Bài 18: Máy biến thế và tải điện đi xa

Chia sẻ: Dinh Tuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài 18: Máy biến thế và tải điện đi xa được biên soạn nhằm giúp cho các bạn nắm bắt được những kiến thức về máy biến thế, đặc điểm của máy biến thế. Ngoài ra, với những bài tập được đưa ra ở cuối tài liệu sẽ giúp cho các bạn củng cố kiến thức một cách tốt hơn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài 18: Máy biến thế và tải điện đi xa

Bài 18 : Máy biến thế và tải điện đi xa A. Trả lời câu hỏi kì trước B. 1/ Chứng minh Id = 3Ip + Ta chú ý rằng: Máy phát ba pha là tổng hợp của 3 máy phát 1 pha trong đó mỗi cuộn dây có một điểm đầu và một điểm cuối xác định. Nếu mắc mỗi pha với một mạch ngoài riêng rẽ thì ta được 3 mạch một pha phân biệt. A I1 + Nếu tại một thời điểm nào đó dòng điện phát ra ở A có giá trị i1 thì khi đó dòng điện đi ra từ B và C Y x sẽ lệch pha với i1 là 2 Π / 3 + Ở mạch tiêu thụ: Z Khi dòng điện i1 đi vào A, ra X C ì dòng điện i2 đi vào B, ra Y i Dòng điện i3 đi vào C, ra Z Z A I3 Nếu mắc tam giác thì A sẽ được nối với Z, Dây pha I1 khi đó dễ thấy idây +i3 = i1 hay idây = i1 – i3. Cách mắc tam giác chỉ dùng khi tiêu thụ điện C ⇒ I1 = I3 và các dòng điện lệch pha nhau 2 Π / 3 . B y I2 "! ! "! "! ( ) I3 Từ công thức I day = I1 + −I3 ta dễ dàng 2P/3 "! "! I1 chứng minh được góc xen giữa các véctơ I1 và - 0 "! "! H I3 là π /3⇒ ∆OI1 - I3 đều. ⇒ Id = 2OH = I dây Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
"""! −I3 3 2 . I1 . ⇔ Id = Ip 3 2 2/ Khái niệm dây trung hoà hay dây “mát”: Như chúng ta đã biết: Trong thực tế, người ta thường sản xuất dòng 3 pha và ở mạch tiêu thụ người ta mắc mạch 3 pha theo hình sao, do đó ở mạch điện thực tế luôn có dây trung hoà mà dân gian thường gọi là dây “mát” B.Bài giảng: Máy biến thế và vấn đề tải điện đi xa I/ Máy biến thế. 1) Nguyên tắc: sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ. + Cấu tạo: - Lõi sắt ghép bởi nhiều lá cách điện - 2 cuộn dây có số vòng khác nhau. Các cuộn dây có R rất nhỏ và hệ số tự cảm L lớn. + Hoạt động: Đặt vào cuộn sơ cấp: u1 ⇒ từ thông biến thiên làm xuất hiện suất điện động cảm dφ ứng e1= − N1 Nhờ có lõi sắt, từ thông được truyền toàn vẹn sang cuộn 2 ⇒ cuộn 2 xuất dt dφ e1 N1 hiện e2=− N2 . Vậy = . Nếu bỏ qua các điện trở (như cấu tạo của biến thế đã nêu) dt e2 N 2 e1 N1 U1 N1 thì u ≈ = ⇒ = Máy đã làm thay đổi hiệu điện thế từ cuộn 1 sang cuộn 2 , vì vậy e2 N2 U2 N2 được gọi là máy biến thế. 2/ Đặc điểm của máy biến thế: + Tần số dòng điện ở 2 cuộn dây bằng nhau: f1 = F2 U1 N1 Z1 N2 + Nếu không có hao phí: = và = U2 N2 Z2 N1 Nếu có hao phí thì ta phải tìm hiệu điện thế có ích bằng cách trừ đi phần hao phí. Khi đó chỉ hiệu điện thế có ích được được biến đổi qua biến thế. Ví dụ 1: Một máy biến thế dùng để hạ thế từ 220 v xuống 60v. Để đo số vòng của các cuộn dây, người ta quấn thêm vào lõi sắt 30 vòng dây và đo được ở đó hiệu điện thế U3 = 4v. a) Coi biến thế là lý tưởng. Tình số vòng của các cuộn dây. Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
b) Trường hợp biến thế không lý tưởng, đặt vào cuộn sơ cấp U1 =220v. hãy tính hi thế lấy ra ở cuộn thứ cấp lúc mạch hở trong hai trường hợp sau: 1. Cuộn sơ cấp có L=1H; điện trở R =300 Ω 2. Cuộn sơ cấp có L= 1H, điện trở R= 50 Ω Biết f= 50 HZ. Bỏ qua hao phí ở lõi sắt, N1 • N1 N2 ~ • Giải N3 a) Tính số vòng dây. V Khi quấn thêm cuộn dây N3 = 30 vòng thì cuộn 1 là cuộn sơ cấp, cuộn 3 là cuộn thứ cấp ⇒ U1 N1 U 220 = ⇔ N1 = N3. 1 = 30. = 1650 vòng U3 N3 U3 4 U1 N1 U 60 + Từ = ⇔ N2 = N1. 1 = 1650. = 450 vòng U2 N2 U2 220 b) Tính U2 ở cuộn dây thứ cấp Khi cuộn sơ cấp có điện trở thì một phần hiệu điện thế bị hao phí trên điện trở R, phần biến đối qua biến thế chỉ là hiệu điện thế cảm kháng ZL. U L N1 N = ⇔ U2 = U L . 2 U2 N2 N1 1. Cuộn sơ cấp có L=1H ; R= 300 Ω: Cảm kháng ZL = L 2πf = 1.2.3,14.50 = 314 Ω • • N1 U2 2 U1 ~ Z1 = R 2 + Z L = 3002 + 3142 ≈ 434,3Ω • • U1 220 U L = I1Z L = .Z L = .314 ≈ 159v Z1 434,3 Ω 450 ⇒ Hiệu điện thế lấy ra ở cuộn thứ cấp U2 = 159. = 43,4v Như vậy nếu cuộn sơ cấp 1650 không có điện trở thì U 2 = 60 v ; khi cuộn sơ cấp có R =300 Ω thì hiệu điện thế lấy ra chỉ còn 43,4 v 2. Cuộn sơ cấp có L = 1H; R= 50 Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
2 Z 2 = R 2 + Z L = 502 + 3142 ≈ 318Ω U1 220 U L = IZ L = ZL = .314 ≈ 217, 2v Z2 318 ở cuộn thứ cấp N1 450 U2 = UL = 217, 2. ≈ 59, 2v N2 1650 Như vậy khi cuộn sơ cấp có R
3 0 1 2 b)Tính tỷ số R/ZL: + Theo lập luận ở bài trước, khi cuộn sơ cấp có điện trở thì U1 N1 = =K U 2 N2 với 2640 160 160 K= = ⇒UL = KU2 = .35 ≈ 207,4v 432 27 27 + Ở mạch sơ cấp : U 220 I= = Z R2 + ZL 2 220ZL UL = IZL ⇒ 207,4 = ⇒ 2 R + ZL 2 2 2  207,4  Z 2L 1 R2 1  220  R  220    = 2 = 2 ⇒ 2 +1 = =  ⇒ =  −1 ≈ 0,35  220  R + ZL 2 R ZL  207,4  2  207,4  ZL  207,4  2 +1   ZL  220  II/ Tải điện đi xa: Trong thực tế, các nhà máy điện thường được đặt ở nơi có sẵn nguồn năng lượng sau đó điện năng được sản xuất ra lại được tải đi xa theo đường dây đến nơi tiêu thụ. Khi tải đi xa luôn có P2 hao phí do toả nhiệt trên đường dây ∆P = I R = 2 R U2 Để làm giảm hao phí : phải làm giảm R và tăng U. Ví dụ 3: Người ta tải đi xa 60.000 Kw bằng đường dây sao cho hao phí không quá 10% trong 2 trường hợp. a) Hiệu điện thế tải đi là 240 V b) Hiệu điện thế tải đi là 120 V+ Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
Giải: P = 60.000 Kw =6.10 7 w, L =150 Km = 15.104 m, hao phí ∆P ≤ 10% P ≤ 6.106 w P2 10 1 U2 * Từ ∆P = 2 R ≤ P⇔R≤ U 100 10 P l 1 U2 ρ l.10 P *R ρ ≤ ⇒s≥ s 10 P U2 a) U =220V 1,6.10−8.15.104.10.6.107 S≥ 2 = 25m2 240 . ⇒ S min = 25m 2 Đây là kết quả vô lý mà thực tế không thể làm được một đường dây có tiết diện lớn như vậy. Sở dĩ có kết quả không thực tế như vậy là vì ta đã đặt ra một điều kiện không thực tế là tải điện đi xa bằng hiệu điện thế thấp 240V . Vậy không thể tải điện đi xa bằng hiệu điện thế thấp. b) U = 120KV = 12.104 V 1,6.108.15,104.10.6.107 S≥ = 10−4 m2 = 1cm2 (12.10 ) 4 2 ⇒ S min = 1cm2 Đường dây này là thực tế, dễ dàng thực hiện được. Vậy tải điện đi xa phải dùng hiệu điện thế cao. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VỀ NHÀ. 1. Tại sao máy biến thế phải có lõi sắt? 2. Có thể dùng máy biến thế để tăng hiệu điện thế của 1 chiếc pin được không? 3. Làm các bài tập trong bộ đề luyện thi đại học : 9(2), 38(2), 59 (2), 11 (2). Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.