Trong truyền tải điện năng người ta sử dụng máy biến áp nhằm mục đích : Điện được phát ra từ nhà máy phát điện khoảng từ 1000V đến 2000V. Trong quá trình truyền điện, trước tiên phải dùng máy biến áp tăng áp lên vài trăm ngàn vôn rồi nối vào mạng lưới điện. Khi tới nơi, dùng máy hạ áp để hạ thấp điẹn tới mức cần dùng. “Mục đích chính của việc này là để giảm bớt hao phí điện năng trên đường truyền dẫn”. Hãy tham khảo với Mobitool.
Công suất truyền tải trên mỗi đường dây được tính theo công thức:
P = [U1*U2]/Z*sin[U1^U2]
Trong đó:
- U1 : điện áp tại đầu đường dây
- U2 : điện áp tại cuối đường dây
- Z : tổng trở của đường dây
- [U1^U2] là góc lệch pha giữ U1, U2
Do đó: sin[U1^U2] =1 >> Pmax = [U1*U2]/Z. Để nâng cao Pmax thì chỉ có cách tăng U [dùng điện áp cao] hoặc giảm Z [phân pha dây dẫn, dùng các thiết bị bù,..]
Công thức tính tổn thất điện năng: ΔA = R.I^2.t
Từ công thức trên ta thấy: Muốn giảm tổn thất điện năng ta phải giảm R, I
Khi giảm R tức ta phải tăng tiết diện dây dẫn > tốn kém, không khả thi.
Với cùng một công suất truyền tải, U càng cao thì I chạy trên đường dây càng nhỏ [S=UI].
Thực tế phương pháp nâng cao điện áp để truyền tải thường được sử dụng.
Trong hệ thống điện người ta dùng máy biến áp để nâng dần điện áp truyền tải từ nhà máy sau đó qua mấy lần giảm áp để cung cấp điện cho phụ tải.
Máy biến thế có tác tác dụng làm tăng giảm HĐT giữa 2 đầu đường dây tải điện. khi truyền tải điện năng đi xa sẽ có phần điện năng bị hao phí do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây. Công thức tính phần công suất bị hao phí là: P hao phí = [P^2. R]/U^2
- P hao phí: là công suất hao phí [W]
- P: là công suất truyền tải trên đường dây [W]
- R: là điện trở của dây [ohm]
- U: là hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tải [V]
Để giảm hao phí thì người ta thường tăng HĐT để công suất hao phí giảm đi. đó là máy biến thế ở đầu dây từ nhà máy điện. khi đến khu dân cư, người ta phải giảm HĐT trên đường dây tải đó đi để phù hợp cho mạng điện dân dụng. đó là lí do có máy biến thế đặt ở đầu kia của dây tải.
Đường dây 500kV Bắc – Nam mạch 1 là công trình đường dây truyền tải điện năng [điện xoay chiều] siêu cao áp 500kV đầu tiên tại Việt Nam có tổng chiều dài 1.487 km, kéo dài từ Hòa Bìnhđến Thành phố Hồ Chí Minh. Mục tiêu xây dựng công trình là nhằm truyền tải lượng điện năng dư thừa từ Miền Bắc Việt Nam [từ cụm các nhà máy thủy điện Hòa Bình, Thác Bà; nhiệt điện Phả Lại, Uông Bí, Ninh Bình] để cung cấp cho miền Nam Việt Nam và miền Trung Việt Nam lúc đó đang thiếu điện nghiêm trọng, đồng thời liên kết hệ thống điện cục bộ của ba Miền thành một khối thống nhất.
Câu 380098: Người ta dùng máy biến thế để tăng hiệu điện thế 25 000 V thành 500 000 V lên đường dây truyền tải điện. Em hãy tính:
a] Số vòng dây cuộn thứ cấp. Biết cuộn sơ cấp có 1000 vòng
b] Công suất hao phí trên đường dây tải điện lúc này giảm bao nhiêu lần so với khi đưa hiệu điện thế trực tiếp từ nhà máy điện lên đường dây truyền tải mà không qua máy biến thế. Biết rằng công suất nhà máy điện và điện trở đường dây tải điện không thay đổi.
Công thức máy biến áp
\[\frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\]
Công thức tính công suất hao phí
\[{P_{hp}} = \frac{{{P^2}}}{{{U^2}}}.R\]
- Tải app VietJack. Xem lời giải nhanh hơn!
Học sinh cần nhớ và nắm được các công thức tính hao phí khi truyền tải điện năng, hiệu suất truyền tải điện năng.
1. Máy biến thế
Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của một máy biến thế thì ở hai đầu của cuộn dây thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều.
Không thể dùng dòng điện một chiều không đổi [dòng điện một chiều] để chạy máy biến thế được.
Quảng cáo
Tỉ số hiệu điện thế ở hai đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng của các cuộn dây đó.
Hiệu suất của máy biến thế rất lớn, coi như 100%
2. Tác dụng của máy biến thế
Nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp [đầu vào] lớn hơn số vòng dây ở cuộn thứ cấp [đầu ra] máy gọi là máy hạ thế. Nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây ở cuộn thứ cấp thì gọi là máy tăng thế.
Ở 2 đầu đường dây tải điện về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế để giảm hao phí về nhiệt trên đường dây tải, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế xuống bằng HĐT định mức của các dụng cụ tiệu thụ điện
Quảng cáo
Ví dụ 1 : Khi nói về máy biến thế, phát biểu nào sau đây SAI.
A. Máy biến thế hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
B. Máy biến thế hoạt động với dòng điện xoay chiều
C. Máy biến thế có hiệu suất rất thấp
D. Máy biến thế hoạt động có thể tăng hoặc giảm điện thế của dòng điện
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Máy biến thế có hiệu suất rất cao.
Ví dụ 2 : Khi truyền tải điện năng, để giảm hao phí truyền tải thì ở nơi truyền đi cần lắp
A. Biến thế tăng điện áp.
B. Biến thế giảm điện áp.
C. Biến thế ổn áp.
D. Cả ba đều đúng
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Để giảm hao phí trong quá trình truyền tải điện năng thì người ta cần tăng điện áp ở nơi truyền, vì vậy ở đó cần lắp máy biến thế tăng điện áp
Ví dụ 3 : Một máy hạ thế được dùng để nạp ắc quy. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến thế lần lượt là 220V và 12V. Nếu số vòng dây cuộn sơ cấp là 440 vòng, thì số vòng dây cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Áp dụng công thức
Số vòng dây cuộn thứ cấp là:
Đs 24 vòng
Quảng cáo
Câu 1: Với hai cuộn dây có số vòng dây khác nhau ở máy biến thế thì
A. Cuộn dây ít vòng hơn là cuộn sơ cấp.
B. Cuộn dây ít vòng hơn là cuộn thứ cấp.
C. Cả hai cuộn đều là cuộn sơ cấp.
D. Cuộn dây nào cũng có thể là cuộn thứ cấp.
Đáp án D
Cả hai cuộn đều có thể là cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp. Dòng điện được đưa vào cuộn nào thì cuộn đó là cuộn sơ cấp, cuộn còn lại là cuộn thứ cấp.
Câu 2: Một máy biến thế có số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp lần lượt là 1000 vòng và 2000 vòng. Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây sơ cấp là 220V. Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là:
A. 440V B. 220V C. 110V D. 1220V
Đáp án A
Áp dụng công thức
Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là:
Câu 3: Gọi n1, n2 lần lượt là số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp; U1, U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến thế ta có biểu thức KHÔNG đúng là
Đáp án B
Áp dụng công thức
Với n1, n2 là số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. U1, U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến thế
Câu 4: Để giảm hao phí truyền tải điện năng, người ta lắp thêm một máy biến thế ở nơi phát. Để nâng hiệu điện thế từ U = 25kV lên đến hiệu điện thế U = 500kV, thì phải dùng máy biến thế có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là
A. 20 B. 200 C. 0,5 D. 0,05
Đáp án D
Hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp và thứ nấp lần lượt là 25kV và 500kV.
Áp dụng công thức
Tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là
Câu 5: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị không đổi thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là 100V. Ở cuộn sơ cấp, khi ta giảm bớt đo n vòng dây thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là U; nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là 0,5U. Giá trị của U là:
A. 100V B. 150V C. 200V D. 250V
Đáp án B
Gọi hiệu điện thế đặt vào cuộn sơ cấp là U1, số vòng dây cuộn sơ cấp ban đầu và thứ cấp là N1 và N2
Ta có:
Lấy [1] : [2] =>
Lấy [1] : [3] =>
Lấy [4] : [5] =>
N1 = 3n
Thay vào [4] =>
Câu 6 : Một máy biến thế gồm có 2 cuộn dây: cuộn thứ nhất có 5000 vòng, cuộn thứ hai 30000 vòng. Máy biến thế đựơc đặt và sử dụng tại nhà máy phát điện. Cuộn dây nào của máy biến thế là cuộn sơ cấp? vì sao?
Cuộn thứ nhất của máy biến thế là cuộn sơ cấp
Vì tại nhà máy phát điện, máy biến thế sử dụng để tăng hiệu điện thế truyền tải trên đường dây làm giảm hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây. Do đó số vòng dây của cuộn sơ cấp phải nhỏ hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp.
Câu 7 : Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất bằng 1 được nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V. Biết số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 500 vòng và 1500 vòng. Do cuộn sơ cấp có 20 vòng bị quấn ngược. Điện áp thu được ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
Cuộn sơ cấp cuốn ngược 20 vòng thì cần 20 vòng triệt tiêu.
Vậy thì số vòng hoạt động đúng là: 500 – 20.2 = 460 [vòng]
Áp dụng công thức
Điện áp ở cuộn thứ cấp là:
Đs: 16,3V
Câu 8 : Người ta truyền tải điện năng từ A đến B, ở A dùng một máy tăng thế và ở B dùng hạ thế, dây dẫn từ A đến B có điện trở 40Ω. Cường độ dòng điện trên dây là 50A, công suất hao phí trên dây bằng 5% công suất tiêu thụ ở B và hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp của mấy hạ thế là 220V. Biết dòng điện và hiệu thế luôn cùng pha và bỏ qua hao phí trên máy biến thế, tỉ số biến đổi của máy hạ thế là:
Gọi hiệu điện thế và cường độ dòng điện ở hai đầu cuộn sơ cấp của máy hạ thế là U1 và I1
Do cường độ dòng điện trên dây dẫn là 50A => I1 = 50A
Công suất hao phí trên đường dây: Php = I12R = 2500.40 =100000 [W]
Theo bài ra ta có Php = 5%PB
Công suất tiêu thụ tại B là: PB = Php : 0,05 = 2000000 [W]
Công suất tiêu thụ tại B chính bằng công suất của dòng điện tại cuộn thứ cấp và sơ cấp của máy hạ thế.
Áp dụng công thức P = U.I => U = P : I
Hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp máy hạ thế là: 2000000 : 50 =40000 [V]
Tỉ số biến đổi của máy hạ thế :
Đs: 182
Câu 9 : Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1 = 110V lên 220V, với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Do đó, khi hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 110V thì hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp đo được U2 = 264V. Số vòng dây bị cuốn ngược là bao nhiêu?
Theo dự định thì số vòng dây ở hai đầu cuộn sơ cấp là:
110.1,2 = 132 [vòng]
Theo dự định thì số vòng dây ở hai đầu cuộn sơ cấp là:
220.1,2 = 264 [vòng]
Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Ta thấy, cứ n vòng cuốn sai thì cần n vòng triệt tiêu. Vậy thì số vòng hoạt động đúng là N−2n.
=> Số vòng dây hoạt động ở cuộn sơ cấp là 132 -2.n
Khi đó ta có
Vậy có 11 vòng dây ở cuộn sơ cấp bị cuốn ngược chiều.
Câu 10 : Có hai máy biến áp lí tưởng [bỏ qua mọi hao phí] cuộn sơ cấp có cùng số vòng dây nhưng cuộn thứ cấp có số vòng dây khác nhau. Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp của máy đó là 1,5. Khi đặt điện áp xoay chiều nói trên vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy thứ hai thì tỉ số đó là 2. Khi cùng thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp của mỗi máy 100 vòng dây rồi lặp lại thí nghiệm thì tỉ số điện áp nói trên của hai máy là bằng nhau. Tính số vòng dây ở cuộn sơ cấp của hai máy biến thế.
Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp là N, cuộn thứ cấp là N1 và N2
Theo bài ra ta có
Để hai tỉ số trên bằng nhau ta phải tăng N1 và giảm N2
Do đó
=> N1 + 100 = N2 - 100
1,5N + 100 = 2N - 100 => 0,5N = 200 => N = 400
số vòng dây ở cuộn sơ cấp của hai máy biến thế là 400 vòng
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 9 có đáp án và lời giải chi tiết khác:
Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
- Hỏi bài tập trên ứng dụng, thầy cô VietJack trả lời miễn phí!
- Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k7: fb.com/groups/hoctap2k7/
Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Loạt bài Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 9 có đáp án của chúng tôi được biên soạn bám sát nội dung chương trình Vật Lý lớp 9.
Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.