khác cuộn sơ cấp thực tế có điện trở R Khi UL có vai trò hiệu U2 ' N2  điện cuộn sơ cấp: , với UL = U1’ U2’ = UV (UV số vôn kế) U1 ' N1 Với U1 = 15V N  � UV N2 N 2000  � U L  U V  199  99,5V U L N1 N2 4000 2 Lại có U12 = U R  U L = 100V � U R  U12  U L2  1002  99,52  10V ZL Mà: UL = IZL; UR = IR R U L 99,5   9,95 Suy ra: α  UR 10 Ta có tỉ số α  Câu 6: 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 nam châm điện có r = 1 điện trở R = 9 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 là?     A B  C D 4 Hướng dẫn: N2 U U 100   � U2    5V Ta có: N1 U1 20 20 20 U I1 U 100  � I  I1  0, 0125  0, 25A Mặt khác, bỏ qua hao phí: U1 I U2 230 Xét mạch thứ cấp: Z  U2   20 I 0, 25 R 10    �    Chọn D Z 20 Câu 7: Trong máy biến hình 2, cuộn sơ cấp có n = 1320 vịng, hiệu điện U = 220V, cuộn thứ cấp có U2 = 10V, I2 = 0,5 A; cuộn thứ cấp thứ hai có n = 36 vịng, I3 = 1,2A Cường độ dòng điện cuộn sơ cấp số vòng cuộn thứ cấp thứ A I1 = 0,023 A; n2 = 60 vòng B I1 = 0,055A; n2 = 60 vòng C I1 = 0,055A; n2 = 86 vòng D I1 = 0,023A; n2 = 86 vòng Hướng dẫn: Cách giải 1: Ta có: U2 10 �N1 U1 ng �N  U � N  U N1  220 1320  60 vo� n1 n2 2 � U2 N3 36 �N1 U1 � U3  U1  220  6V �  U1 N1 1320 �N U3 U3 �I1U1  I U  I3U n3 � � 6.1,  10.0,5 � I1   0, 05545A  Chọn B 220 n3 �U3 n �U  n � U  U1 n  6V �1 1 Cách giải 2: Ta có: � �n  U � n  n U  60 vo� ng � U1 �n1 U1 Hệ số công suất: cos   I1 = U I + U 3I3 10.0,5  6.1,   0,055A U1 220 Mặt khác: P1 = P2 + P3 � U1I1 = U2I2 + U3I3 �  Chọn B Câu 8: Một máy biến áp lý tưởng có cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp quấn lỏi thép chung hình khung chữ nhật Cuộn sơ cấp có N = 1320 vịng dây; cuộn thứ cấp thứ hai có N3 = 25 vịng dây Khi mắc vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U1 = 220 V hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp thứ U = 10 V; cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp thứ thứ hai có giá trị I = 0,5 A I3 = 1,2 A Coi hệ số công suất mạch điện Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp có giá trị 1 A A B A C A D A 22 44 16 Hướng dẫn: 231 25 �N1 1320 220  � U 22  �  25 U 22 � I1  A  Chọn A Ta có: �N 22 22 �I U  I U  I U �1 21 22 Câu 9: Cuộn thứ cấp máy biến áp có 1500 vịng dịng điện có f = 50Hz Giá trị cực đại từ thông lõi thép 0,6 Wb Chọn pha ban đầu không Biểu thức suất điện động cuộn thứ cấp là: � � 100πt  B e  200cos � A e  200cos100πt (V) C e  200 2cos100πt (V) π� �(V) 2� π� � 100πt  � D e  200 cos � (V) 4� � Hướng dẫn: Suất điện động cực đại cuộn thứ cấp: E o  2fN o  2.50.1500.0,6  200 2V Vì  = nên e  200 co s100πt (V)  Chọn C Câu 10 (ĐH - 2010): Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp 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 100V Ở cuộn thứ cấp, giảm bớt n vòng dây điện áp hiệu dụng hai đầu để hở U, tăng thêm n vịng dây điện áp 2U Nếu tăng thêm 3n vịng dây cuộn thứ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu để hở cuộn A 100 V B 200 V C 220 V D 110 V Hướng dẫn: Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch cuộn sơ cấp khơng đổi, gọi số vịng của cuộn sơ cấp thứ cấp N1 N2 �U N1  (1) � 100 N � �U N1 (2) �U  N  n � Khi điện áp hai đầu cuộn thứ cấp 100V, ta có: � U N �  (3) �2U N  n � �U  N1 (4) � �U3n N  3n Lấy (1) chia (2), ta được: U n  1 100 N2 (5) Lấy (3) chia (1), ta được: 2U n  1 100 N2 (6) Lấy (6) + (5), ta n 3U 200  2�U V , thay vào (5), ta N2 100 232 Suy ra: 3n = N2 thay vào (4), ta Từ (1) (7) ta được: U0 N  U 3n 2N (7 ) U0 U  � U3n= 200V  Chọn B U 3n 200 Câu 11 (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 khơng đổi, dùng vơn 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 vịng 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 Hướng dẫn: Gọi N1, N2 số vòng dây ban đầu cuộn; n số vòng phải thêm cần tìm �N �N  0, 43 �1 �N  24  0, 45 � N1  1200 � � n  84 vo� ng Ta có: � N1 � N  516 �2 � N1 �N  n  �  Chọn B Máy biến áp quấn ngược Do máy biến áp lí tưởng, điện trở cuộn sơ thứ cấp coi nên u = e Số vòng quấn ngược tạo suất điện động chống lại vòng quấn thuận Suất điện động tự cảm vòng dây e0 Goi n1 số vòng quấn nguợc cuộn sơ cấp Khi cuộn sơ cấp có  N1  2n1  vòng quấn thuận n1 vòng quấn nguợc nên suất điện động tự cảm cuộn sơ cấp là: u1  e1   N1  n1  e0  n1e0   N1  2n1  e0 Tương tự suất điện động tự cảm cuộn thứ cấp là: u  e2   N  n  e0  n e0   N  2n  e0 Ta có: 233 U1 N1  2n1  U N  2n BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: 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 vịng cuộn ứng với 1,2 vịng/Vơn Người hoàn toàn cuộn thứ cấp lại ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo U2 = 264V so với cuộn sơ cấp yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn U = 110V Số vòng dây bị ngược (sai) là: A 20 B 11 C 10 D 22 Hướng dẫn: Cách giải 1: Gọi số vòng cuộn dây MBA theo yêu cầu N1 N2 N1 110   � N2 = 2N1 (1) với N1 = 110.1,2 = 132 vịng Ta có N 220 Gọi n số vòng dây bị ngược N1  2n 110 N  2n 110  �  Khi ta có: N2 264 2N1 264 (2) � 264(N1 – 2n) = 220N1 � 528n = 42N1 � 528n = 42.132 � n = 11 vòng  Chọn B Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị ngược n vịng suất điện động cảm ứng xuất cuộn sơ cấp thứ cấp lấn lượt là: e1   N1  n1  e0  n1e0   N1  2n1  e0 e2  N e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất vòng dây N1  2n e1 E1 U1 N  2n 110    �  Do N2 e2 E U N2 264 Cách giải 2: Khi ngược k vòng cuộn sơ cấp bị 2k vòng: U1 N1  2k U  � N  N1  2k U2 N2 U2 � 1� 1� U 110 � � 2k  �N1  N � � 110.1,  264 � 11 vòng  Chọn B 2� U2 264 � � 2� Câu 2: 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/vịng 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 B C 12 D 10 234 Hướng dẫn: Cách giải 1: Gọi số vòng cuộn dây MBA theo yêu cầu N1 N2 N1 220 220   � N1 = 2N2 (1) với N1 = Ta có = 176 vòng N 110 1, 25 Gọi n số vòng dây bị ngược N1  2n 220 N  2n 220  �  N1 Khi ta có: N 121 121 (2) N  2n 110  � � 121(N1 – 2n) = 110N1 � n = vòng  Chọn B N1 121 Cách giải 2: Nếu quấn máy biến ta có: U1 N1   U2 N2 Mặt khác, suất điện động hiệu dụng xuất vịng dây 1,25 Vơn/vịng nên 220 ta có: N1 = = 176 vịng N2 = 88 vòng 1, 25 Gọi số vòng quấn ngược cuộn sơ cấp x Ta có: 176  2x 220 � x = vòng  Chọn B  88 121 Câu 3: Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V Biết số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 100 vịng 150 vịng 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 Hướng dẫn: 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 là: e1 = (N1 – 10)e0 – 10e0 = 80e0 e1 E1 80 E U 80 150.5  �   � U2   9,375V e2 = N2e0 = 150e0 �  e E 150 E U 150 80  Chọn B Máy biến áp có nhiều đầu Đối với máy biến áp lý tưởng mà cuộn thứ cấp có nhiều đầu (chẳng hạn có đầu ra) đầu nối với R áp dụng cơng thức: N2 I2 N1 �U N � U2  I  �U I1 � U2 N1 R � �2 R Psc  Ptc � U1I1  U I  U 3I3 với � � I3 U1 U �U3  N � I3  � R' � U R’ �U1 N1 N3 235 BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp có N = 1000 vịng nối vào điện áp hiệu dụng không đổi U1 = 200 V Thứ cấp gồm đầu với số vòng dây N vòng N3 = 25 vòng, nối kín cường độ hiệu dụng 0,5 A 1,2 A Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn N2 10 V Coi dòng điện điện áp ln pha Cường độ dịng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp A 0,100 A B 0,045 A C 0,055 A D 0,150 A Hướng dẫn: Ta có: Ps�ca� p  Pth� � ca� p � U1I1  U I  U I3 Mà U U1 N  � U  U1 N N1 N1 25 1, � I1  0, 055A  Chọn C 1000 Câu 2: Một máy biến áp lý tưởng, cuộn sơ cấp N = 1000 vòng nối vào điện áp hiệu dụng không đổi U1 = 400V Thứ cấp gồm cuộn N = 50 vòng, N3 = 100 vòng Giữa đầu N2 đấu với điện trở R = 40Ω, đầu N đấu với điện trở R’ = 10Ω Coi dòng điện điện áp ln pha Cường độ dịng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp A 0,150A B 0,450A C 0,425A D 0,015A Hướng dẫn: U 20 400 1000 �U1 N1 �U  N � U  50 � U  20V � I  R  40  0,5A �2 2 Ta có: � U U N 400 1000 40 �1  1�  � U  40V � I3    4A � U N U 100 R 10 3 � Khi đó: 200.I1  10.0,5  200 Khi đó: Ps�ca� p  Pth�� ca� p � U1I1  U I  U I3 � 400.I1  20.0,5  40.4 � I1  0, 425A  Chọn C Máy biến áp có nhiều lõi thép Bình thương máy biến áp có hai lõi thép cuộn sơ cấp quấn lõi, cuộn thứ cấp U1 N1  quấn lõi cịn lại: U2 N2 Nếu máy biến áp có n lõi thép cuộn sơ cấp thứ cấp quấn n lõi từ thơng cuộn sơ cấp  chia cho (n – 1) lần Ta xem điện áp cuộn sơ cấp chia cho (n – 1) nhánh nhánh nhận phần d � U1 e1   N1 � dt e N N � �   n  1 � n   Ta có: � d e2 N U2 N2 � e2   N �  n  1 dt � 236 BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Một máy biến áp có lõi đối xứng gồm bốn nhánh có hai nhanh quấn hai cuộn dây Khi mắc cuộn dây vào điện áp xoay chiều đường sức từ sinh khơng bị ngồi chia cho nhánh lại Khi mắc cuộn có 1000 vịng vào điện áp hiệu dụng 60V cuộn để hở có điện áp hiệu dụng 40V Số vòng dây cuộn A 2000 vòng B 200 vòng C 600 vòng D 400 vòng Hướng dẫn: d � e1   N1 � dt e N � �   n  1 Ta có: � d e2 N � e2   N �  n  1 dt � U1 60 N 1000 � n 1  � 1  � N  2000 vo� ng  Chọn A U2 N2 40 N2 Chú ý: Trong trường hợp hoán đổi vai trò hai cuộn dây máy biến áp với nhau: �U1 N1 �U  N �2 � U1U '1  U U '2 � �U '1  N � �U '2 N1 �U1 �n   � �U Tương tự với biến áp có n lõi thép: � �U '1 �n   �U ' � N1 N2 N2 N1 � U1 U '1  U U '2 n 1 n 1 Câu 2: Một máy biến áp có lõi đối xứng gồm nhánh có hai nhánh quấn hai cuộn dây Khi mắc cuộn dây điện áp xoay chiều đường sức từ sinh khơng bị ngồi chia cho nhánh cịn lại Khi mắc cuộn vào điện áp hiệu dụng 120 V cuộn để hở có điện áp hiệu dụng U Khi mắc cuộn với điện áp hiệu dụng 3U2 điện áp hiệu dụng cuộn để hở A 22,5 V B 60 V C 30 V D 45 V 237 Ta có: N2 U  �  N1 U1 Cường độ hiệu dụng: I  P 200   5A  I U cos  50.0,8 Bỏ qua mát lượng máy biến ta có: U I1 UI  � I1  2   1A U1 U1  Chọn B Câu 16: Cho mạch điện RC với R = 15 Đặt vào hai đầu đoạn mạch máy phát điện xoay chiều pha Khi rơ to quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng I1 = 1A Khi rơ to quay với tốc độ 2n vịng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng mạch I2 = A Nếu roto quay với 3n vịng/phút dung kháng tụ A  B 18  D  C 3 Hướng dẫn: Suất điện động hiệu dụng máy phát là: E  NBS Do  tỉ lệ với số vòng quay, nên: 2 = 21 � ZC2  ZC1 E1 � I1  1 � 2 R  Z C1 � � Ta có: � E2 E2 I2    � 2 R  Z Z C2 � R  C1 � � � I2 E  I1 E1 � R  ZC1 Z2 R  C1 2 152  ZC1 ZC1 15   6� 2 1 R  ZC1 Z2 R  C1   � ZC1  5 Nếu roto quay với 3n vịng/phút thì: 3 = 1 � ZC3  ZC1   5 3  Chọn A Câu 17: Xét mạch điện gồm động điện ghép nối tiếp với tụ điện Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U= 100V mạch có hệ số cơng suất 0,9 Lúc động hoạt động bình thường với hiệu suất 80% hệ số công suất 0,75 Biết điện trở động 10Ω Điện áp hiệu dụng hai đầu động cường độ dòng điện hiệu dụng qua động lần lượt: 301 A 120V, 6A B 125V, 6A C 120V, 1,8A Hướng dẫn: D 125V, 1,8A Nhắc lại kiến thức: A Pcó ích = , Phao phí = R.I2, Ptồn phần = UIcosφ, Ptồn phần = Phao phí + Pcó ích t P n pha�  Phao ph� Pco� n � ch 100 = toa� 100 H (%) = Ptoa� Ptoa� n pha� n n pha� n Trong đó: A: Cơng học (cơng mà động sản ra) (kWh) Pcó ích: (công suất mà động sản ra) (kW) t: thời gian (h) R: điện trở dây (Ω) Phao phí: cơng suất hao phí (kW) Ptồn phần: cơng suất tồn phần (cơng suất tiêu thụ động cơ) (kW) cosφ: Hệ số công suất động U: Điện áp làm việc động (V) I: Dòng điện hiệu dụng qua động (A) Động coi cuộn dây có điện trở r = 10Ω �U  100V � Đối với mạch: � U r � U r  U cos   100.0,9  90V cos   0,9  � U � � �Phao ph� I r Đối với động cơ: �  U d Icosφ �P toa� n pha� n Pco� � ch 100  Pco� � ch  0,8P toa� Hiệu suất: H(%)  n pha� n P toa� n pha� n Mà Ptồn phần = Phao phí + Pcó ích � Ptồn phần = Phao phí + 0,8Ptồn phần � Phao phí = 0,2Ptồn phần � rI2 = 0,2UdIcosφ � rI2 = 0,2.Ud.I.0,75 � I = 0,015Ud (1) Mà cos d  Ur Ur 90 � Ud    120V Ud cos d 0, 75 Thay vào (1) ta được: I = 0,015Ud = 0,015.120 = 1,8A  Chọn D Câu 18 (ĐH - 2013): Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối tiếp gồm điện trở 69,1, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung 176,8 F Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết rơto máy phát có hai cặp cực Khi rôto quay với tốc độ n1  1350 vịng/phút 302 n  1800 vịng/phút công suất tiêu thụ đoạn mạch AB Độ tự cảm L có giá trị gần giá trị sau đây? A 0,8 H B 0,7 H C 0,6 H D 0,2 H Hướng dẫn: Cách giải 1: Ta có tần số dịng điện ứng với hai tốc độ góc rơto: 4f f1  45 Hz và f  60 Hz  �ZC1  20 � Dung kháng tụ ứng với f1 f2 là: � ZC2  ZC1  15 � � Đặt x = Lω1 Ta có cơng suất tiêu thụ mạch ngồi ứng với hai tần số f f2 � k 12 16 k 12 P  P �  �1 2 �4 R   x  20  � � R  x  15 � � � nên: � �3 � � NBS � k R � 2 �4 � � � x  15 � 7R   x  20  �3 � 2 �4 � � � x  15 �  69,1   x  20  � x  157,5 �3 � Độ tự cảm cuôn dây: x  1L � L  x 157,5   0,557H 1 2.45  Chọn C U E  Z Z Với E suất điện động hiệu dụng hai cực máy phát: E = N0 = 2fN0 = U (do r = 0) Với f = np, n tốc độ quay roto, p số cặp cực từ 135 � 1  2f1  2  90 rad/s � 1350.2 135 � Khi f1 = = Hz � � 60 �ZC1    20 1C 90.176,8.106 � � Cách giải 2: Ta có: I  2  2f  2.60  120 rad/s � 1800.2 � 1 Khi f2 = = 60 Hz � � 60 �ZC2   C  120.176,8.106  15 � 303 E12 E 22 Mặt khác: P1 = P2 � I1 = I2 �  Z1 Z2 � 12 22  92 162 �  � � � � 2 R   1L  20  R   2 L  15  R2  � 1L  2 L  � R � � 1C � 2 C � � � 2 2 � 9� R   L  15  � 16 � R   L  20  � �  � �  � �  912  1622  L2   2702  6401  L  7R  9.152  16.202  � 25200L  37798, 67 � L  0, 48H  Chọn C 2n1p 2.1350.2 � 1    90 rad/s � � 60 60 Cách giải 3: Ta có: � 2n p 2.1800.2 � 2    120 rad/s � 60 60 E0  U (do r = 0) Suất điện động cực đại: E  N0  2fN � E  E12 E 22 Vì P1 = P2 � I1 = I2 �  Z1 Z2 � 12 22  1 �L �2 2  R2 � C � � � ��  � 1 2 � C R � 1L  2 L  � � R � � 1C � 2 C � � � 12  22 R C 90    120  69,1 176,8.10 6       0, 477H 21222C 2.90.120.176,8.106 2 �L 2  Chọn C 2n1p 2.1350.2 � 1    90 rad/s � � 60 60 Cách giải 4: Ta có: � 2n p 2.1800.2 � 2    120 rad/s � 60 60 1 � Z    20 C1 � 1C 90.176,8.106 � �� �Z    15 C2 � 2C 120.176,8.106 � E12 R E 22 R P  P �  � Mà: Z12 Z2 1 2  1NBS  2 NBS 2  2 � � � � 2 R � 1L  2 L  � R � � 1C � 2 C � � � 304 1 2  90NBS  120NBS � 22  22 2 R   90L  20  R   120L  15  � 16  90  L2  163600L  16R  16400  � 73600L  37798, 67 � L  0, 478H  Chọn C CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP LUYỆN TẬP Câu 1: Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50Hz vào động Rôto động quay với vận tốc bao nhiêu? A 1800 vòng/phút B 1450 vòng/phút C 1500 vòng/phút D 3000 vịng/phút Câu 2: Một động khơng đồng ba pha mắc theo kiểm hình nối vào mạch điện ba pha có điện áp pha U p 220V Công suất tiêu thụ động 3,3 3kW , hệ số công suất động A 5,77A Cường độ dòng điện cực đại chạy qua cuộn dây động là: B 10 2A C 10A D 30A Câu 3: Một động điện có ghi 220V – 176W, hệ số công suất 0,8 mắc vào mạch điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 380V Để động hoạt động bình thường, phải mắc động nối tiếp với điện trở có giá trị: A 180 B 300 C 220 D 176 Câu 4: Mạch RLC nối tiếp mắc vào máy phát điện xoay chiều pha Khi tốc độ quay roto n vịng/s cơng suất mạch tiêu thụ P hệ số công suất mạch 0,5 Khi tốc độ quay roto 2n vòng/s cơng suất mạch tiêu thụ 4P Khi tốc độ quay roto 3n vịng/s cơng suất mạch tiêu thụ 24 81 16 P P P A P B C D 13 29 Câu 5: Mạch RLC nối tiếp mắc vào máy phát điện xoay chiều pha Khi tốc độ quay roto n vịng/s cơng suất mạch tiêu thụ P hệ số công suất mạch 0,5 Khi tốc độ quay roto 2n vịng/s cơng suất mạch tiêu thụ 4P Khi tốc độ quay roto 3n vịng/s công suất mạch tiêu thụ 24 81 16 P P P A P B C D 13 29 Câu 6: Mạch RLC nối tiếp mắc vào máy phát điện xoay chiều pha Khi tốc độ quay roto n vịng/s cơng suất mạch tiêu thụ P hệ số công suất mạch 0,5 Khi tốc độ quay roto 2n vịng/s cơng suất mạch tiêu thụ 5P Khi tốc độ quay roto 3n vịng/s cơng suất mạch tiêu thụ 305 24 81 16 P P P C D 13 29 Câu 7: Một máy phát điện xoay chiều có cơng suất 1000kW Dịng điện phát sau tăng lên 110kV truyền đường dây có điện trở 20 Điện hao phí đường dây A 6050W B 5500W C 2420W D 1653W Câu 8: Một máy điện xoay chiều ba pha có điện áp 220V, tần số 50Hz mắc kiểu hình sao, tải tiêu thụ mắc kiểu tam giác Các tải đối xứng, tải gồm ống có điện trở A 3,8P B hoạt động r = 10Ω, độ tự cảm L = 0,1 103 H mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C = F  2 Công suất tiêu thụ mạch là: A 21,78 kW B 2,42 kW C 65,34 kW D 7,26 kW Câu 9: Một động không đồng ba pha đấu hình vào mạng điện xoay chiều ba pha, có điện áp dây 380V Động có công suất 10 kW Hệ số công suất 0,8 Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây có giá trị bao nhiêu? A 18,94A B 56,72A C 45,36A D 26,35A Câu 10: Trong học thực hành, học sinh mắc nối tiếp quạt điện xoay chiều với điện trở R mắc hai đầu đoạn mạch vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380V Biết quạt điện có giá trị định mức 220V - 88W hoạt động cơng suất định mức độ lệch pha điện áp hai đầu quạt cường độ dòng điện qua φ, với cosφ = 0,8 Để quạt điện chạy cơng suất định mức R A 267 Ω B 354 Ω C 180 Ω D 361 Ω Câu 11: Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V sinh cơng suất học 80 W Biết động có hệ số cơng suất 0,8, điện trở dây 32 Ω, công suất toả nhiệt nhỏ công suất học Bỏ qua hao phí khác, cường độ dịng điện cực đại qua động A Câu 12: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối tiếp gồm điện trở, cuộn cảm có độ tự cảm tụ điện có điện dung C Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết roto máy phát có cặp cực Khi roto quay với tốc độ n1 = 1120 vịng/phút ZC = R Khi roto quay với tốc độ n = 1344 vịng/phút UC max Để cường độ hiệu dụng qua mạch cực đại roto quay với tốc độ bao nhiêu? A 1500 vòng/phút B 2540 vòng/phút C 2688 vòng/phút D 750 vòng/phút Câu 13: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối thứ tự gồm điện trở R, cuộn cảm có L = 318 mH tụ điện có C = 31,7.10-6 F Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết roto máy phát có cặp cực Khi roto quay tốc độ n1 = 675 vòng/phút n2 = 900 vịng/phút cường độ hiệu dụng qua mạch AB Điện trở R có giá trị gần giá trị sau 306 A A B 1,25 A C 0,5 A D A 26 Ω B 100 Ω C 60 Ω D 198 Ω Câu 14: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm bóng đèn có điện áp hiệu dụng định mức 200 V Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Roto máy phát có cặp cực, quay với tốc độ n = 750 vòng/phút Stato có 2000 vịng dây Xác định từ thơng cực đại qua vịng dây, biết đèn sáng bình thường (lấy π2 = 10) A 10-4 Wb B Ω.10-4 Wb C 2π.10-4 Wb D 2π.10-4 Wb Câu 15: Một khung dây dẫn quay quanh trục xx’ với tốc độ 150 vòng/phút từ trường cảm ứng từ B vng góc với trục quay xx’ khung Ở thời điểm từ thơng gửi qua khung dây Wb suất điện động cảm ứng khung dây 60π V Từ thông cực đại gửi qua khung dây A 13 Wb B 5π Wb C Wb D 13π Wb Câu 16: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R, cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi roto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ hiệu dụng  mạch A dòng điện tức thời mạch chậm pha so với điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch Khi roto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút dịng điện mạch pha với điện áp tức thời hai đầu AB Cường độ hiệu dụng A 2 A B A C A D A Câu 17: Máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp pha 220V tần số 50 Hz Người ta đưa dòng ba pha vào ba tải mắc hình tam giác, tải có điện trở 12Ω độ tự cảm 51mH Công suất tiêu thụ ba tải là: A 4356W B 13068W C 8712W D 7840W Câu 18: Đoạn mạch nối tiếp AB gồm điện trở R = 100 Ω, cuộn dây cảm có L  H  0,1 mH Nối AB với máy phát điện xoay chiều nối tiếp tụ điện có điện dung C   pha gồm 10 cặp cực (điện trở không đáng kể) Khi roto máy phát điện quay với tốc độ 2,5 vịng/s cường độ dịng điện hiệu dụng mạch A Thay đổi tốc độ quay roto mạch có cộng hưởng Tốc độ quay roto cường độ dòng điện hiệu dụng A 2,5 vịng/s A B 25 vòng/s A C 25 vòng/s A D 2,5 vịng/s 2 A Câu 19: Động khơng đồng pha hoạt động dòng xoay chiều tần số 50Hz Tại trục quay rôto, cuộn dây tạo từ trường có cảm ứng từ cực đại B Ở thời điểm t, cảm ứng từ tổng hợp cuộn dây gây trục quay hợp 307 B sau 0,01s, cảm ứng từ tổng A B0 B B0 C B0 D B0 Câu 20: Một động 200W – 50V, có hệ số cơng suất 0,8 mắc vào hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ áp có tỉ số số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp Mất mát lượng máy biến áp không đáng kể Nếu động hoạt động bình thường cường độ hiệu dụng cuộn sơ cấp A 0,8 A B A C 1,25 A D 1,6 A Câu 21: Một máy phát điện xoay chiều có điện trở khơng đáng kể Mạch ngồi tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với ampe kế nhiệt có điện trở nhỏ Khi rơto quay với tốc độ góc 25 rad/s ampe kế 0,1A Khi tăng tốc độ quay rơto lên gấp đơi ampe kế chỉ: A 0,1 A B 0,05 A C 0,2 A D 0,4 A HƯỚNG DẪN GIẢI: Câu 1: Chọn D Số cặp cực p = (6 cuộn dây) từ trường quay Từ trường quay tâm động quay với tốc độ: n = 60f 60.50  = 1500vịng/phút p Do động khơng đồng nên tốc độ động nhỏ tốc độ quay từ trường, tốc độ quay roto 1450vịng/phút P P 3,3 3.103  UI cos  � I    10A � I  10 2A Câu 2: Chọn B Ta có: 3U cos  3.220 Câu 3: Chọn A Công suất động cơ: P  UI cos � I  Tổng trở động cơ: Z�c  Và cos  P 176   1A U cos 220.0,8 U 220   220 I r  0,8 � r  0,8Z�c  0,8220  176 Z�c Với động (r, L): Z�c  r2  Z2L  220 � 1762  Z2L  220 � ZL  132 Do R mắc nối tiếp với động (r, L), nên Để động hoạt động bình thường I qua R phải 1A U 380  380 Tổng trở đoạn mạch: Z   I Khi R mắc nối tiếp với động (r, L), ta có: Z = (R + r) + Z2L � 380 = (R +176) +1322 � R ; 80W 308 Câu 4: Chọn C Khi máy phát điện xoay chiều pha mắc với mạch RLC thì: � E � I � � �ZL  L R   ZL  ZC  � � � f  np �   2f  2np � � � � ER ZC  � � � PI R với � � C � � R   Z L  ZC  � N2f � �E  R � � cos   � R   Z L  ZC  � � � E '  2E � Khi n’ = 2n �Z 'L  2ZL � Z �Z 'C  C � Ta có: P'  P' R   ZL  ZC  � 2 P ZC � � R  �2ZL  � � � E '2 R R   Z'L  Z 'C  R � cos   1 � 2 � R   Z L  ZC   Z L  ZC   R � � �ZL  R � 2 � � Theo tốn thì: �P ' � � R   Z L  ZC  Z � � �ZC  2R 2ZL  C � R 4 � �  22 � 2 P � � Z � � � � R2  � 2ZL  C � � � � � � �E ''  3E E ''2 R � P ''  Khi n’’ = 3n �Z ''L  3ZL Ta có: R   Z ''L  Z ''C  � Z �Z ''C  C � 2 P '' 81 R   Z L  ZC  R   R  2R  � 3 3  2 P Z � 2R � 29 � � R2  � 3R  R2  � 3ZL  C � � � � � � 2 Câu 5: Chọn C Khi máy phát điện xoay chiều pha mắc với mạch RLC thì: 309 � E �I  � R   Z L  ZC  � � E2R � �E � �P  I R  � �R  �Z � � R   Z L  ZC  � R � cos   � R   Z L  ZC  � � �ZL  L � � f  np �   2f  2np � � � ZC  � � với � C � � N2f �E  � � � E '  2E � Khi n’ = 2n �Z 'L  2ZL � Z �Z 'C  C � Ta có: P'  R   ZL  ZC  P' �  22 P ZC � � R  �2ZL  � � � E '2 R R   Z'L  Z 'C  R � cos   1 � 2 � R  Z  Z  L C  Z L  ZC   R � � �ZL  R � 2 �� � Theo tốn thì: �P ' � R  Z  Z Z   � � L C �ZC  2R 2ZL  C � R 4 � �  22 � 2 � � Z � � �P � R2  � 2ZL  C � � � � � � �E ''  3E E ''2 R � P ''  Khi n’’ = 3n �Z ''L  3ZL Ta có: R   Z ''L  Z ''C  � ZC �Z ''C  � R   Z L  ZC  P '' 81 R   R  2R  �  32   2 P Z � 2R � 29 � � R2  � 3R  R2  � 3ZL  C � � � � � � Câu 6: Chọn A Khi máy phát điện xoay chiều pha mắc với mạch RLC thì: 2 310 � E �I  � R   Z L  ZC  � � E2R � �E � �P  I R  � �R  �Z � � R   Z L  ZC  � R � cos   � R   Z L  ZC  � � �ZL  L � � f  np �   2f  2np � � � ZC  � � với � C � � N2f �E  � � � E '  2E � Khi n’ = 2n �Z 'L  2ZL � Z �Z 'C  C � Ta có: P'  R   ZL  ZC  P' �  22 P ZC � � R  �2ZL  � � � E '2 R R   Z'L  Z 'C  Theo tốn thì: R � cos   1 � 2 � R  Z  Z  L C  Z L  ZC   R � � �ZL �0,85R � 2 � � �P ' � � R  Z  Z Z  L C   �2Z  C � 0, 6R �ZC  1,85R �  22 � � L � � � ZC � � �P � R � 2ZL  � � � � � � �E ''  3E E ''2 R � P ''  Khi n’’ = 3n �Z ''L  3ZL Ta có: R   Z ''L  Z ''C  � ZC �Z ''C  � R   Z L  ZC  P '' R2  R2 �  32   3,8 2 P ZC � 1,85 � � � 2 R � 3.0,85R  R� R � 3ZL  � 3 � � � � 311 Câu 7: Chọn D Ta có: P  P R 20  1012  1653W U 121.108 Câu 8: Chọn A Điện áp đặt vào tải tiêu thụ điện áp dây nguồn: Ud = U = 220 V 0,1 � �ZL  L  100   10 � 1 Ta có: �  20 �ZC  C  103 � 100 2 � Tổng trở tải: Z = r  (ZL  ZC ) = 10  U d 220  = 11 A Z 10 Công suất tiêu thụ P = 3I2r = 3.121.6.10 = 21780 W = 21,78 kW Câu 9: Chọn A U d 380   220 V Điện áp pha: U p  3 P 10000   18,94 A Cường độ dòng điện qua cuộn dây là: I  3U pcosφ 3.220.0,8 Dòng điện qua tải: I = Câu 10: Chọn D Gọi R0, ZL, ZC điện trở thuần, cảm kháng dung kháng quạt điện Khi quạt hoạt động bình thường: cos   Z  ZC R0  0,8 � sin   �0, � tan   L  Z R0 Công suất: P  UI cos  � 88  220.I.0,8 � I  0,5A � U 220  440 �Z   � ZL  ZC  352  264 Suy ra: � I 0,5 � R  Z cos   440.0,8  352 � Để quạt hoạt động bình thường cường độ dịng điện mạch phải 0,5ª U' 380  I  �� 0,5 352 R 712, 67 R 361( ) Z' (352  R)  2642 Câu 11: Chọn D Theo định luật bảo toàn lượng: I  5A � � � 32I  176I  80  � UIcos = PC + I R � I A � 2 (lấy giá trị I  A để công suất tỏa nhiệt nhỏ PC) Suy I0 = A 312 Câu 12: Chọn B Cường độ hiệu dụng: I   E R   ZL  ZC   NBS 2 � � R � L  � C � � NBS L �L R �1 1  �  � 2  1{ 2 LC {  C �L {  c � { 44 4 a x x b Điện áp hiệu dụng tụ: U C  IZC  NBS 2 � � R � L  � C � �  NBS C � � R � L  � C � � � LC  � 2 1 5 �   R �� Nhận thấy U Cmax 2 L    C 1, 21C 1C � RC  � 2 � Dòng hiệu dụng đoạn mạch AB đạt cực đại khi: b �L R � x � �  C  LC  R C � 2a  �C � 1 36 5 �  2 � n2  1344  2540 vòng/phút  2 25 2 7 Câu 13: Chọn A np 675.4 � 1  2f1  2  2  90 rad/s � � 60 60 Theo giả thuyết: � n p 900.4 � 2  2f  2  2  120 rad/s � 60 60 NBS LNBS L  Cường độ hiệu dụng: I  �L R � 2 1 � �  2�  R � L  �  L � 2 C C � � �C �  NBS L �L R �1 1  2�  �  1{ L2 C2 { 4 C �L2 {  � { 44 43 x c a x2 b 313 Từ I1  I � x1  x   �1 � �L R � b C  2x � �  �  �  � �1 2 � 0 �C � a 1� 1 �  � 2 � 2� 2 �90  120  � �318.10 3 � 6 �318.10 R2 � 318.106   � � R 25,9 Câu 14: Chọn C Tần số góc:   2f  2 np 750.4  2  100 rad/s 60 60 ωNΦ  Suất điện động cực đại: EωNBS  � 0  E0 200 2 2.104   Wb N 100.20000  Câu 15: Chọn A np 150.1  2  5 rad/s 60 60 ωNΦ  Suất điện động cực đại: EωNBS  Tần số góc:   2f  2    cos t � Biểu thức từ thông biểu thức suất điện động: � e   '   sin t � 2 2 � � � e � �5 � �60 � � � � � � � � � � � �   13Wb     � �0� � � 0� � 0� Câu 16: Chọn B Z  ZC   tan  � ZL  ZC  R Ta có: tan   L R I' k Khi đó: I R   Z L  ZC  2 Z � � R2  � kZ L  C � k � � 2  R2  R  2 Z � � R2  � 2Z L  C � � 423�  � I '  8A Câu 17: Chọn B Tải mắc hình tam giác nên: U d  U p  220 3V Cảm kháng: ZL  2fL  2.50.51.103  16 � Z1  R  Z L2  12  162  20   2 220 12 Công suất tiêu thụ ba tải: P  U d R   13068W Z12 202 � � f  np  25Hz �   2f  50 rad/s � ZL  L  100 Câu 18: Chọn D Ta có: � � � ZC   200 C � 314 Và E  I R   ZL  ZC   200V � f '  25 2Hz  f � n'  n  2,5 v� ng/s 2f 'C E' Khi đó: E '  E  200 2V � I '   2A R Câu 19: Chọn A Cảm ứng từ tổng hợp có độ lớn B0 quay với tốc độ góc  Câu 20: Chọn C Từ cơng thức: P  UI cos nhận thấy dòng điện định mức động P�m 200 I  I �m  I    5A U�m cos 50.0,8 Khi cộng hưởng: 2f 'L  I I N2 = = � I1 = = 1,25 (A) N1 4 I Câu 21: Chọn D Mặt khác: Suất điện động hiệu dụng máy phát là: E  NBS � � 2  21 � � � E1 12 NBSC I1   � I  4I1  0, 4A Khi đó: � � ZC1 � E 22 NBSC � I2   � ZC2 315 ... 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 U2 Hỏi mắc vào cuộn hiệu điện. .. phát điện xoay chiều pha đạt vị trí M, điện truyền tải đến nơi tiêu thụ N, cách M 180 km Biết đường dây có điện trở tổng cộng 80 Ω (coi dây tải điện đồng chất, có điện trở tỉ lệ thuận với chiều. .. cấp vào nguồn điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U1 = 360V Bỏ qua hao phí điện dòng Fuco, coi hầu hết đường sức từ chạy lõi sắt Hiệu điện hai đầu R hiệu suất truyền tải điện có giá trị là: �U