Hocmai Forum 
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!
ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.
Bài 16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG - MÁY BIẾN ÁP
Phần 1: LÝ THUYẾT + CÂU HỎI LIÊN QUAN
I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa
| Điện năng phát ra từ nhà máy phát điện được truyền đến nơi tiêu thụ trên một đường dây có điện trở tổng cộng là [imath]r[/imath]. Điện áp hiệu dụng ở hai cực của máy phát là [imath]U[/imath] (xác định từ nhà máy). Cường độ hiệu dụng trên đường dây là [imath]I[/imath] Công suất phát từ nhà máy: [imath]P_{\text{phát}}=U_{\text{phát}}.I[/imath] Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây được tính theo định luật Jun: [imath]P_{hp}=I^2.r = \dfrac{r.P_{\text{phát}}^2}{U_{\text{phát}}^2}[/imath] Vì [imath]P_{\text{phát}}[/imath] luôn xác định nên để giảm [imath]P_{hp}[/imath] phải giảm [imath]r[/imath] hoặc tăng [imath]U_{\text{phát}}[/imath] Thực tế, biện pháp giảm [imath]r[/imath] có nhiều hạn chế (quá tốn kém do phải thay dây đồng bằng dây bạc hay dây siêu dẫn, tăng tiết diện dây dẫn đến tăng số cột điện,...) nhưng biện pháp tăng [imath]U_{\text{phát}}[/imath] lại có hiệu quả rõ rệt (ví dụ tăng [imath]U_{\text{phát}} 10[/imath] lần thì [imath]P_{\text{phát}}[/imath] giảm [imath]100[/imath] lần. |  |
C1
Muốn giảm [imath]r[/imath] phải tăng tiết diện dây và tăng khối lượng đồng vì ta có công thức tính điện trở: [imath]r=\dfrac{\rho .l}{s}[/imath]. Dễ thấy muốn giảm [imath]r[/imath] phải tăng [imath]s[/imath]
Khối lượng dây [imath]m=D.l.s[/imath] vậy [imath]m[/imath] cũng tăng hay khối lượng đồng tăng.
Kết luận: Trong quá trình truyền tải điện năng từ nhà máy điện đi xa, lúc đưa điện năng lên đường dây truyền tải phải tìm cách tăng điện áp. Khi tới nơi tiêu thụ phải giảm điện áp để đảm bảo an toàn cho việc sử dụng điện. Do đó phải sử dụng những thiết bị biến đổi điện áp.
II. Máy biến áp
Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều)
1/ Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp
| - Cấu tạo: + Khung sắt non có pha silic gọi là lõi biến áp (thường là hình chữ nhật) + Cuộn sơ cấp: gồm cuộn dây dẫn [imath]D_1[/imath] có [imath]N_1[/imath] vòng nối vào nguồn điện + Cuộn thứ cấp: gồm cuộn dây dẫn [imath]D_2[/imath] có [imath]N_2[/imath] vòng nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng - Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ |  |
Điện áp ở hai cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số vì từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng nhau.
2/ Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
C3
| + Ampe kế [imath]A_1,A_2[/imath] để đo cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp và thứ cấp + Vôn kế [imath]V_1,V_2[/imath] đo điện áp hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp + Khóa [imath]K[/imath] để đóng, ngắt mạch qua [imath]R[/imath] của cuộn thứ cấp. |  |
Gọi [imath]U_1,I_1,N_1,U_2,I_2,N_2[/imath] lần lượt là điện áp hiệu dụng, cường độ dòng điện hiệu dụng và số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.
Đối với máy biến áp lí tưởng ta có:
[imath]\dfrac{U_2}{U_1}=\dfrac{I_1}{I_2}=\dfrac{N_2}{N_1}[/imath]
+ Nếu [imath]\dfrac{N_2}{N_1}>1[/imath]: Máy biến áp là máy tăng áp
+ Nếu [imath]\dfrac{N_2}{N_1}<1[/imath]: Máy biến áp là máy giảm áp
III. Ứng dụng của máy biến áp
1/ Truyền tải điện năng
C4
| Điện áp nhà máy điện là [imath]10kV[/imath], sau khi qua máy biến áp thì được tăng lên thành [imath]200kV[/imath]. Gần đến nơi tiêu thụ, để đảm bảo an toàn nên nó được hạ xuống còn [imath]5000V[/imath] bằng máy hạ áp và đến nơi tiêu thụ điện áp là [imath]220V[/imath] |  |
2/ Nấu chảy kim loại, hàn điện
Chú ý: Máy hàn điện nấu chảy kim loại hoạt động theo nguyên tắc biến áp, trong đó cuộn sơ cấp gồm nhiều vòng dây tiết diện nhỏ, cuộn thứ cấp gồm ít vòng dây tiết diện lớn
C5
| Máy hàn điện có số vòng dây cuộn thứ cấp rất nhỏ so với cuộn sơ cấp ([imath]5[/imath] so với [imath]1000[/imath] vòng). Mà [imath]\dfrac{I_1}{I_2}=\dfrac{N_2}{N_1}[/imath] nên cường độ hiệu dụng của cuộn thứ cấp [imath]I_2[/imath] rất lớn, nhiệt lượng tỏa ra vì thế cũng rất lớn. Nhiệt lượng này làm que hàn nóng chảy và hàn dính hai tấm kim loại lại với nhau. |  |
| Tổng kết Trường hợp máy biến áp lí tưởng (hiệu suất gần [imath]100%[/imath]), công suất ở hai cuộn dây bằng nhau [imath]U_1I_1 = U_2 I_2[/imath] Suy ra [imath]\dfrac{U_2}{U_1}=\dfrac{I_1}{I_2}=\dfrac{N_2}{N_1}[/imath] |
----------
Xem thêm: HỆ THỐNG MỤC LỤC CÁC BÀI VẬT LÍ 12
