Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kế[r]
(1)BÀI TOÁN VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA Có thể nói dạng tốn hay vì:
- Là tốn có tính thực tiễn cao.
- Khi làm tập máy biến áp toán truyền tải điện xa học sinh hiểu chất vật lý tính ứng dụng vật lý đời sống Ngoài học làm tập máy biến áp tốn truyền tải điện xa cịn giáo dục cho học sinh tiết kiệm lượng điện sống
1) MÁY BIẾN ÁP:
a) Suất điện động cuộn sơ cấp: e N1 1
t
Suất điện động cuộn thứ cấp: e2 N2
t
1
2
e N
e N (1)
Trong e1được coi nguồn thu: e1= u1– i1.r1
e2được coi nguồn phát: e2= u2+ i2.r2 1 1
2 2 2
e u i r N
e u i r N
(2)
Khi r r1 2 (hay r1 0, mạch thứ cấp hở) ta có: 1 1
2 2
e E U N k e E U N (3)
Với k hệ số máy biến áp
- Nếu k > U1> U2 máy hạ áp
- Nếu k < U1< U2 máy tăng áp
U1
N1
U2
N2
U2
N2
U1
(2)- Công suất cuộn sơ cấp: P1= U1I1cos1
- Công suất cuộn thứ cấp: P2= U2I2cos2 c) Hiệu suất máy biến thế:
2 2
1 1
U I cos H
U I cos
+ Nếu H = ta có: 1
2 2
U I N E
U I N E
2) BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA
a) Công suất máy phát : Pphát= UphátI.cos
b) Công suất hao phí q trình truyền điện năng:
2 os2 P
P R
U c
=U.I
Với: P công suất truyền nơi cung cấp
U điện áp nơi cung cấp coslà hệ số công suất dây tải điện I cường độ dòng điện chạy đường dây
l R
S
điện trở tổng cộng dây tải điện (lưu ý: dẫn điện dây) U = IR độ giảm điện áp đường dây tải điện
Ở hình vẽ ta có:U = IR =UA, UB
c) Biện pháp giảm hao phí: có cách
Giảm R : cách tốn chi phí
Tăng U : Bằng cách dùng máy biến thế, cách có hiệu
A B
' A
U UB
I
A
U ,
B
(3)Nhận xét quan trọng:
Có thể nói tốn máy biến truyền tải điện xa có mối quan hệ với nhau: Từ tăng (giảm) điện áp giảm lượng hao phí nâng cao hiệu suất
3 CÁC BÀI TẬP VÍ DỤ: Ví dụ 1:
Cuộn sơ cấp máy biến áp nối với mạng điện xoay chiều có điện áp 380V Cuộn thứ cấp có dịng điện 1,5A chạy qua có điện áp hai đầu dây 120V Biết số vịng dây cuộn thứ cấp 30 Tìm số vòng dây cuộn sơ cấp cường độ dịng điện chạy qua Bỏ qua hao phí điện máy
Giải
Vì bỏ qua hao phí lượng nên hiệu suất 100%, máy biến áp lí tưởng Ta có:
2 2
I I N N U
U
Thay đại lượng biết:
A I
N I
N
75 ,
95
,1 30 120 380
1 1
1
Ví dụ 2(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 vịng 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
Giải:
(4)+) 100 2 U NN
U +) ) ( ) ( 2 1 1 N n n N N U U n N N U U 200 ) ( 1 ,
2
N n
N U
U Vđáp án B
Ví dụ 3(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 dụng 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 100 vòng dây B 84 vòng dây C.60 vòng dây D 40 vòng dây
Giải
Ta có tỉ số biến áp cần quấn đúng: t t s s
N N
k 0,5 N
N 0,5
Gọi số vòng cuộn thứ cấp lúc đầu N2 , số vòng phải tiếp tục quấn thêm x ta có:
2 2
s N N 24 N 24 x
N
0,43 0,45 0,5
suy hệ pt: 2
2
0,45N 0,43N 10,32 N 516
0,5N 0,43N 10,32 0,43x x 60
Đáp án C Ví dụ (CĐ - 2011):
Khi truyền điện có cơng suất P từ nơi phát điện xoay chiều đến nơi tiêu thụ cơng suất hao phí đường dây ∆P Để cho cơng suất hao phí đường dây cịn P
n
(5)Giải
Vì máy biến áp lí tưởng nên ta có cơng suất hao phí trước sau sử dụng máy biến áp: 2 2 2 ; U R P P U R P
P
Theo đề bài:
n P
P
2 Suy ra: n U U N N U n U nU U 1 1 2
2
Đáp án B
Ví dụ (HSG 2011-Thanh Hóa):
Trong trình truyền tải điện xa cần tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 lần Giả thiết công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi, điện áp tức thời u pha với dòng điện tức thời i Biết ban đầu độ giảm điện đường dây 15% điện áp tải tiêu thụ
Giải
- Đặt: U, U1, ΔU , I1, P1 điện áp nguồn, điện áp tải tiêu thụ, độ giảm điện áp đường dây, dịng
điện hiệu dụng cơng suất hao phí đường dây lúc đầu
U’, U2, ΔU' , I2, P2 điện áp nguồn, điện áp tải tiêu thụ, độ giảm điện áp đường dây, dịng điện hiệu dụng cơng suất hao phí đường dây lúc sau
Ta có: 10 ' 10 100 1 2 2 U U I I I I P P
Theo đề ra: ΔU = 0,15.U1
10 15 ,
' U1
U
(1)
- Vì u i pha cơng suất nơi tiêu thu nhận không đổi nên:
2
1 2
1
U I
U I = U I = = 10
U I
U2= 10U1 (2)
(6)1 1
2 1
U = U + ΔU = (0,15 + 1).U
0,15.U 0,15
U' = U + ΔU' = 10.U + = (10 + ).U
10 10
- Do đó:
0,15 10+
U' = 10 = 8,7 U 0,15+1
Ví dụ 6( Sách BT):
Cuộn sơ cấp thứ cấp máy biến áp có số vòng 600 vòng 120 vòng Đặt vào đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều cớ giá trị hiệu dụng 380V
a Tính điện áp đầu cuộn thứ cấp
b Nối đầu cuộn thứ cấp với điện trở có R = 100 Tính cường độ dịng điện chạy cuộn sơ cấp( bỏ qua hao phí máy biến áp)
Giải
Vẽ hình phân tích:
a Vì bỏ qua hao phí máy biến áp, ta có: 76
2 N
N U
U V
b Cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp: 76
, 2 UR
I A
- Cường độ dòng điện chạy cuộn sơ cấp: 152 , 2 N I
I A
R
1
I I2
2 U
(7)Điện tải từ trạm tăng áp tới trạm hạ áp đường dây tải điện pha có điện trở R = 30 Bỏ qua tổn hao lượng máy biến áp
a Vẽ sơ đồ truyền tải điện
b Biết điện áp đầu cuộn sơ cấp thứ cấp máy hạ áp 2200V 220V, cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp máy hạ áp 100A Tính điện áp cực trạm tăng áp hiệu suất truyền tải điện Coi hệ số công suất mạch
Giải
a Vẽ sơ đồ truyền tải điện
b Điện áp cực trạm tăng áp: ' A
U
- Xét máy hạ áp B:
Cường độ dòng điện chạy dây dẫn cường độ dòng điện chạy cuộn sơ cấp máy hạ áp:
A U
I U I
B
B 10
2200 100 220 ,
1 ,
- Độ giảm đường dây:
U = IR = UA, UB = 10.30 = 300V Suy ra: UA, U UB 30022002500V
- Hiệu suất truyền tải điện:
+ Vì hệ số cơng suất mạch
+ Gọi P công suất nguồn máy tăng áp cung cấp
Ta có: 88%
1
% 100
2,
I U
R I P
P P
P P H
(8)WebsiteHOC247cung cấp môi trườnghọc trực tuyếnsinh động, nhiềutiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạmđến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng
I. Luyện Thi Online
- Luyên thi ĐH, THPT QG:Đội ngũGV Giỏi, Kinh nghiệmtừ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng
các khóaluyện thi THPTQGcác mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học
- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn:Ơn thiHSG lớp 9và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toáncác trường
PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác
TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.
II Khoá Học Nâng Cao HSG
- Toán Nâng Cao THCS:Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho em HS THCS lớp 6,
7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG
- Bồi dưỡng HSG Tốn:Bồi dưỡng phân mơnĐại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học vàTổ Hợpdành cho
học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm:TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩncùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
III. Kênh học tập miễn phí
- HOC247 NET:Website hoc miễn phí học theochương trình SGKtừ lớp đến lớp 12 tất môn
học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động
- HOC247 TV:KênhYoutubecung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí
từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai
Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online Chuyên Gia
Khoá Học Nâng Cao HSG