Skkn phương pháp giải bài tập phần máy biến thế truyền tải điện năng

Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài nghiên cứu Mơn Vật lý môn khoa học tự nhiên Những thành tựu vật lý ứng dụng vào thực tiễn sản xuất ngược lại chính thực tiễn sản xuất thúc đẩy khoa học vật lý phát triển Vì học vật lý khơng đơn học lý thuyết vật lý mà phải biết vận dụng vào thực tiễn sản xuất Do q trình giảng dạy người giáo viên phải rèn luyện cho học sinh có kỹ năng, kỹ xảo thường xuyên vận dụng hiểu biết học để giải vấn đề thực tiễn đặt Bộ môn vật lý đưa vào giảng dạy nhà trường phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức phổ thơng, bản, có hệ thống tồn diện vật lý Hệ thống kiến thức phải thiết thực có tính kỹ thuật tổng hợp đặc biệt phải phù hợp với quan điểm vật lý đại Để học sinh hiểu cách sâu sắc đủ kiến thức áp dụng kiến thức vào thực tiễn sống cần phải rèn luyện cho học sinh kỹ , kỹ xảo thực hành, giải tập, kỹ đo lường, quan sát … Trong giảng dạy môn nhận thấy trình học sinh vận dụng kiến thức Máy biến truyền tải điện xa để giải tập hay mắc lỗi sau: - Không phân loại tập thuộc dạng nào? - Không biết áp dụng công thức suy diễn - Không biết trình bày tập tự luận Để giúp em khắc phục khó khăn cịn giải tập nâng cao dành cho học sinh giỏi, gây hứng thú học tập cho em Chính lý nên chọn đề tài “Phương pháp giải tập: Máy biến - Truyền tải điện năng” Mục đích nghiên cứu Bài tập vật lý coi phương pháp dạy học, có ý nghĩa quan trọng việc thực nhiệm vụ dạy học vật lý nhà trường phổ thông Thông qua việc giải tốt tập vật lý học sinh có những kỹ so sánh, phân tích, tổng hợp … góp phần to lớn việc phát triển tư học sinh Đặc biệt tập vật lý giúp học sinh củng cố kiến thức có hệ thống vận dụng kiến thức học vào việc giải /18 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện tình cụ thể, làm cho mơn trở nên lơi cuốn, hấp dẫn em Vì mà chọn đề tài để nghiên cứu Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu mặt lý luận khái niệm máy biến thế, truyền tải điện - Tìm hiểu thực trạng khả học vật lý học sinh lớp trường - Tìm hiểu cách để giải tập vật lý lớp phần máy biến - Nghiên cứu nội dung, mục tiêu, chuẩn chương trình sách giáo khoa sách tham khảo để tìm nhiều dạng tập thuộc đề tài nghiên cứu Thu thập, phân tích, tổng hợp tiến hành thể nghiệm biện pháp đối tượng học sinh lớp giảng dạy - Phân tích thành cơng, thất bại nguyên nhân thành công thất bại từ rút kinh nghiệm, lựa chọn đưa phương pháp giải cho học sinh cho hiệu Đối tượng nghiên cứu, khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp giải tập phần Máy biến Truyền tải điện xa - Khách thể nghiên cứu: Học sinh lớp trường THCS Năm học 20192020 Thành phần tham gia nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: Bài tập Máy biến - Truyền tải điện tương đối đa dạng Trong viết phổ biến bốn dạng thường gặp + Dạng 1: Bài tập áp dụng công thức máy biến + Dạng 2: Bài tập tính hao phí đường dây truyền tải điện + Dạng 3: Máy biến đặt đầu đường dây + Dạng 4: Máy biến đặt hai đầu đường dây - Đối tượng điều tra, khảo sát, thực nghiệm: học sinh lớp tham gia giảng dạy trường Phương pháp nghiên cứu a) Điều tra thực tế: Vật lý mơn học tìm hiểu giới tự nhiên, lí thuyết vật lý việc phản ánh lại chất tự nhiên Học sinh thường học thuộc lí thuyết mà không hiểu chất khái niệm Chương trình học gây khó khăn với học sinh: Phân phối chương trình vật lý lớp khơng có tiết tập, sách giáo khoa sách tập /18 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện khơng có hướng dẫn phương pháp giải tập Học sinh đối tượng “học”, cần có hướng dẫn mẫu để học sinh có sở vận dụng theo Tơi thực không hiểu sách tập vật lý lại khơng có hướng dẫn giải, học sinh trang bị lí thuyết túy việc làm tập gánh nặng b) Sưu tầm nghiên cứu tài liệu c) Kiểm tra kết học tập học sinh theo nhóm Kế hoạch nghiên cứu STT Thời gian Nội dung Đầu tháng Nắm bắt tình hình nhận 11/2019 thức học sinh Từ 1/12/2019 Phân loại học sinh theo nhóm nhỏ để giảng dạy Tháng 3/2020 Hồn thành thông kê Biện pháp Thu thập thông tin qua giáo viên chủ nhiệm Áp dụng số phương pháp phù hợp Viết báo cáo a) Đối với giáo viên: - Chủ động, sáng tạo việc giảng dạy kiến thức, ý minh họa thực tiễn giúp em sáng tỏ vấn đề - Sưu tầm, phân loại tập cho phù hợp với nhận thức đối tượng học sinh - Phân bố thời gian hợp lí tiết học nhằm tranh thủ truyền đạt thêm kỹ làm tập vật lý cho em b) Đối với học sinh: - Tăng cường kiểm tra, củng cố kiến thức phần học câu hỏi trắc nghiệm khách quan - Hướng dẫn số tập cần thiết trước giao nhà - Học sinh cần tạo thói quen “ngẫm nghĩ” cho kỹ, cho hiểu khái niệm ( tránh lối thuộc vẹt); chịu khó suy nghĩ cơng thức vật lý chịu khó làm tập vận dụng PHẦN NHỮNG BIỆN PHÁP ĐỔI MỚI HOẶC CẢI TIẾN Cơ sở lý luận Để học tập tốt mơn Vật lý đạt kết cao ngồi việc nắm vững lý thuyết cần phải biết ứng dụng lý thuyết vào việc giải tập cách thành thạo /18 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện để giải tập thành thạo việc định hướng, phân loại tập vô cần thiết Thực trạng vấn đề nghiên cứu (cơ sở thực tiễn) Trong môn vật lý trường trung học sở, tập phần nâng cao Máy biến -Vấn đề truyền tải điện tương đối khó học sinh Làm để giải tập chuyên đề cách đơn giản hơn? Đó câu hỏi không đặt với riêng mà câu hỏi chung cho giáo viên muốn nâng cao chất lượng dạy học, học sinh muốn nâng cao kiến thức Hiện thị trường có nhiều loại sách tập nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu học tập học sinh qua tham khảo số loại sách nhận thấy đa phần sách đưa tập cụ thể hướng dẫn giải Các loại tập thuộc nhiều dạng khác đặt nhau, tập loại lại đặt cách xa sách khơng có đủ dạng tập máy biến từ đơn giản đến phức tạp số tập phần Nói chung sách viết chưa phân loại dạng tập cách cụ thể Chính cách viết sách đẫn đến việc giáo viên trình giảng dạy tiết làm chuyên đề nâng cao nhiều thời gian đầu tư, cịn học sinh làm tập cách tràn lan làm biết đó, khơng có phương pháp giải chung cho dạng nên kết học tập chưa cao, khó khăn việc kích thích hứng thú học tập mơn, chưa kể đến việc giáo viên lại hướng dẫn khác không phương pháp dạy chéo môn Việc học tập học sinh môn vật lý trở nên khó khăn làm em nản chí khơng để nâng cao kiến thức Việc tự học, tự nghiên cứu khó thực Vì lý trên, qua nhiều năm công tác với hiểu biết chút kinh nghiệm thân, mạnh dạn nêu lên số suy nghĩ “Phương pháp giải tập:Máy biến thế-Truyền tải điện năng” với mong muốn hoạt động dạy học giáo viên học sinh thu kết cao hơn, muốn tạo hướng việc tham khảo sách tập nâng cao Mơ tả, phân tích giải pháp cải tiến Vì khó khăn lớn học sinh làm tập có tính tốn, vận dụng biến đổi công thức nên chuyên đề đề cập đến tốn định lượng Tơi tạm chia thành bốn dạng để hướng dẫn /18 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện Dạng 1: BÀI TẬP ÁP DỤNG CÔNG THỨC MÁY BIẾN THẾ Phương pháp giải: Dạng tập học sinh cần làm theo bước sau: - Tóm tắt đổi đơn vị (nếu cần): Ghi lại đề cho biết cần tìm dạng kí hiệu, ý để khơng bị nhầm kí hiệu Cuộn sơ cấp nối với nguồn có U1, n1; Cuộn thứ cấp lấy điện cho phụ tải có U2, n2 - Viết câu trả lời công thức máy biến thế, suy công thức tính đại lượng cần tìm - Thay số tính (thay số khơng ghi kèm đơn vị đơn vị kết để dấu ngoặc đơn) Các tập minh họa Bài 1: Một máy biến có cuộn dây sơ cấp gồm 100 vòng, cuộn thứ cấp gồm 1000 vòng Hiệu điện đầu cuộn dây sơ cấp 220V Nếu coi điện không bị mát hiệu điện đầu cuộn thứ cấp bao nhiêu? n1 = 100 vòng Hiệu điện đầu cuộn thứ cấp n2 = 1000 vòng U1 n1 Un 220.1000  � U2   = 2200(V) U n2 n1 100 U1 = 220V U2 ? Bài 2: Một máy biến áp để hạ hiệu điện từ 35kV xuống 6kV Cuộn dây sơ cấp có 7000 vịng Tính số vòng dây cuộn thứ cấp n1 = 7000 vòng Số vòng dây cuộn thứ cấp U1 = 35kV=35000V U1 n1 U n 6000.7000  � n2   = 1200(vòng) U n2 U1 35000 U2 = 6kV=6000V n2 ? Bài 3: Nếu đặt vào đầu cuộn sơ cấp máy biến lí tưởng (bỏ qua hao phí) hiệu điện xoay chiều xác định hiệu điện đầu cuộn dây thứ cấp để hở 100V Ở cuộn thứ cấp, giảm bớt n vòng dây hiệu điện đầu để hở U, tăng thêm n vịng dây hiệu /18 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện điện đầu để hở 2U Tính hiệu điện đầu cuộn thứ cấp để hở tăng thêm 3n vịng dây Bài làm Theo đề ta có cơng thức sau: U1 n1 U n  �  (1) U n2 100 n2 U1 n  (2) U n2  n U1 n  (3) 2U n2  n n2  n U1 n1  (4) / U n2  3n U n Chia (2) cho (3) → = n  n → n2 = 3n ,thay vào (1) (4) ta có  (5) 100 3n U1 n1  (6) U / 6n U / 6n   → U/ = 200V Chia (5) cho (6) → 100 3n Dạng 2: HAO PHÍ ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN Phương pháp giải: Dạng tập giải theo bước dạng 1, cần lưu ý phân biệt: - Cơng suất cần truyền tải (cơng suất tồn phần) P; Cơng suất nơi tiêu thụ (cơng suất có ích) P1; Cơng suất hao phí (trên đường dây truyền tải) Php - Hiệu điện đầu đường dây (nơi đi) U; Hiệu điện nơi tiêu thụ (nơi đến) U1; Độ sụt đường dây ∆U - Đường dây truyền tải điện gồm sợi dây P2 - Thuộc áp dụng thành thục cơng thức tính: Php = R  I2R=∆U.I U P = P1 + Php U = U1 + ∆U H= P1 100 % P R=  l S Các tập minh họa Bài 1: Một nguồn điện có hiệu điện U = 2500V, điện truyền tải dây dẫn đến nơi tiêu thụ Biết điện trở toàn đường dây 10Ω cơng suất nguồn 100kW Hãy tính: a) Cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây b) Hiệu điện nơi tiêu thụ c) Hiệu suất tải điện /18 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện d) Để cơng suất hao phí giảm lần phải tăng hiệu điện trước tải điện lên bao nhiêu? U1 = 2500V P2 1010.10 R a) Php = = = 16000(W) U1 25002 R = 10Ω P 100000  P = 100kW=10 Wb) I = U1 2500 = 40(A) P/hp = ∆U = IR = 40.10 = 400(V) Php U2 = U1 - ∆U = 2500 – 400 = 2100(V) Php ? U2 ? H ? U/ ? P  Php 100% = 84% c) H = P P2 R P2 R d) Ta có P hp = Php → /2  → U/ = 2U1 = 5000V U U12 / Bài 2: Khi truyền tải công suất điện 2.10 kW xa với hiệu điện đường dây tải điện 220kV, ta thấy cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây 4% công suất cần truyền tải Nếu truyền tải cơng suất điện đường dây với hiệu điện 110kV cơng suất hao phí bao nhiêu? So sánh với cơng suất cần truyền tải P=2.105 kW=2.108W Php = 4%P = 8.106 W U= 220kV=220000V Php Php = 4% P / U =110kV=110000V / hp / P ? P hp = ?%P PhpU 8.106  220000  P R U /2 U /2 /  2  → P hp =  Php/ U P R U U /2  110000  = 32.106 (W) Php/ P  32.106  0,16 = 16% 2.108 Bài 3: Từ trạm thủy điện nhỏ cách nhà trường 5km, người ta dùng dây tải điện thường có đường kính 4mm, điện trở suất 1,57 10 -8Ωm Nhà trường cần lưới điện 200V, tiêu thụ công suất 10kW a) điện trở dây tải điện b) Tính hiệu điện đầu đường dây máy cung cấp c) Tính độ sụt đường dây, cơng suất hao phí đường dây hiệu suất tải điện đường dây d) Nếu muốn có hiệu suất 80% dây phải có đường kính tiết diện bao nhiêu? x = 5km = 5000m /18 a) S =  d 3,14.42  = 12,56 (mm2)= 12,56 106 m2 4 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện d = 4mm=4.10-3m l = 2x = 2.5000 = 104 (m) ρ = 1,57 10-8Ωm  l 1,57.108.104 R= = =12,5(Ω) S 12,56.106 U1 = 200V P1 = 10kW=10 W P1 104  b) I = = 50(A) U1 200 = 825(V) H/ = 80% U = U1 + IR = 200 + 50.12,5 ∆U = IR = 50.12,5 = 625(V) Php = ∆U.I = 625.50 = 31250(W) R?U? ∆U ? Php ? H ? H= P1 U1 200   ≈ 0,24 = 24% P U 825 d/ ? c) Muốn có H/ = 80% thì: H/ = S/ = d/ = U1 U1 →R/ = 1Ω / = U1  IR / U l 1,57.108.104 = = 1,57 104 (m2) R/ 4S / 4.1,57.104  = 1,4.10-2 (m) = 14mm  3,14 Bài 4: Một đường dây truyền tải công suất điện 1,2MW từ địa điểm A đến B cách 50km Dây dẫn làm hợp kim có đường kính 8mm Biết điện trở suất 2,5 10-8Ωm a) Tính điện trở đường dây b) Nếu hiệu điện hai đầu đường dây truyền tải 24kV hiệu suất truyền tải bao nhiêu? c) Để 95% công suất truyền tải đến địa điểm B cần nâng hiệu điện truyền tải lên bao nhiêu? P = 1,2MW=1,2.106Wa) l = 2AB = 2.5.104 = 105 (m) AB = 50km = 5.104m S= d = 8mm = 8.10-3m ρ = 2,5 10-8Ωm U = 24kV = 24.103V H/ = 95% R=  d 3,14.82  = 50,24(mm2) = 50,24.10-6m2 4  l 2,5.108.105 = ≈ 49,76(Ω) S 50, 24.106 P R  1, 2.10  49, 76 b) Php =  = 124400(W) U  24.103  R? H? U/? /18 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện H= P  Php P  1, 2.106  124400 ≈ 0,8963 = 89,63% 1, 2.106 c) H/ = 95% →P/hp = 5%P = 5%.1,2.106 = 60 000(W) Php P R U /2 U /2  2   U/ = Php/ U P R U PhpU Php/  124400  24.103  60000 ≈ 34558 (V) = 34,558kV Dạng 3: MÁY BIẾN THẾ ĐẶT Ở MỘT ĐẦU ĐƯỜNG DÂY Phương pháp giải: Dạng tập giải theo bước dạng 1, cần lưu ý phân biệt: - Máy biến đặt hai đầu đường dây (nơi đi) máy tăng thế, hiệu điện hai đầu đường dây hiệu điện cuộn thứ cấp máy - Máy biến đặt hai đầu đường dây (nơi đến) máy hạ thế, hiệu điện hai đầu đường dây hiệu điện cuộn sơ cấp máy - Nếu bỏ qua hao phí bên máy biến tức coi hiệu suất máy biến 100% cơng suất cuộn sơ cấp (P 1) cuộn thứ cấp (P2) Khi cơng suất máy tăng cơng suất cần truyền tải cịn U I n 2 công suất máy hạ công suất nơi tiêu thụ công thức U  I  n P2 - Nếu hiệu suất máy Ptt) I = 20A Độ giảm dây: ∆U = IR = 200V Php < Ptt Công suất hao phí dây: Php = I2R = 202 10 = 4000(W) U1 = 2000 V Hiệu suất tải điện: H = P  P 100%  96  100%  96% tt hp U2 = 5000 V ∆U ? Php ? H ? Ptt U n 96 5000 2 b) Ta có U  n  2000 = 2,5 1 P n2 ? H/ ? n1 Nếu truyền trực tiếp, dòng điện dây dẫn là: I/ = U Công suất máy phát: P = Php + Ptt = + 96 = 100kW = 100000W → I/ = 50A Cơng suất hao phí đường dây: P/hp = I/2R = 502.10 = 25000(W) = 25kW /18 10 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện Hiệu suất tải điện: H/ = P  Php/ P 100%  100  25 100%  75% 100 Bài 3: Một máy phát điện cung cấp cho mạch ngồi cơng suất P1 = 200kW Hiệu điện cực máy phát U1 = 4kV Dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp máy biến có hiệu suất 100% Tỷ số vòng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp máy biến a Dòng điện dẫn đến nơi tiêu thụ đường dây dẫn có điện trở 40Ω a) Tìm cơng suất hiệu điện nơi tiêu thụ Tìm hiệu suất truyền tải điện, biết a = b) Hiệu suất truyền tải điện thay đổi a tăng Từ nhận xét cơng dụng máy biến P1 = 200kW=2.105Wa) Tại cuộn sơ cấp: U1,I1,n1,P1 U1 = 4kV=4.103V Tại cuộn thứ cấp: U2.I2,n2,P2 n2 =a=4 n1 Tại nơi tiêu thụ: U3,I3,P3 R = 40Ω P1 2.105  I1 = =50(A) U1 4.103 P3 ? U ? H ? Do hiệu suất MBT 100% nên ta có: U I1 n2   = a → U2 = U1a = 4000.a U1 I n1 = I=I3 I2 = I1 50  a a Và P2 = P1 = 2.105W 502.40 105 Hao phí đường dây: Php = I R = = a2 a Độ giảm đường dây: ∆U = IR = 50.40 2000  a a Công suất nơi tiêu thụ: P3 = P2 – Php = 2.105 - 105 a2 =193750(W) Hiệu điện nơi tiêu thụ: U =U2 - ∆U = 4000a =15500(V) /18 11 2000 a Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện H = P3  P1 105 2 2 a  a   ≈ 0,99 = 99% 2.10 2a 2.105  b) Từ cơng thức tính H có nhận xét, a tăng H tăng Cơng dụng MBT làm giảm hao phí điện Bài 4: Có xã A có tổng cơng suất tiêu thụ điện P = 880kW Điện cung cấp từ huyện với hiệu điện U = 8925V hai dây dẫn, đến xã A phải qua máy hạ có số vịng dây cuộn sơ cấp n = 22000 vòng, hiệu điện đặt vào dây U 1, cuộn dây thứ cấp có n2 = 550 vịng để lấy cuộn dây hiệu điện U2 = 220V a) Tính điện tiêu thụ xã A ngày, cho ngày sử dụng trung bình b) Tính U1 độ giảm dây tải điện c) Tính cơng suất hao phí điện trình tải điện từ huyện xã tỉ lệ % cơng suất hao phí với cơng suất cần truyền tải từ huyện Cho biết khoảng cách từ huyện đến xã 10km, dây tải điện có tiết diện 3,2cm2 điện trở suất 10-8Ωm P0 = 880kW=880.103W a) A = P0t = 880.6 = 5280(kWh) U0 = 8925V U n U n 1 b) U  n → U1 = n  2 220.22000 =8800(V) 550 n1 = 22000 vòng ∆U = U0 – U1 = 8925 – 8800 = 125 (V) n2 = 550 vòng l = 2x = 2.104 m t = 6h U2 = 220V x = 10km = 104m  l 2.108.2.104 R= = = 1,25(Ω) S 3, 2.104 U Php =   S = 3,2cm2=3,2.10-4m2 R -8 ρ = 10 Ωm Php U1? ∆U ? P0   1252 = 12500(W) 125 12500 ≈ 0,0142 = 1,42% 880000 Php ? Php /P ? Dạng 4: MÁY BIẾN THẾ ĐẶT Ở CẢ HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY Phương pháp giải: Dạng tập giải theo bước dạng 1, cần lưu ý phân biệt: /18 12 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện - Máy biến đặt hai đầu đường dây (nơi đi) máy tăng thế, máy biến đặt hai đầu đường dây (nơi đến) máy hạ - Hiệu điện cuộn sơ cấp máy tăng U hiệu điện máy phát điện tạo Hiệu điện cuộn thứ cấp máy tăng U hiệu điện hai đầu đường dây (nơi đi) Hiệu điện cuộn sơ cấp máy hạ U hiệu điện hai đầu đường dây (nơi đến) Hiệu điện cuộn thứ cấp máy hạ U4 hiệu điện nơi tiêu thụ - Tại máy tăng thế: Cuộn sơ cấp có U1, n1, I1, P1 Cuộn thứ cấp có U2, n2, I2, P2 - Tại máy hạ thế: Cuộn sơ cấp có U3, n3, I3, P3 Cuộn thứ cấp có U4, n4, I4, P4 U I U n I n 3 Nếu máy lý tưởng ta có U  I  n U  I  n 2 4 I2 = I3 = Id P1 = P P2 = P3 + Php H = P 100%  P 100% P1 P3 = P U2 = U3 + ∆U P2 Các tập minh họa Bài 1: Hai thành phố A B cách 100km Điện tải từ máy tăng A tới máy hạ B dây đồng tiết diện trịn, đường kính d = 1cm Cường độ dòng điện đường dây tải 50A Công suất tiêu hao đường dây 5% công suất tiêu thụ B hiệu điện cuộn thứ cấp máy hạ B 220V a) Tính cơng suất tiêu thụ B U/ b) Tính tỉ số biến máy hạ B Cho ρ = 1,6 10 -8Ωm Hao U phí máy biến không đáng kể AB = 100km =  d 3,14.12  a) Điện trở đường dây: S = = 0,785 (cm2) = 105m 4 0,785.10-4 m2 l = 2AB = 2.105 m d = 1cm = 0,01m l 1, 6.108.2.105 R= = ≈ 40,76(Ω) S 0,875.104 I = 50A /18 13 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện Công suất hao phí đường dây: Php = I2R = 502.40,76 = 101900(W) Php = 5% PB U2B = 220V ρ = 1,6 10-8Ωm Php = 5%PB →PB = P B? 2038000(W) = 2038kW Php 5%  100.Php = 100.101900 = b) Hiệu điện cuộn sơ cấp máy hạ B: U/ ? U PB = U/I →U/ = PB 2038000  = 40760(V) I 50 U / 40760  ≈ 185,27 U 220 Bài 2: Điện tải từ máy phát điện đến nơi tiêu thụ Tổng điện trở đường dây tải điện 4Ω Đầu đường dây đặt máy tăng có hệ số biến đổi 0,05 Cuối đường dây đặt máy hạ có hệ số biến đổi 10 Hiệu suất máy hạ 88% Nơi tiêu thụ điện khu nhà sử dụng 88 bóng đèn loại 220V- 60W mắc song song đèn sáng bình thường Bỏ qua điện trở dây dẫn từ máy hạ đến nơi tiêu thụ điện trở dây nối khu nhà a) Tại truyền tải điện xa dây dẫn người ta phải dùng máy biến đặt đầu đường dây tải điện b) Tính hiệu điện đầu vào máy hạ c) Tính hiệu điện đầu vào máy tăng d) Nếu khu nhà dùng 112 bóng đèn gồm loại 40W; 60W; 150W có hiệu điện định mức 220V mà đèn sáng bình thường cần đèn loại? Bài làm R = 4Ω k1 = 0,05 a) a) Phải đặt máy tăng đầu đường dây tải điện để giảm hao phí, phải đặt máy hạ cuối đường dây tải điện (nơi tiêu thụ) để giảm hiệu điện phù hợp với sử dụng k2 = 10 b) b) HĐT đầu máy hạ thế: U4 = Uđm = 220V H = 88% = 0,88 HĐT đầu vào máy hạ thế: U3 = k2.U4 = 10.220 = 2200(V) c) c) Công suất cuộn thứ cấp máy hạ công suất tiêu thụ 88 đèn loại 60W sáng bình thường: P = a.Pđm Đ1: 220V-60W = 88.60 =5280(W) a = 88 bóng /18 14 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện a/ = 112 bóng Đ2: 220V-40W Đ3: 220V-150W U1,U2? P 5280 Cơng suất cuộn sơ cấp máy hạ thế: P = H  0,88 = 6000(W) P 6000 Cường độ dòng điện đường dây: I = U  2200 ≈ 2,73(A) Độ sụt đường dây: ∆U = I.R = 2,73.4 = 10,92(V) Hiệu điện đầu máy tăng thế: U2 = ∆U + U3 = x,y,z? 10,92 + 2200 = 2210,92(V) Hiệu điện đầu vào máy tăng thế: U1 = k1.U2 = 0,05.2210,92 = 110,546(V) d) Muốn 112 bóng đèn sáng bình thường tổng cơng suất tiêu thụ 112 bóng đèn phải tổng cơng suất tiêu thụ 88 bóng loại 60W lúc trước U3,U4? Gọi số bóng loại 40W x, loại 60W y, loại 150W z Ta có: 40x + 60y + 150z = 5280 (1) Từ (1) → y = 40 - 11 z x + y + z = 112 (2) Muốn y nguyên, dương z ⋮ 40 - 11 z≥ → z ≤ 7,3 → z = 2,4,6 Với z = → y = 29 → x = 81 Với z = → y = 18 → x = 90 Với z = → y = → x = 99 Bài 3: Điện tải từ trạm tăng đến trạm hạ nhờ dây dẫn có điện trở tổng cộng 20Ω Ở đầu cuộn thứ cấp máy hạ có cơng suất 12kW, cường độ dòng điện 100A Biết tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp máy tăng 0,1; máy hạ 10 hiệu suất 100% a) Xác định hiệu điện đầu cuộn sơ cấp cường độ dòng điện cuộn sơ cấp máy tăng b) Nếu nơi máy hạ ta cần dịng điện cơng suất khơng dùng máy tăng hạ hiệu điện hiệu dụng nơi truyền phải bao nhiêu? Sự hao phí đường dây tăng lần so với dùng máy biến R = 20Ω a) - Tại máy hạ thế: /18 15 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện P4 = 12kW=12.103W Cuộn thứ cấp: U4 = I4 = 100A U n → U3 = 10U4 = 1200V n3 = 10 n4 → I3 = H = 100% I4 = 10A = I = I2 P3 = P4 = 12000W 10 ∆U = I R =10.20=200(V) 2000(W) U1, I1? U? Php I 3 Cuộn sơ cấp: H = 100%, ta có U  I  n  10 4 n1 = 0,1 n2 Php/ P4 12.103  = 120(V) I4 100 P hp = ∆U.I = 200.10 = - Tại máy tăng thế: Cuộn thứ cấp: P2 = P3 + Php = 12000+2000 = 14000(W) ? U2 = U3 + ∆U = 1200+200 = 1400(V) U I n Cuộn sơ cấp: U  I  n  0,1 →U1 = 0,1U2 = 140V 2 →I1 = 10I2 = 100A Ta có U4,I4,P4 khơng đổi Độ sụt đường dây là: ∆U / = I4R = 100.20 = 2000(V) Hiệu điện nơi truyền là: U/ = U4 + ∆U/ = 2120V Khi khơng có MBT cơng suất hao phí đường dây là: P/hp = (I4)2R = 1002.20 = 200000(W) Php/ Php  200000 = 100 →cơng suất hao phí tăng100 lần 2000 Bài 4: Từ nơi sản xuất điện đến nơi tiêu thụ điện máy biến đường dây tải điện nối máy biến với Máy tăng A có tỉ số vịng dây n1/n2 = 0,1 Đường dây tải điện có điện trở tổng cộng 10Ω Máy hạ B có tỉ số vịng dây n 3/n4 = 15 Nơi tiêu thụ mạng điện 120V-12kW Bỏ qua hao phí điện máy biến điện trở cuộn dây a) Tính hiệu điện cuộn sơ cấp máy tăng b) Tính hiệu suất tải điện /18 16 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện c) Nếu giữ nguyên đường dây nhu cầu nơi tiêu thụ 120V-12kW Bỏ máy biến - Hỏi đầu đường dây phải có cơng suất P0 hiệu điện U0 bao nhiêu? - Hao phí điện tăng lên lần? - Hiệu suất giảm lần? n1 = 0,1 n2 a) - Tại máy hạ B: P4 12.103  Cuộn thứ cấp: I4 = = 100 (A) U4 120 n3 = 15 n4 U I n R = 10Ω 3 Cuộn sơ cấp: H = 100%, ta có U  I  n  15 4 U4 = 120V → U3 = 15U4 = 1800 (V) P4= 12kW=12000W → I3 = I = 20 A = I = I2 P3 = P4 = 12000 (W) 15 U1? H? ∆U = I R = P0? U0? 20 200 10 = (V) 3 Php = ∆U.I = 200 20 4000 = (W) 3 - Tại máy tăng A: - Cuộn thứ cấp: P2 = P3 + Php = 12000 + 4000 ≈ 12444 (W) = P1 U2 = U3 + ∆U = 1800 + 200 5600 = (V) 3 U1 I n1 560 Cuộn sơ cấp: U  I  n  0,1 →U1 = 0,1U2 = (V) 2 P 12000 b) H = P  12444 ≈ 0,964 = 96,4% c) Bỏ máy biến ta có U4,I4,P4 không đổi U0 = U4 + ∆U/ = U4 + I4R = 120 + 100.10 = 1120 (V) P0 = U0I4 = 1120.100 = 112000 (W) Hao phí khơng có MBT: P/hp = (I4)2R = 1002.10 = 105 (W) /18 17 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện Php/ Php  105.9 = 225 4000 P 12000 Khi bỏ MBT: H/ = P  112000 ≈ 0,107 = 10,7% H 96, Hiệu suất giảm là: H /  10, ≈ lần PHẦN KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1.Kết luận: Chuyên đề phần tháo gỡ khó khăn, hạn chế học sinh làm tập Máy biến - Vấn đề truyền tải điện xa; Giúp em nâng cao lực nhận thức, sáng tạo, nâng cao kĩ vận dụng kiến thức, trình bày tập tự luận 2.Khuyến nghị: Vì thời lượng làm lớp nên yêu cầu em học sinh cần ý mặt lí thuyết Học cho hiểu hiểu thực sự, tránh lối thuộc câu chữ Cần tăng cường đọc thêm tài liệu để học tập, rèn luyện thêm Nên tổ chức nhóm học để thảo luận, em đội tuyển, hình thức trì kết hợp với hỗ trợ giáo có hiệu lớn Ban giám hiệu nhà trường có kế hoạch bồi dưỡng, kiểm tra thường xuyên để giúp học sinh có điều kiện để học tập Cần đầu tư thêm tài liệu học tập cho đội tuyển HSG Đối với nghành, cần có buổi tập huấn để giáo viên giao lưu, trao đổi kinh nghiệm tìm giải pháp cho khó khăn giảng dạy Đặc biệt, cần có thêm hướng dẫn cho tập SBT vật lí, tập khó để học sinh đại trà có sở trình bày Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết Không chép nội dung người khác NGƯỜI VIẾT /18 18 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện TÀI LIỆU THAM KHẢO /18 19 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện T T Tên tài liệu Tên tác giả Nguyễn Cảnh Hòe - Nhà xuất Vật lý nâng cao THCS Bài tập vật lý nâng cao Ngô Quốc Quýnh Tuyển chọn đề thi vào lớp 10 chuyên Nguyễn Quang Hậu Ôn luyện vật lý Đặng Thanh Hải Giáo dục 400 tập vật lý Nguyễn Xuân Khoái Giáo dục Nguyễn Đức Tài Đại học SP Tuyển chọn đề thi HSG Vật lý THCS Lê Thanh Hoạch Lương Tất Đạt Giáo dục Giáo dục Hà Nội Tài liệu tự chọn nâng cao Nhiều tác giả Sở GD Hà Nội Sách giáo khoa, Sách tập Vật lý lớp Giáo dục Mạng internet /18 Bộ giáo dục - Đào tạo 20 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện /18 21 ... Dạng 4: MÁY BIẾN THẾ ĐẶT Ở CẢ HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY Phương pháp giải: Dạng tập giải theo bước dạng 1, cần lưu ý phân biệt: /18 12 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện - Máy biến đặt... mạng điện 120V-12kW Bỏ qua hao phí điện máy biến điện trở cuộn dây a) Tính hiệu điện cuộn sơ cấp máy tăng b) Tính hiệu suất tải điện /18 16 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện. .. phần máy biến - truyền tải điện TÀI LIỆU THAM KHẢO /18 19 Phương pháp giải tập phần máy biến - truyền tải điện T T Tên tài liệu Tên tác giả Nguyễn Cảnh Hòe - Nhà xuất Vật lý nâng cao THCS Bài tập