Tham khảo tài liệu 'bài giảng dòng điện xoay chiều - máy biến áp, sự truyền tải điện năng', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng dòng điện xoay chiều - máy biến áp, sự truyền tải điện năng
- Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U
Bài gi ng 9:
M¸y
M¸y biÕn ¸p, sù truyÒn t¶I ®iÖn n¨ng
I. MÁY BI N ÁP
1) Khái ni m
- Là nh ng thi t b có kh năng bi n i i n áp (xoay chi u) và không làm thay i t n s c a nó.
2) C u t o và nguyên t c ho t ng
a) C u t o
- G m có hai cu n dây : cu n sơ c p có N1 vòng và cu n th c p có N2
vòng. Lõi bi n áp g m nhi u lá s t m ng ghép cách i n v i nhau
tránh dòng Fu-cô và tăng cư ng t thông qua m ch.
U2
- S vòng dây hai cu n ph i khác nhau, tuỳ thu c nhi m v c a máy mà
U1 N2
N1
có th N1 > N2 ho c ngư c l i.
- Cu n sơ c p n i v i m ch i n xoay chi u còn cu n th c p n i v i t i
tiêu th i n.
- Trong th c th thì máy bi n áp có d ng như hình 1, còn trong vi c bi u
(Hình 1)
di n sơ máy bi n áp thì có d ng như hình 2
(Hình 2)
b) Nguyên t c ho t ng
- t i n áp xoay chi u t n s f hai u cu n sơ c p. Nó gây ra s bi n thiên t thông trong hai cu n. G i t thông
này là: Φ = Φocos(ωt) Wb.
- T thông qua cu n sơ c p và th c p l n lư t là Φ1 = N1Φocos(ωt) và Φ2 = N2Φocos(ωt)
dΦ
= N 2 ωΦ o sin ( ωt )
- Trong cu n th c p xu t hi n su t i n ng c m ng e2 có bi u th c e 2 = −
dt
T ó ta th y nguyên t c ho t ng c a máy bi n áp d a vào hi n tư ng c m ng i n t .
3) Kh o sát máy bi n áp
G i N1. N2 là s vòng c a cu n sơ c p và th c p.
G i U1, U2 là hi u i n th 2 u cu n sơ c p và th c p.
G i I1, I2 là cư ng hi u d ng c a dòng i n 2 u cu n sơ c p và th c p.
Trong kho ng th i gian ∆t vô cùng nh t thông bi n thiên gây ra trong m i vòng dây c a c hai cu n su t i n ng
∆Φ
b ng e o = −
∆t
Su t i n ng trên m t cu n sơ c p là: e1 = N1eo
Su t i n ng trên cu n th c p: e2 = N2eo
e N
Suy ra, t s i n áp 2 u cu n th c p b ng t s vòng dây c a 2 cu n tương ng 2 = 2
e1 N1
E N
T s e2/e1 không i theo th i gian nên ta có th thay b ng giá tr hi u d ng ta ư c 2 = 2 , (1)
E1 N1
i n tr thu n c a cu n sơ c p r t nh nên U1 = E1, khi m ch th c p h nên U2 = E2, (2)
N U
T (1) và (2) ta ư c 2 = 2 , (*)
N1 U1
N u N2 > N1 → U2 > U1 : g i là máy tăng áp.
N u N2 < N1 → U2 < U1 : g i là máy h áp.
Vì hao phí máy bi n áp r t nh , coi như công su t 2 u cu n th c p và sơ c p như nhau.
- Trang | 1 -
T ng ài tư v n: 1900 58-58-12
Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
- Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U
U1 I2
P1 = P2 ⇔ U1I1 = U 2 I 2
→ = , (**)
U 2 I1
U N I
T (*) và (**) ta có 1 = 1 = 2
U 2 N 2 I1
K t lu n: Dùng máy bi n áp tăng i n áp bao nhiêu l n thì cư ng dòng i n gi m b y nhiêu l n và ngư c l i.
Chú ý:
Công th c (*) luôn ư c áp d ng cho máy bi n áp còn công th c (**) ch ư c áp d ng khi hao phí không áng k
ho c hai u cu n th c p h .
II. TRUY N T I I N NĂNG
i n năng s n xu t ư c truy n t i n nơi tiêu th trên ư ng dây d n dài hàng trăm km.
Công su t c n truy n t i i n năng P = UIcosφ , (1)
Trong ó P là công su t c n truy n i, U là i n áp t i nơi truy n i, I là cư ng dòng i n trên dây d n truy n t i,
cosφ là h s công su t.
2
P P2 R
P
t ∆P = I R là công su t hao phí, t (1) suy ra I = ∆P = I 2 R=
→ R=
2
( U cos φ )
2
U cos φ
U cos φ
ư ng dây.
v i R là i n tr
2
P P2R
V y công su t t a nhi t trên ư ng dây khi truy n t i i n năng i xa là ∆P = R=
( U cos φ )
2
U cos φ
gi m t i công su t t a nhi t ∆P
khi n nơi s d ng thì m c tiêu là làm sao ph n l n i n năng ư c s d ng
h u ích. Có hai phương án gi m ∆P:
Phương án 1 : Gi m R.
Do R = ρ nên gi m R thì c n ph i tăng ti t di n S c a dây d n. Phương án này không kh thi do t n kém kinh t .
S
Phương án 2 : Tăng U.
B ng cách s d ng máy bi n áp, tăng i n áp U trư c khi truy n t i i thì công su t t a nhi t trên ư ng dây s ư c
h n ch . Phương án này kh thi hơn vì không t n kém, và thư ng ư c s d ng trong th c t .
Chú ý:
. Trong ó ρ (Ω.m) là i n tr su t c a dây d n, là chi u dài dây, S
Công th c tính i n tr c a dây d n R = ρ
S
là ti t di n c a dây d n.
Công su t t a nhi t cũng chính là công su t hao phí trên ư ng dây, ph n công su t h u ích s d ng ư c là
2
P
= P − ∆P = P −
Pcó ích R
U cos φ
P − ∆P ∆P
Pcó ích
ó hi u su t c a quá trình truy n t i i n năng là H = =
=1−
T
P P P
Sơ truy n t i i n năng t A n B : T i A s d ng máy tăng áp tăng i n áp c n truy n i. n B s d ng
máy h áp làm gi m i n áp xu ng phù h p v i nơi c n s d ng (thư ng là 220V). khi ó gi m i n áp : ∆U =
IR = U2A – U1B, v i U2A là i n áp hi u d ng cu n th c p c a máy tăng áp t i A, còn U1B là i n áp u vào
cu n sơ c p c a máy bi n áp t i B.
Quãng ư ng truy n t i i n năng i xa so v i ngu n m t kho ng là d thì chi u dài dây là = 2d.
III. CÁC VÍ D I N HÌNH
Ví d 1: (Trích thi Tuy n sinh i h c 2010)
t vào hai u cu n sơ c p c a m t máy bi n áp lí tư ng (b qua hao phí) m t i n áp xoay chi u có giá tr
hi u d ng không i thì i n áp hi u d ng gi a hai u cu n th c p h là 100 V. cu n th c p, n u gi m
b t n vòng dây thì i n áp hi u d ng gi a hai u h c a nó là U, n u tăng thêm n vòng dây thì i n áp ó
là 2U. N u tăng thêm 3n vòng dây cu n th c p thì i n áp hi u d ng gi a hai u h c a cu n này b ng
A. 100 V. B. 200 V. C. 220 V. D. 110 V.
Hư ng d n gi i:
G i U1, N1 là i n áp và s vòng dây trên cu n sơ c p c a máy bi n áp, theo bài thì U1, N1 không i.
G i U1, N1 là i n áp và s vòng dây trên cu n th c p.
- Trang | 2 -
T ng ài tư v n: 1900 58-58-12
Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
- Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U
U1 N1 N N
= U 2 = 2 U1 , ban u U 2 = 2 U1 = 100 V.
→
Do máy bi n áp lý tư ng nên ta có h th c
U2 N2 N1 N1
Khi gi m n vòng dây cho cu n th c p và tăng n vòng dây thì ta có i n áp trên hai u cu n th c p l n lư t là
N2 − n
U 2 = N U1 = U
N −n 1
2
→ = ← N 2 = 3n
→
1
U = N 2 + n U = 2U N2 + n 2
2 1
N1
N + 3n N + N2 N
Khi tăng thêm 3n vòng dây thì ta có U 2 = 2 U1 = 2 U1 = 2 2 U1 = 200 V.
N1 N1 N1
V y sau khi tăng thêm 3n vòng cho cu n th c p thì i n áp hai u cu n th c p là 200 V.
N
Ví d 2: M t máy bi n áp có t s vòng dây 1 = 5 , hi u su t 96% nh n m t công su t 10 kW cu n sơ c p và
N2
hi u th hai u sơ c p là 1 kV, h s công su t c a m ch th c p là 0,8. Tính giá tr cư ng dòng i n
ch y trong cu n th c p.
Hư ng d n gi i:
G i P1 là công su t c a cu n sơ c p, P2 là công su t cu n th c p c a máy bi n áp.
P2
= 0,96 P2 = 0,96P1 = 0,96.10 = 9,6 kW = 9600 W.
→
Theo bài ta có
P1
N1 U1 U 1000
= = 5 U 2 = 1 =
→ = 200 V.
Do v i máy bi n áp ta luôn có
N2 U2 5 5
P2 9600
ó P2 = U 2 I 2 cosφ I2 =
→ = = 60 A.
T
U 2 cosφ 200.0,8
V y cư ng dòng i n ch y trong cu n th c p c a máy bi n áp là 60 A.
Ví d 3: i n năng m t tr m phát i n ư c truy n i dư i i n áp 2 kV, hi u su t trong quá trình truy n
t i là H = 80%. Mu n hi u su t trong quá trình truy n t i tăng n 95% thì ta ph i
A. tăng i n áp lên n 4 kV. B. tăng i n áp lên n 8 kV.
C. gi m i n áp xu ng còn 1 kV. D. gi m i n xu ng còn 0,5 kV.
Hư ng d n gi i:
Khi H = 80% thì công su t hao phí là 20%
Khi H = 95% thì công su t hao phí là 5%
T ó ta th y, ∆P gi m 4 l n thì c n ph i tăng U hai l n, t c là U = 4 kV.
Ví d 4: Ngư i ta c n t i 1 công su t 5 MW t nhà máy i n n m t nơi tiêu th cách nhau 5 km. Hi u i n
th cu n th c p máy tăng th là U = 100 kV, gi m th trên ư ng dây không quá 1% U. i n tr su t các
dây t i là 1,7. 10–8 m. Ti t di n dây d n ph i th a i u ki n nào?
Hư ng d n gi i:
Ta có d = 5 km ⇒ = 10 km = 10000 m.
1 1000
gi m i n th ∆U = IR ≤ U = 1 kV = 1000V R ≤
→
100 I
6
ρ
P 5.10 1000
Mà P = UI I = =
→ = 50A R ≤
→ = 20Ω ⇔ ρ ≤ 20 ⇔ S ≥
3
U 100.10 50 S 20
1,7.10−8.10000
= 8,5.10−6 m 2 = 8,5mm 2 S ≥ 8,5mm 2
Thay s ta ư c S ≥ →
20
Ví d 5: Ngư i ta c n truy n m t công su t i n m t pha 10000 kW dư i m t hi u i n th hi u d ng 50 kV i
xa. M ch i n có h s công su t cosφ = 0,8. Mu n cho t l năng lư ng m t trên ư ng dây không quá 10%
thì i n tr c a ư ng dây ph i có giá tr như th nào?
Hư ng d n gi i:
- Trang | 3 -
T ng ài tư v n: 1900 58-58-12
Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
- Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U
2
P P2 R
Công su t hao phí khi truy n là ∆P = R=
( U cos φ )
2
U cos φ
0,1. ( U cos φ )
2
P2 R
Theo bài thì ∆P ≤ 10%P ⇔ ∆P ≤ 0,1P ⇔ ≤ 0,1P ⇔ R ≤
( U cos φ )
2
P
0,1. ( 50.103.0,8 )
2
Thay s ta ư c R ≤ = 16 R ≤ 16 .
→
10000.103
Giáo viên : ng Vi t Hùng
Ngu n : Hocmai.vn
- Trang | 4 -
T ng ài tư v n: 1900 58-58-12
Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
