• Không có kết quả nào được tìm thấy

Khái niệm Hình 1 - Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Chia sẻ "Khái niệm Hình 1 - Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó"

Copied!
18
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Văn bản

(1)

I. MÁY BIẾN ÁP

1. Khái niệm Hình 1

- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó.

2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động a. Cấu tạo:

- Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua

mạch.

- Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2hoặc ngược lại.

- Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện.

- Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 1, còn trong việc biểu diễn sơ đồ máy biến áp thì có dạng như hình 2

b. Nguyên tắc hoạt động:

- Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn. Gọi từ thông này là: φ = φ0cosωt

- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là : φ1 = N1φ0cosωt và φ2 = N2φ0cosωt

- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức

Từ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

3. Khảo sát máy biến áp

Gọi N1. N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Gọi U1, U2 là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Gọi I1, I2 là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Trong khoảng thời gian Δt vô cùng nhỏ từ thông biến thiên gây ra trong mỗi vòng dây của cả hai cuộn suất

điện động bằng:

Suất điện động trên một cuộn sơ cấp là:

Suất điện động trên cuộn thứ cấp:

=> Tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng

Tỉ số không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được , (1) Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên , khi mạch thứ cấp hở nên , (2)

Từ (1) và (2) ta được , (*)

• Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi là máy tăng áp.

• Nếu N2 < N1 => U2 < U1 : gọi là máy hạ áp.

(2)

Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như công suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như nhau.

, (**)

Từ (*) và (**) ta có

Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại.

Chú ý : Công thức (*) luôn được áp dụng cho máy biến áp còn công thức (**) chỉ được áp dụng khi hao phí không đáng kể hoặc hai đầu cuộn thứ cấp để hở.

4. Truyền tải điện năng đi xa

Điện năng sản xuất được truyền tải đến nơi tiêu thụ trên đường dây dẫn dài hàng trăm km. Công suất cần truyền tải: , (1)

Trong đó : P là công suất cần truyền đi, U là điện áp tại nơi truyền đi, I là cường độ dòng điện trên dây dẫn truyền tải, cosφ là hệ số công suất.

Từ (1) =>

Theo hiệu ứng nhiệt Jun- Lenxơ công suất hao phí ΔP dưới dạng tỏa nhiệt vào khí quyển ta có

với R là điện trở đường dây

Vậy công suât tỏa nhiệt trên đường dây khi truyền tải điện năng đi xa là

Để khi đến nơi sử dụng thì mục tiêu là làm sao để giảm tải công suất tỏa nhiệt ΔP để phần lớn điện năng được sử dụng hữu ích. Có hai phương án giảm ΔP

• Phương án 1 : Giảm R.

Do nên để giảm R thì cần phải tăng tiết diện S của dây dẫn. Phương án này không khả thi do tốn kém kinh tế.

• Phương án 2 : Tăng U.

Bằng cách sử dụng máy biến áp, tăng điện áp U trước khi truyền tải đi thì công suất tỏa nhiệt trên đường dây sẽ được hạn chế. Phương án này khả thi hơn vì không tốn kém, và thường được sử dụng trong thực tế.

* Chú ý :

- Công thức tính điện trở của dây dẫn . Trong đó p(Ω.m) là điện trở suất của dây dẫn, ℓ là chiều dài dây, S là tiết diện của dây dẫn.

- Công suất tỏa nhiệt cũng chính là công suất hao phí trên đường dây, phần công suất hữu ích sử dụng được

Từ đó hiệu suất của quá trình truyền tải là

- Sơ đồ truyền tải điện năng từ A đến B : Tại A sử dụng máy tăng áp để tăng điện áp cần truyền đi. Đến B sử dụng máy hạ áp để làm giảm điện áp xuống phù hợp với nơi cần sử dụng (thường là 220V). khi đóđộ giảm điện áp : , với U2A là điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy tăng áp tại A, còn

(3)

U1B là điện áp ở đầu vào cuộn sơ cấp của máy biến áp tại B.

- Quãng đường truyền tải điện năng đi xa so với nguồn một khoảng là d thì chiều dài dây là ℓ = 2d.

5. Các ví dụ điển hình

Ví dụ 1 : Một máy biến áp có tỉ số vòng dây , hiệu suất 96% nhận một công suất 10(kW) ở cuộn sơ cấp và hiệu thế ở hai đầu sơ cấp là 1(kV), hệ số công suất của mạch thứ cấp là 0,8, thì cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp có giá trị là bao nhiêu ?

* Hướng dẫn giải:

Gọi P1 là công suất của cuộn sơ cấp, P2 là công suất ở cuộn thứ cấp của máy biến áp

Theo bài ta có

Do với máy biến áp ta luôn có

Từ đó

Vậy cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp của máy biến áp là 60A

Ví dụ 2: Người ta cần tải 1 công suất 5 MW từ nhà máy điện đến một nơi tiêu thụ cách nhau 5 km. Hiệu điện thế cuộn thứ cấp máy tăng thế là U = 100 kV, độ giảm thế trên đường dây không quá 1% U. Điện trở suất các dây tải là 1,7. 10-8m. Tiết diện dây dẫn phải thỏa điều kiện nào?

* Hướng dẫn giải:

Ta có d = 5 km => ℓ = 10 km = 10000 (m)

Độ giảm điện thế:

Thay số ta được:

Ví dụ 3: Người ta cần truyền một công suất điện một pha 10000kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 50kV đi xa. Mạch điện có hệ số công suất cosφ = 0,8. Muốn cho tỷ lệ năng lượng mất trên đường dây không quá 10%

thì điện trở của đường dây phải có giá trị như thế nào?

* Hướng dẫn giải:

(4)

Công suất hao phí khi truyền là

Theo bài thì

Thay số ta được

BÀI TẬP LUYỆN TẬP

Bài 1: Người ta cần tải đi một công suất 1MW từ nhà máy điện về nơi tiêu thụ. Dùng 2 công tơ điện đặt ở biến áp tăng thế và ở đầu nơi tiêu thụ thì thấy số chỉ của chúng chênh lệch mỗi ngày đêm 216Kw.h. Tỷ lệ hao phí do chuyển tải điện năng là bao nhiêu?

Bài 2: Người ta cần chuyển tải điện năng từ máy hạ thế có hiệu điện thế đầu ra 220V đến 1 hộ gia đình cách nhau 1km. Công suất nơi tiêu thụ là 10KW và yêu cầu độ giảm thế đường dây không qua 20 (V). Điện trở suất dây tải là 2,8.10-8m và tải tiêu thụ thuần trở. Tiết diện dây dẫn phải thỏa điều kiện gi?

Bài 3: Ta cần truyền một công suất điện 1MW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 10 kV đi xa bằng đường dây một pha. Mạch có hệ số công suất k = 0,8. Muốn cho tỉ lệ hao phí trên đường dây không quá 10% thì điện trở của đường dây phải có giá trị là bao nhiêu?

Bài 4: Một máy biến áp có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng. Điện áp và cường độ dòng điện ở mạch sơ cấp là 120V, 0,8A. Điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

Bài 5: Công suất hao phí dọc đường dây tải có điện áp 500kV, khi truyền đi một công suất điện 12000kW theo một đường dây có điện trở 10 là bao nhiêu?

Bài 6: Một máy biến thế có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây được mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220V. Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 484V. Bỏ qua mọi hao phí của máy biến thế. Số vòng dây của cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

7) Một trạm hạ áp cấp điện cho một nông trại để thắp sáng các bóng đèn sợi đốt cùng loại có điện áp định mức 220 V. Nếu dùng 500 bóng thì chúng hoạt động đúng định mức, nếu dùng 1500 bóng thì chúng chỉ đạt 83,4% công suất định mức. Coi điện trở của bóng đèn không đổi. Điện áp ra ở cuộn thứ cấp của máy hạ áp là

A. 271 V. B. 310 V. C. 231 V. D. 250 V

Câu 17: Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp gấp 10 lần cuộn thứ cấp. Hai đầu cuộn sơ cấp mắc vào nguồn xoay chiều có điện áp hiệu dụng U1 = 220V. Điện trở của cuộn sơ cấp là r1  0 và cuộn thứ cấp r2  2Ω. Mạch từ khép kín; bỏ qua hao phí do dòng Fuco và bức xạ. Khi hai đầu cuộn thứ cấp mắc với điện trở R = 20Ω thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp bằng bao nhiêu?

A. 18V; B. 22V; C. 20V; D. 24V.

Giải: Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở: U2 = U1/10 = 22V =E2

Cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp khi nối với điên trở R: I2 = E2/(R +r2) = 1A

(5)

Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp U’2 = I2R = 20V. Chọn đáp án C

Câu 18: Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp bằng 10 lần số vòng cuộn thứ cấp.Mắc hai đầu cuộn sơ cấp vàonguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng là U1=220V. Điện trở cuộn sơ cấp là r1=0 và cuộn thứ cấp là r2=2 .Nếu nối mạch thứ cấp với điện trở R=20 thì hiệu suất của máy biến thế là:

A. H=0,87 B. H=0,97 C. H=0,91 D. H=0,81 Hiệu suất của máy biến thế chính là hiệu suất của nguồn điện E2

H = 0,90909 0,91 22

20

2 '

2

E U P P

E

R . Chọn đáp án C

Câu 19: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị không đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là 100V.Ở cuộn sơ cấp ,khi ta giảm bớt n vòng dây thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U;nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U/2.Gía trị của U là:

A. 150V. B. 200V C. 100V D. 50V

Giải: Gọi điên áp hiệu dụng đặt vào cuộn sơ cấp là U1, số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là N1 và N2

Ta có:

2 1 1

00

`

1 N

N

U (1)

2 1 1

N n N U

U

(2)

2 1

2 1

N n N U

U

(3)

Lấy (1) : (2) --->

n N U N

1 1

00

`

1 (4) Lấy (1) : (3) --->

n N U N

1 1

00

`

2 (5)

Lấy (4) : (5) ---> N n N N n

n N

n

N 2 2 3

00

` 1

200

1 1

1 1

1

Từ (4) ---> U = 100 150

1

1

n N

N (V) Chọn đáp án A

Câu 20: Một máy biến áp lí tưởng gồm 1 cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp n1=2400 vòng. Điện áp U1=200V. Cuộn thứ cấp thứ nhất có U2=10V và I2=1,2A.

Cuộn thứ cấp thứ 2 có n3=24 vòng và I3=2A. Xác định cường độ dòng điện I1

A. 0,04A B. 0,06A C. 0,08A D. 0,1A Giải: Dòng điện qua cuộn sơ cấp I1 = I12 + I13

2 12

I I =

1 2

U

U ====> I12 = I2.

1 2

U

U = 1,2.

200

10 = 0,06 A

3 13

I I =

1 3

U U =

1 3

n

n = 0,01 ===> I13 = 0,01I3 = 0,02 A I1 = I12 + I13 = 0,08 A Chọn đáp án C.

(6)

Bài 21: Từ một nguồn U = 6200V điện năng được truyền trên dây đến nơi tiêu thụ.

Điện trở của đường dây là 10. Công suất tại nơi tiêu thụ là 120kW. Tính độ giảm thế trên đường dây, công suất hao phí trên dây và hiệu suất tải điện. Biết công suất hao phí trên dây nhỏ hơn công suất tại nơi tiêu thụ?

Giải: Gọi P0 là công suất khi tải đi. Khi đó công suất hao phí trên đường dây:

P = P02

. 2

U

R với P0 = P + P P = P0

2. 2

U

R = (P + P)2. 2

U

R = (120000 + P)2 2

6200 10

3844000P = 14400000000 + 240000P + (P)2 ----> (P)2 - 382.105(P) + 1,44.

1010 = 0

P = 191.105' = 191.105  190,996.105 ----> P1 = 381,996.105W > P loại P2 = 0,004.105W = 0.4kW ---> Công suất hao phí P = 0.4kW.

Hiều suất quá trình tải điện H =

P P

P

=

4 , 120

120 = 99,67%

Độ giảm thế trên đường dây U = IR =

U P P

R = 6200 100 . 4 ,

120 .10 = 194v  200V Câu 22: Một máy biến áp có lõi đối xứng gồm bốn nhánh nhưng chỉ có hai nhánh được quấn hai cuộn dây. Khi mắc một cuộn dây vào điện áp xoay chiều thì các đường sức từ do nó sinh ra không bị thoát ra ngoài và được chia đều cho ba nhánh còn lại. Khi mắc cuộn 1 (có 1000 vòng) vào điện áp hiệu dụng 60 V thì ở cuộn 2 khi để hở có điện áp hiệu dụng là 40 V. Số vòng dây của cuộn 2 là:

A. 2000 vòng. B. 200 vòng. C. 600 vòng. D.400 vòng.

Giải:

Khi mắc cuộn 1 vào điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng U1.

Gọi tốc độ biên thiên từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn 1 là:

t



thì tốc độ biên thiên từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn 2 là:

3 1

t



Khi đó suất điện động cảm ứng xuất hiện trong các cuộn dây:

e1 = N1

t

 ; e2 = N2

3 1

t

 --->

2 1

e e =

2 1

E E =

2

3 1

N N

2 1

E E =

2 1

U U =

2

3 1

N

N ---> N2 = 3N1

1 2

U

U = 3000.

60

40 = 2000 vòng. Đáp án A

U1 U2

(7)

Câu 23: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây tải điện một pha bằng n lần điện áp ở nơi truyền đi. Coi cường độ dòng điện trong mạch luôn cùng pha với điện áp. Để công suất hao phí trên đường dây giảm a lần nhưng vẫn đảm bảo công suất truyền đến nơi tiêu thụ không đổi, cần phải tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần?

A. a(n1)

n . B.

) 1 (

n a

a

n . C.

) 1 (

n a

a

n . D.

a n n a(1 )

. Giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thụ. ∆P là công suất hao phí trên đường dây tải Lúc đầu: P1 = U1I1 = P + ∆P. mà ∆U1 = nU1 = I1R ----> ∆P = I12R = I1nU1 ---> P = U1I1 – I1nU1 = U1I1(1 – n) (*)

Lúc sau P2 = U2I2 = P +

a

P

= P +

a I nU1 1

---> P = U2I2 -

a I nU1 1

Mặt khác

a

P

= I2

2R ----> I2 2R =

a RI12

---> I2 =

a I1

---> P = U2

a I1

- a I nU1 1

(**) Từ (*) và (**) ----> U2

a I1

- a I nU1 1

= U1I1(1 – n) ---> U2

a

1 = U1( 1 – n +

a n ) --->

1 2

U U =

a n n

a(1 ) Chọn đáp án D

Câu 24: Một máy tăng áp lí tưởng có điện áp hai đầu cuộn sơ cấp ổn định. Nếu ta tăng số vòng dây ở cuộn sơ cấp và thứ cấp lên một số vòng như nhau thì điện áp hai đầu cuộn thứ sẽ:

A. tăng. B. Giảm. C. có thể tăng hoặc giảm. D. chưa kết luận được.

Giải: Gọi U là điện áp đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp; N và N’ là số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp. với N’ > N vì máy tăng áp ; U1; U2 là điện áp hai đầu cuộn thứ cấp lúc đầu và lúc tăng số vòng dây mỗi cuộn lên n vòng.

Ta có

U U1

= N N'

(*)

U U2

= N n n N

' (**) --->

2 1

U U =

N N'

n N

n N

' =

nN NN

nN NN

'

'

' > 1 vì N’ > N Do đó U2 < U1 ---> Điện áp hai đầu cuộn thứ cấp sẽ giảm. Chọn đáp án B

Câu 25 Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ , 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. Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo được U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 110V. Số vòng dây bị cuốn ngược là:

A 20 B 11 C . 10 D 22 Giải:Gọi số vòng các cuộn dây của MBA theo đúng yêu cầu là N1 và N2

(8)

Ta có 2 1 220 110

2 1

N

N N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110 x1,2 = 132 vòng Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có

264 110 2

2 264

2 110

1 1 2

1

N n N N

n

N (2)

Thay N1 = 132 vòng ta tìm được n = 11 vòng. Chọn đáp án B

Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứn xuất hiện ở các cuộn sơ cấp và thứ cấp lấn lượt là e1 = (N1-n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây.

e2 = N2e0 Do đó

264 2 110 2

2 1 2 1 2 1 2 1 2

1

N n N U

U E E e e N

n N

Câu 26 : Một máy biến áp lý tưởng gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp có n1 = 1320 vòng , điện áp U1 = 220V. Cuộn thứ cấp thứ nhất có U2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n 3 = 25 vòng, I3 = 1,2A. Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là :

A. I1 = 0,035A B. I1 = 0,045A C. I1 = 0,023A D. I1 = 0,055A Giải: Dòng điện qua cuộn sơ cấp I1 = I12 + I13

12 2 12

2 1

10 1

0,5. ( )

220 44 I U

I A

I U

13 3 3 13

3 1 1

25 5 5 1

1, 2. ( )

1320 264 264 44

I U n

I A

I U n

I1 = I12 + I13 = 2 1 0, 045( )

44 22 A Chọn đáp án B.

Câu 27: Tại một điểm M có một máy phát điện xoay chiều một pha có công suất phát điện và hiệu điện thế hiệu dụng ở hai cực của máy phát đều không đổi. Nối hai cực của máy phát với một trạm tăng áp có hệ số tăng áp là k đặt tại đó. Từ máy tăng áp điện năng được đưa lên dây tải cung cấp cho một xưởng cơ khí cách xa điểm M. Xưởng cơ khí có các máy tiện cùng loại, công suất khi hoạt động là như nhau. Khi hệ số k = 2 thì ở xưởng cơ khí có tối đa 120 máy tiện cùng hoạt động. Khi hệ số k = 3 thì ở xưởng cơ khí có tối đa 130 máy tiện cùng hoạt động. Do xẩy ra sự cố ở trạm tăng áp người ta phải nối trực tiếp dây tải điện vào hai cực của máy phát điện. Khi đó ở xưởng cơ khí có thể cho tối đa bao nhiêu máy tiện cùng hoạt động. Coi rằng chỉ có hao phí trên dây tải điện là đáng kể. Điện áp và dòng điện trên dây tải điện luôn cùng pha.

A. 93 B. 102 C. 84 D. 66

Giải: Gọi P là công suất của máy phát điện và U hiệu điện thế hiệu dụng ở hai cực máy phát điên

(9)

P0 là công suất của một máy tiện. R là điện trở đường dây tải điện Ta có: Khi k = 2 P = 120P0 + P1

Công suất hao phí P1 = P2 2

U1

R Với U1 = 2U P = 120P0 + P1= 120P0 + P2 2

4U

R (*) Khi k = 3: P = 130P0 + P2 = 130P0 + P2 2

9U

R (**) Từ (*) và (**) P2 2

U

R = 72P0 ---> P = 120P0 + 18P0 = 138P0 Khi xảy ra sự cố : P = NP0 + P= NP0 + P2 2

U

R (***) Với N là số máy tiện tối đa có thể hoạt động

138P0 = NP0 + 72P0 ---> N = 66. Đáp án D

Câu 28. Để giảm điện áp trên đường dây tải điện 100 lần thì cần tăng điện áp ở nơi phát lên bao nhiêu lần. Biết rằng công suất ở nơi tiêu thụ không thay đổi, điện áp trên đường dây tải điện cùng pha với dòng điện chạy trên dây và ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 10% điện áp ở nới phát

A.9,01 B.8,99 C.8,515 D.9,125

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây

Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp P1 và sau khi tăng điện áp P2 P1 = 12 2

1

P R

U Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1 P2 = 22 2

2

P R

U Với P2 = P + P2 .

Độ giảm điện thế trên đường dây khi chưa tăng điện áp U = I1R = 0,1U1 ---- R

=

1 2

1 1

, 0

P U

2 2

1 1 2 2 2

2 2

2 2 1 1 1

100 10

P P U U P

P P U U P

P1 = P + P1

P2 = P + P2 = P + 0,01P1 = P + P1 - 0,99P1 = P1 – 0,99P1

Mặt khác ta có P1 = P1 2

2

U1

R == P1 2

2 1 1 2

1 1

, 0

U P

U

== 00,,11PP11

DoDo đóđó

1 2

U

U = =1010

1 2

P P = = 1100

1 1 1 0,99

P P P

== 1100

1 1 1 0,99.0,1

P P P

= =1010..((11-- 00,,009999)) = = 99,,0011

(10)

Vậy U2 = 9,01U1 Chọn đáp án A

Câu 29: Điện năng từ một trạm phát điện đến một nơi tiêu thụ điện bằng một đường dây truyền tải một pha có điện trở không đổi. Khi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải là U thì hiệu suất truyền tải điện năng là 80%. Coi hệ số công suất của mạch truyền tải bằng 1 và công suất tới nơi tiêu thụ không đổi. Để hiệu suất truyền tải điện năng là 90% thì điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải là A. 3

5U B. 5

3U C. 4

3U D. 1,5U

Giải: Công suất hao phí:

∆P1 = 0,2P1 và ∆P2 = 0,1P2

2 1

P P

= 2

2 1

P P

Gọi P là công suất nơi tiêu thụ. P = P1- ∆P1 = P2- ∆P2 ---> 0,8P1 = 0,9P2 --->

2 1

P P =

8 9

∆P1 = I12R; ∆P2 = I22

R

2 1

P P

= 2

2 2 1

I I = 2

2 1

P P =

4

9 --->

2 1

I I =

2 3

2 1

U U

2 1

I I =

2 1

P

P --->

1 2

U U =

1 2

P P

2 1

I I =

9 8

2 3 =

3

4---> U2 =

3

4 U1 =

3

4U. Đáp án C

Câu 30: Khi truyền điện năng có công suất P từ nơi phát điện xoay chiều đến nơi tiêu thụ thì công suất hao phí trên đường dây là ∆P. Để cho công suất hao phí trên đường dây chỉ còn là

n

P (với n > 1), ở nơi phát điện người ta sử dụng một máy biến áp (lí tưởng) có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là A. n

1 B.

n

1 C. n D. n

Giải: Để giảm công suất hao phí n lần cần tăng điện áp trước khi tải đi lên n lần. U2

= U1 n

Do đó tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là

2 1

N N =

2 1

U U =

n

1 . Chọn đáp án A

Câu 31: Một khu tập thể tiêu thụ một công suất điện 14289 W, trong đó các dụng cụ điện ở khu này đều hoạt động bình thường ở hiệu điện thế hiệu dụng là 220 V. Điện trở của dây tải điện từ nơi cấp điện đến khu tập thể là r. Khi khu tập thể không dùng máy biến áp hạ thế, để các dụng cụ điện của khu này hoạt động bình thường thì hiệu điện thế hiệu dụng ở nơi cấp điện là 359 V, khi đó hiệu điện thế tức thời ở 2 đầu dây của khu tập thể nhanh pha π/6 so với dòng điện tức thời chạy trọng mạch. Khi khu tập thể dùng máy biến áp hạ thế lí tưởng có tỉ số N1/N2 =15, để các dụng cụ điện của khu này

(11)

vẫn hoạt động bình thường giống như khi không dùng máy biến áp hạ thế thì hiệu điện thế hiệu dụng ở nơi cấp điện là (biết hệ số công suất ở mạch sơ cấp của máy biến áp hạ thế bằng 1):

A. 1654 V B. 3309 V C. 4963 V D. 6616 V Giải:

Khi không dùng máy biến áp: Cường độ dòng điện chạy qua mạch cung cấp cho khu tập thể cũng chính là dòng điện chạy qua đường dây tải

I =

cos U

P =

cos6 220

14289

= 75 (A)

Độ sụt áp trên đường dây ∆U1 = U1- U = Ir----> r =

I U U1

= 75 220 359

= 75 139Ω Khi dùng máy biến áp: Điện áp hiệu dụng nơi cung cấp là U2 = ∆U2 + U’

U’ là điện áp ở hai đầu cuộn sơ cấp U’ = U

2 2

N

N = 15U = 3300 (V)

Độ sụt áp trên đường dây ∆U2 = I’r với I’ là cường độ dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp:

I’ = I

2 1

N N =

15

I = 5 (A) ---> ∆U2 = I’r = 5.

75

139 = 9,27 = 9,3 (V) Do đó U2 = ∆U2 + U’ = 3309,3 (V). Chọn đáp án B

Câu 14: Một máy biến thế lõi đối xứng gồm ba nhánh có tiết diện bằng nhau, hai nhánh được cuốn hai cuộn dây. Khi mắc một hiệu điện thế xoay chiều vào một cuộn thì các đường sức do nó sinh ra không bị thoát ra ngoài và được chia đều cho hai nhánh còn lại. Khi mắc cuộn 1 vào một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 240V thì cuộn 2 để hở có hiệu điện thế U2. Hỏi khi mắc vào cuộn 2 một hiệu điện thế U2 thì ở cuộn 1 để hở có hiệu điện thế bao nhiêu? Biết rằng điện trở của các cuộn dây không đáng kể.

A. 60V B. 30V C. 40V D. 120V

Giải: Gọi N1 và N2 là số vòng dây của cuộn 1 và cuộn 2

t

 là độ biến thiên từ thông qua mỗi vòng dây cuộn sơ cấp

t

t





2 1

' là độ biến thiên từ thông qua mỗi vòng dây cuộn thứ cấp

Khi cuộn 1 là cuộn sơ cấp: e1 = N1

t

 và e2 = N2

N t

t





2 1 '

2

U1 U2

(12)

--->

2 1 2 1 2

1 2

2 2

U U N N E

E e

e (1) Khi cuộn 2 là cuộn sơ cấp: e'2 = N2

t

e'1 = N1

N t

t





2 1 '

2

--->

1 2 1 2 1 2 2

1 2 2

' ' 2 '

' ' ' '

U U U U N N E

E e

e (2) nhân 2 vế (1) và (2) Ta được U’1 = U1/4 = 60V.

Chọn đáp án A

Câu 15: điên năng tiêu thụ ở 1 trạm phát điện được truyền dướ điện áp hiệu dụng là 2kV.công suất 200kw.hiệu số chỉ của công to điện nơi phát và nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch 480 kW.h.hiệu suất của quá trinh tải điện là:

A:94,24% B:76% C:90% D:41,67%

Giải: Công suất hao phí P =

h h kW

. 24

.

480 = 20 kW Hiệu suất của quá trình tải điện H =

P P P

= 200 20 200

= 0,90 = 90%. Chọn đáp án C

Câu 16: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ở cuối nguồn không dùng máy hạ thế. Cần phải tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây 100 lần nhưng vẫn đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận được là không đổi.

Biết điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i và ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 10% điện áp của tải tiêu thụ

A. 9,1 lần. B. 10 lần. C. 10 lần. D. 9,78 lần.

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây

Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp và khi tăng điện áp P1 = 12 2

1

P R

U Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1

P2 = 22 2

2

P R

U Với P2 = P + P2 . Độ giảm điện áp trên đường dây khi chưa tăng điện áp

U = 0,1(U1-U) ---- 1,1 U = 0,1U1 U = I1R =

11 U1

--->R =

1 1

11I U =

1 2 1

11P U

2 2

1 1 2 2 2

2 2

2 2 1 1 1

100 10

P P U U P

P P U U P

; P1 = P + P1

P2 = P + P2 = P + 0,01P1 = P + P1 - 0,99P1 = P1 – 0,99P1

(13)

Mặt khác P1 = 2

1 2

1 U

P R =

11

11 1

2 1

1 2 1 2 1

P U

P U

P Do đó:

1 , 11 9 . 99 , 0 99 10

, 10 0 10

1 1 1

1 1 1

1 1

2 2

P

P P

P P P

P P U

U Vậy U2 = 9,1 U1 Chọn đáp án A: 9,1

Câu 9 : 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 thứ cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở 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 50 vòng dây rồi lặp lại thí nghiệm thì tỉ số điện áp nói trên của hai máy là bằng nhau. Số vòng dây của cuộn sơ cấp của mỗi máy là

A. 200 vòng B. 100 vòng C. 150 vòng D. 250 vòng Giải: Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp là N, cuộn thứ cấp là N1 và N2

Theo bài ra ta có

U11

U =

N N1

= 1,5 ---> N1 = 1,5N

U U22

= N N2

= 2 ---> N2 = 2N Để hai tỉ số trên bằng nhau ta phải tăng N1 và giảm N2

Do đó

N N150

= N N2 50

---> N1+50 = N2 – 50

---> 1,5N + 50 = 2N - 50 ---> N = 200 vòng. Chọn đáp án A

Câu 10.Bằng đương dây truyền tải 1 pha điện năng từ 1 nhà may phát điện dc truyền đen nơi tieu thụ la 1 khu chung cư .ng ta thấy nếu tawnghdt nơi phát từ U lên 2U thì số hộ dân có đủ điện để thiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ.biết chỉ có hao phí trên đường truyền là dáng kể các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau.nếu thay thế sợi dây trên = sợi siêu dẫn để tải điện thì số hộ dân co đủ điện tiêu thụ là bao nhiêu.công suất nơi phát ko đổi

A.100 B.110 C.160 D.175

Giải: Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P0.;

điện trở đường dây tải là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi dùng dây siêu dẫn Công suất hao phí trên đường dây : P = P2 R/U2 Theo bài ra ta có P = 80P0 + P2R/U2 (1)

P = 95P0 + P2R/4U2 (2) P = nP0 (3) Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 300P0 (4)

---> P = 100P0 ---> n = 100 Chọn đáp án A

Câu 11: Người ta truyền tải điện năng đến một nơi tiêu thụ bằng đường dây một pha có điện trở R. Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây là U = 220 V thì hiệu suất truyền tải điện năng là 60%. Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất

N1

N2

N N

(14)

truyền đến nơi tiêu thụ vẫn không thay đổi thì điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bằng bao nhiêu?

A. 359,26 V B. 330 V C. 134,72 V D.146,67 V

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí trên đường dây P1 = (P +P1)2 2

U1

R . (*). P2 = (P +P2)2 2

U2

R . (**) --->

2 1

P P

= 2

2 2 1

) (

) (

P P

P P

2 1

2 2

U

U (1) H1 =

P1

P P

---> P1 = P(

1

1

H -1) = P

1

1 1

H

H

= 3

2 P (***) H2 =

P2

P P

---> P2 = P(

2

1

H -1) = P

2

1 2

H

H

= 9

1P (****) Từ (***) và (****) ---->

) (

) (

1 2

P P

P P

=

2 1

H H =

3

2 (2) và

2 1

P P

= 6 (3)

2 1

2 2

U U =

2 1

P P

2 1

2 2

) (

) (

P P

P P

= 6.(

3

2)2 ----> U2 =

3

2 6U1 =

3

2 6.220 = 359,26 V Chọn đáp án A

Câu 12 : Trong một giờ thực hành một học sinh muốn một quạt điện loại 180 V - 120W hoạt động bình thường dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt một biến trở. Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70 thì đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,75A và công suất của quạt điện đạt 92,8%. Muốn quạt hoạt động bình thường thì phải điều chỉnh biến trở như thế nào?

A. giảm đi 20 B. tăng thêm 12 C. giảm đi 12 D. tăng thêm 20

Giải : Gọi R0 , ZL , ZC là điện trở thuần, cảm kháng và dung kháng của quạt điện.

Công suấ định mức của quạt P = 120W ; dòng điện định mức của quạt I. Gọi R2 là giá trị của biến trở khi quạt hoạt động bình thường khi điện áp U = 220V

Khi biến trở có giá tri R1 = 70 thì I1 = 0,75A, P1 = 0,928P = 111,36W P1 = I12

R0 (1) ---> R0 = P1/I12  198 (2) I1 =

2 2

2 2

1

1 0 268 ( )

220 )

( )

(R R ZL ZC ZL ZC

U Z

U

Suy ra (ZL – ZC )2 = (220/0,75)2 – 2682 --->  ZL – ZC   119 (3) Ta có P = I2R0 (4) Với I =

2 2

2

0 ) ( )

(R R ZL ZC U

Z U

(5 P = 2 2

2 0

0 2

) (

)

(R R ZL ZC R

U

---> R0 + R2  256 ---> R2  58 ; R2 < R1 -> ∆R = R2 – R1 = - 12 Phải giảm

12. Chọn đáp án C

Câu 13: Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện nhỏ được đưa đến mộtkhu tái định cư. Các kỹ sư tính toán được rằng: nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên 2U thì số hộ dân đượcnhà máy cung cấp đủ điện năng tăng từ 36 lên 144. Biết rằng chỉ có hao phí trên đường dây là đáng kể;các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau. Điện áp truyền đi là 3U, nhà máy này cung cấp đủ điện năng cho

A. 164 hộ dân B. 324 hộ dân C. 252 hộ dân. D. 180 hộ dân

Tài liệu tham khảo

Tài liệu liên quan

Máy biến áp một pha là thiết bị điện dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều một pha.. Máy biến áp

Máy biến áp một pha là thiết bị điện dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều một pha.. Máy biến áp

Câu 26: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai

Nếu đặt vào hai đầu mạch điện đó một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 60V, tần số 50Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 1,2A.. Độ tự cảm

Câu 27: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để

Điện năng từ một trạm phát được truyền đi với điện áp hiệu dụng là 10KV và công suất truyền đi là P có giá trị không đổi, hệ số công suất bằng 1.. Hiệu suất truyền

Câu 25: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai

Câu 68: Một cuộn dây có điện trở thuần R mắc nối tiếp với một tụ điện, đặt vào hai đầu đoạn mạch một một hiệu điện thế xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng không đổi?.