Máy biến áp, bài toán truyền tải điện năng

Lý thuyết

• Câu 4 (SGK trang 91)
• Câu 1 (SGK trang 91)
• Câu 2 (SGK trang 91)
• Câu 3 (SGK trang 91)
• Câu 6 (SGK trang 91)
• Câu 5 (SGK trang 91)

Câu 4 (SGK trang 91)

Một máy biến áp lý tưởng có hai cuộn dây lần lượt có 10 000 vòng và 200 vòng.

a) Muốn tăng áp thì cuộn nào là cuộn sơ cấp ? Nếu đặt vào cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng 220V thì điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu ?

b) Cuộn nào có tiết diện dây lớn hơn ?

Hướng dẫn giải

a) Muốn tăng áp thì cuộn có 200 vòng phải là cuộn sơ cấp và cuộn có 10 000 vòng là cuộn thứ cấp.

Áp dụng hệ thức : $\frac{U_2}{U_1}$ = $\frac{N_2}{N_1}$ ta tính được : U₂ = 11 000 V.

b) Ta có : $\frac{I_1}{I_2}$ = $\frac{N_2}{N_1}$ = $\frac{10000}{200}$ = 50. Như vậy, cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp lớn hơn gấp 50 lần cường độ dòng điện cuộn thứ cấp. Do đó, cuộn sơ cấp sẽ có tiết diện dây lớn hơn cuộn thứ cấp

Câu 1 (SGK trang 91)

Máy biến áp là gì ? Nêu cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp.

Hướng dẫn giải

Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ.

Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ. Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra trường điện từ. Theo định luật cảm ứng điện từ sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng ở các cuộn thứ cấp

Câu 2 (SGK trang 91)

Máy biến áp lí tưởng làm việc bình thường có tỉ số \(\dfrac{N_2}{N_1}\) $\frac{{\mathrm{}}_{}}{}$bằng 3, khi (U₁, I₁) = (360 V, 6 A), thì (U₂, I₂) bằng bao nhiêu ?

A. (1 080 V, 18 A);                   B. (120 V, 2 A);

C. (1 080 V, 2 A);                     D. (120 V, 18 A).

Hướng dẫn giải

Chọn đáp án C

Câu 3 (SGK trang 91)

Máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 2 000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng; điện áp và cường độ dòng điện ở mạch sơ cấp là 120 V, 0,8 A. Điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu ?

A. 6 V, 96 W.                         B. 240 V, 96 W.

C. 6 V, 4,8 W.                        D. 120 V, 4,8 W

Hướng dẫn giải

Chọn A

Áp dụng hệ thức: $\frac{U_2}{U_1}$ = $\frac{N_2}{N_1}$ ta tính được: U₂ = 6 V

Với máy biến áp lí tưởng, công suất ở cuộn thứ cấp bằng với công suất ở cuộn sơ cấp:

U₂I₂ = U₁I₁ = 120 . 0,8 = 96 W.

Câu 6 (SGK trang 91)

Một máy biến áp lí tưởng cung cấp một công suất 4 kW dưới một điện áp hiệu dụng 110 V. Biến áp đó nối với đường dây tải điện có điện trở tổng là 2 Ω.

a) Tính cường độ hiệu dụng trên đường dây tải điện.

b) Tính độ sụt thế trên đường dây tải điện.

c) Tính điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện.

d) Xác định công suất tổn hao trên đường dây đó.

e) Thay biến áp trên đây bằng một biến áp có cùng công suất nhưng điện áp hiệu dụng ở cửa ra là 220 V. Tính toán lại các đại lượng nêu ra ở bốn câu hỏi trên.

Hướng dẫn giải

a) Cường độ hiệu dụng trên đường dây tải điện:

I₂ = $\frac{P_2}{U_2}$ = $\frac{4000}{110}$ = $\frac{400}{11}$ ≈ 36,4 A.

b) Độ sụt thế trên đường dây tải điện: I₂R_dây ≈ 72,8 V

c) Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện: 110 - 72,8 = 27,2 V

d) Công suất tổn hao trên đường dây tải điện:

P_hp = $I_2^2{R}_{day}$ = 2649,4 Ư.

e) Tính tương tự các phần trên:

+ $I_2^{{}^{}}$ ≈ 18,2 A.

+ Độ sụt thế: $I_2^{{}^{}}{R}_{day}$ ≈ 36,4 V

+ Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây: 220 - 36,4 = 183,6 V.

+ P’_hp = $I_2^{{}^{}2}{R}_{day}$ = 662,5 W.

Câu 5 (SGK trang 91)

Máy biến áp lí tưởng cung cấp một dòng điện 30 A dưới một điện áp hiệu dụng 220 V. Điện áp hiệu dụng 220 V. Điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp là 5 kV.

a) Tính công suất tiêu thụ ở cửa vào và ở cửa ra của biến áp.

b) Tính cường độ hiệu dụng ở cuộn sơ cấp.

Hướng dẫn giải

a) Do máy biến áp là lí tưởng nên công suất tiêu thụ ở cửa ra bằng với công suất tiêu thụ ở cửa vào:

P₂ = U₂I₂ = 220 . 30 = 6600 W = P₁.

b) Cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp:

I₁ = $\frac{P_1}{U_1}$ = $\frac{6600}{5000}$ = 1,32 A.