Lý thuyết Truyền tải điện năng. Máy biến áp (mới 2022 + Bài Tập) - Vật lí 12

Bài 16. Truyền tải điện năng. Máy biến áp I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa

- Công suất phát từ nhà máy phát điện được tính bởi công thức: P_phat U_phat.I

- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây được tính theo định luật Jun:

2

2 phat 2

hp 2 phat 2

phat phat

rI r r

U U

P   P P

- Do công suất phát đi xác định nên muốn giảm công suất hao phí bằng cách giảm r hoặc tăng Uphát tuy nhiên cách giảm r thì khá tốn kém vì phải chế tạo được vật liệu có điện trở thấp, nếu không thì phải tăng tiết diện dây dẫn đến khối lượng lớn, tăng số lượng cột điện. Nên người ta ưu tiên bằng cách tăng Uphát.

 Dẫn đến cần sử dụng những thiết bị biến đổi điện áp.

II. Máy biến áp

1. Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp

Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) nhưng không làm thay đổi tần số dòng điện.

Cấu tạo máy biến áp:

Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên một lõi sắt kín.

Nguyên tắc hoạt động:

- Cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện xoay chiều E1 nên có dòng điện xoay chiều đi qua cuộn sơ cấp, tạo ra vùng không gian xung quanh từ trường biến thiên.

- Từ trường biến thiên xuyên qua tiết diện của cuộn thứ cấp, tạo ra từ thông biến thiên trên cuộn thứ cấp, làm xuất hiện một suất điện động xoay chiều E2 trên cuộn thứ cấp. Tùy thuộc vào số vòng dây ở hai cuộn mà suất điện động của cuộn thứ cấp có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn suất điện động mà cuộn sơ cấp lấy ra từ nguồn điện.

2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp

- Suất điện động trong mỗi cuộn dây tỉ lệ với số vòng dây của chúng: ^{1 1}

2 2

E N

E  N - Nếu bỏ qua điện trở dây quấn thì ta được công thức máy biến áp về mối quan hệ tỉ lệ giữa điện áp mỗi cuộn dây và số vòng dây mỗi cuộn: ^{1 1}

2 2

U N

U  N . + Nếu N2 > N1 ta gọi máy biến áp là máy tăng áp.

+ Nếu N2 < N1 ta gọi máy biến áp là máy hạ áp.

- Hiệu suất của máy biến áp: ^{2 2 2 2}

1 1 1

U I cos

H U I

P P

  

- Nếu máy biến áp là lí tưởng (bỏ qua hao phí) và cuộn thứ cấp nối với điện trở R thì

ta có: _{1 2} ^{1 2}

2 1

I U

I U . P P  

3. Ứng dụng của máy biến áp a) Truyền tải điện năng

b) Nấu chảy kim loại, hàn điện

Nấu chảy kim loại bằng bộ biến áp của lò vi sóng cũ