Bài toán về máy biến áp, truyền tải điện năng

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 12 bài viết Bài toán về máy biến áp, truyền tải điện năng, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 12.

Nội dung bài viết Bài toán về máy biến áp, truyền tải điện năng:
BÀI TOÁN VỀ MÁY BIẾN ÁP, TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. Phương pháp. Bạn đọc xem lại phần lí thuyết về máy biến áp và truyền tải điện năng. Phần bài tập truyền tải điện năng có thể tham khảo thêm phương pháp chuẩn hóa đã trình bày. Ví dụ minh họa. Bài toán về máy phát điện. Ví dụ 1: Khi máy phát điện xoay chiều một pha đang hoạt động bình thường và tạo ra hai suất điện động có cùng tần số f. Roto của máy thứ nhất có 1 p cặp cực và quay với tốc độ = 1 n 1800 vòng/phút. Roto của máy thứ hai có = 2 p 4 cặp cực và quay với tốc độ 2 n. Biết 2 n có giá trị trong khoảng từ 12 vòng/giây đến 18 vòng/giây. Giá trị của f là A. 54 Hz B. 60 Hz C. 48 Hz D. 50 Hz. Khi máy phát điện xoay chiều một pha đang hoạt động bình thường và tạo ra hai suất điện động có cùng tần số f.
Ví dụ 2: Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối tiếp gồm điện trở 69,1 Ω, cuộn cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung 176,8 µF. Bỏ qua điện trở thuần của các cuộn dây của máy phát. Biết roto máy phát có hai cặp cực. Khi roto quay đều với tốc độ = 1 n 1350 vòng/phút hoặc = 2 n 1800 vòng/phút thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là như nhau. Độ tự cảm L có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây? Công suất tiêu thụ như nhau thì cường độ hiệu dụng cũng như nhau. Cường độ hiệu dụng trong mạch là. Vì khi roto của máy quay đều với vận tốc 1 n = 22 5 vòng/giây hoặc 2 n = 30 vòng/giây thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch là như nhau nên theo Viet.
Ví dụ 3: Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với tụ điện C. Nối hai đầu đoạn mạch với hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha, điện trở của các cuộn dây trong máy phát rất nhỏ. Khi roto của máy quay đều với tốc độ 400 vòng/phút thì công suất tiêu thụ trong đoạn mạch là 240 W. Nếu roto của máy quay đều với tốc độ 800 vòng/phút thì hệ số công suất của đoạn mạch gần nhất với giá trị nào sau đây? Ví dụ 4: Trong một máy phát điện xoay chiều một pha, nếu tốc độ quay của roto tăng thêm 20 vòng/phút thì tần số của dòng điện xoay chiều do máy phát ra tăng từ 50 Hz đến 60 Hz và suất điện động hiệu dụng của máy thay đổi 30 V so vớiban đầu. Nếu tiếp tục tăng tốc độ quay của roto thêm 20 vòng/phút nữa thì suất điện động hiệu dụng do máy phát ra khi đó là.
Bài toán về máy biến áp Ví dụ 1: Một máy giảm thế lí tưởng, nếu giữ nguyên hiệu điện thế hiệu dụng đầu vào cuộn sơ cấp và cùng tăng số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp lên một lượng như nhau thì hiệu điện thế hiệu dụng đầu ra của cuộn thứ cấp sẽ: A.Tăng lên B.Giảm đi C.Có thể tăng hoặc có thể giảm D.Không đổi. Vì máy là máy giảm thế lí tưởng nên khi giữ nguyên hiệu điện thế hiệu dụng đầu vào cuộn sơ cấp và cùng tăng số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp lên một lượng như nhau là n. Vậy hiệu điện thế hiệu dụng đầu ra cuộn thứ cấp sẽ tăng lên. Đáp án A.
Ví dụ 2: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến áp M1 một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V. Khi nối hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến áp M2 vào hai đầu cuộn thứ cấp của M1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp của M2 để hở bằng 12,5 V. Khi nối hai đầu của cuộn thứ cấp của M2 với hai đầu cuộn thứ cấp của M1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp của M2 để hở bằng 50 V. Bỏ qua mọi hao phí. M1 có tỉ số giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và số vòng cuộn thứ cấp là: A.8 B.4 C.6 D.5. Lời giải. Khi nối hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến áp M2 vào hai đầu cuộn thứ cấp của M1.
Ví dụ 3: Một học sinh làm thực hành xác định số vòng dây của hai máy biến áp lí tưởng A và B có các cuộn dây với số vòng dây (là số nguyên) lần lượt là N1A, N2A, N1B, N2B. Biết N2A = kNlA; N2B = 2kN1B; k > 1; N1A + N2A + N1B + N2B = 3100 vòng và trong bốn cuộn dây có hai cuộn có số vòng dây đều bằng N. Dùng kết hợp hai máy biến áp này thì có thể tăng điện áp hiệu dụng U thành 18U hoặc 2U. Số vòng dây N là A. 600 hoặc 372. B. 900 hoặc 372. C. 900 hoặc 750. D. 750 hoặc 600. Nếu dùng 2 máy có thể tăng U lên thành 2U vì: ta sẽ cho máy thứ hai làm máy tăng áp, tăng áp từ U lên 2kU, rồi dùng máy thứ nhất làm máy giảm áp, giảm từ 2kU xuống 2U. Như vậy, để tăng từ U lên thành 18U ta phải dùng hai máy này đều là máy tăng áp. Ta có N1A + N2A + N1B + N2B = 3100 và vì trong bốn cuộn dây có hai cuộn có số vòng dây đều bằng N.
Bài toán đại cương về truyền tải điện năng. Ví dụ 1: Người ta cần truyền một công suất 5 MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 5 km. Hiệu điện thế hiệu dụng cuộn thứ cấp của máy tăng áp là U = 100 kV. Mạch điện có hệ số công suất cos 1 ϕ. Muốn độ giảm thế trên đường dây không quá 1% U thì tiết diện của đường dây dẫn phải thỏa mãn điều kiện nào dưới đây? (Biết điện trở suất của dây tải điện là 8 1,7.10 m − Ω ). Chiều dài dây dẫn l = 2,5km = 10000m. Theo bài ra độ giảm thế 1000 U IR 1%U 1kV 1000V R. Ví dụ 2: Người ta cần truyền một công suất điện một pha 10000 kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 50 kV đi xa, biết cos 0,8 ϕ = Ω. Muốn cho tỉ lệ năng lượng mất trên đường dây không quá 10% thì điện trở của đường dây phải có giá trị trong khoảng nào?
Ví dụ 3: Một trạm phát điện truyền đi với công suất P = 50 kW, điện trở dây dẫn là 4Ω. Mạch điện có hệ số công suất cosφ = 1. Hiệu điện thế ở trạm là 500 V. a) Tính độ giảm thế, công suất hao phí trên dây dẫn. b) Nối hai cực của trạm phát điện với một biến thế có hệ số k = 0,1. Công suất hao phí trên đường dây và hiệu suất của sự tải điện là bao nhiêu? Biết rằng năng lượng hao phí trong máy biến thế không đáng kể, hiệu điện thế và cường độ dòng điện luôn cùng pha. Ví dụ 4: Điện năng tiêu thụ ở một trạm phát điện được truyền dưới điện áp hiệu dụng là 2 kV. Công suất 200 kW. Hiệu số chỉ của công tơ điện nơi phát và nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch 480 kWh. Hiệu suất của quá trình tải điện bằng bao nhiêu?
Ví dụ 1: Nguời ta truyền tải dòng điện xoay chiều một pha từ nhà máy điện tới nơi tiêu thụ. Khi điện áp ở nhà máy điện là 6 kV thì hiệu suất truyền tải là 73%. Để hiệu suất truyền tải là 97% thì điện áp ở nhà máy điện bằng bao nhiêu? Biết công suất truyền đi và dây dẫn không đổi. Ví dụ 2: Hiệu suất truyền tải điện năng một công suất P từ nhà máy phát tới nơi tiêu thụ là 35%. Dùng máy biến áp lí tưởng để có tỉ số giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng = 1 để tăng điện áp truyền tải. Hiệu suất truyền tải sau khi sử dụng máy biến áp bằng bao nhiêu? Biết công suất truyền P và đường dây không đổi. Ví dụ 3: Cần truyền tải công suất điện và điện áp nhất định từ nhà máy đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn có đường kính dây là d. Thay thế dây truyền tải điện bằng một dây dẫn khác, cùng chất liệu nhưng có đường kính 2d thì hiệu suất truyền tải điện là 91%. Nếu thay thế dây truyền tải bằng loại dây cùng chất liệu nhưng có đường kính 3d thì hiệu suất truyền tải bằng bao nhiêu? Biết rằng công suất truyền P là không đổi, hiệu điện thế nơi truyền không đổi.