1. Trang chủ >
  2. Luận Văn - Báo Cáo >
  3. Khoa học tự nhiên >

Bài tập về máy biến thế và truyền tải điện năng: Bài 1 Hướng dẫn giải và giải: Bài 1:

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.59 MB, 159 trang )


Trang 131
B
I uur
A
U
uur
C
U
uur
B
U
uur
A
I
uur
C
I uur
AB
I uuur
O
120
o
H
120 5
24
p C
C
U I
R =
= = A.
Do các tải đều là thuần trở nên dòng điện pha đồng pha với điện áp pha. Các dòng điện lệch pha nhau 120
o
. Ta suy ra giản đồ Fre-nen sau:
o A
B C
AB C
I I
I I
I I
= +
+ =
+
uur uur
uur uur
uuur uur
Dựa vào giản đồ

I
o
= I
AB
– I
C
. Vì I
A
= I
B
nên
AB
I
uuur
là đường chéo của hình thoi tạo bởi
A
I
uur

B
I
uur ⇒
I
AB
= 2.OH = 2.I
B
.cos60
o
= 2.10.cos60
o
= 10A. Vậy I
o
= I
AB
– I
C
= 10 – 5 = 5A.
2. Dạng 2: MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. 2.1. Phương pháp giải chung:
- Áp dụng các công thức về biến thế liên quan đến điện áp, cơng suất, cường độ dòng điện:
+ Hệ số biến áp:
1 1
2 2
U N
k U
N =
= + Công suất vào sơ cấp:
1 1 1
1 1 1
cos P
U I U I
ϕ =
= xem
1
cos 1
ϕ ≈ . Công suất ra thứ cấp:
2 2 2
2 2 2
cos P
U I U I
ϕ =
= xem
2
cos 1
ϕ ≈ . + Hiệu suất:
2 1
.100 P
H P
= Nếu hiệu suất của máy biến áp là 100 thì P
1
= P
2 1
2 2
1
I U
I U

= .
- Áp dụng các công thức về truyền tải điện năng: + Độ giảm thế trên đường dây: ∆U = U
nơi đi
- U
nơi đến
= IR. + Cơng suất hao phí trên đường dây: ∆P = P
nơi đ
i
– P
nơi đến 2
2 2
cos P
I R R
U ϕ
= =
.
+ Hiệu suất truyền tải điện năng: .100
.100 P
P P
P P
η − ∆
= =
1

2.2. Bài tập về máy biến thế và truyền tải điện năng: Bài 1


Một đường dây tải điện xoay chiều một pha đến nơi tiêu thụ ở xa 6 km. Giả thiết dây dẫn làm bằng nhơm có điện trở suất ρ = 2,5.10
-8
Ωm và có tiết diện 0,5cm
2
. Điện áp và công suất truyền đi ở trạm phát điện lần lượt là U = 6 kV, P = 540 kW. Hệ số công suất của mạch điện là cosϕ = 0,9. Hãy tìm cơng suất
hao phí trên đường dây và hiệu suất truyền tải điện. Bài 2
Điện năng được truyền từ trạm tăng áp đến trạm hạ áp nhờ hệ thống dây dẫn có điện trở R = 20Ω. Cảm kháng và dung kháng không đáng kể. Đầu ra
Trang 132 cuộn thứ cấp máy hạ áp có cơng suất 12 kW với cường độ 100A. Máy hạ áp có
tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là
1 2
10 N
N =
. Bỏ qua hao phí máy biến áp. Hãy tìm điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy tăng áp.
Bài 3 Máy phát điện xoay chiều một pha cung cấp công suất P
1
= 2 MW. Điện áp giữa hai cực là U
1
= 2000V. Dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp có hiệu suất H = 97,5. Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có số vòng dây tương ứng là
N
1
= 160 vòng và N
2
= 1200 vòng. Dòng điện thứ cấp được truyền tải đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn có R = 10Ω. Hãy tính điện áp, cơng suất nơi tiêu thụ và
hiệu suất truyền tải điện.

2.3. Hướng dẫn giải và giải: Bài 1:


Tóm tắt:
l = 6 km = 6000m ρ = 2,5.10
-8
Ωm S = 0,5cm
2
= 0,5.10
-4
m U = 6 kV
P = 540 kW cosϕ = 0,9
∆P = ? , η = ?
Các mối liên hệ cần xác lập: Đ
ây là bài tốn đơn giản, ta chỉ áp dụng cơng thức để tính tốn: - Điện trở của dây tải điện:
l R
S ρ
= .
- Công suất cos
cos P
P UI
I U
ϕ ϕ
=

= .
- Cơng suất hao phí trên dây: ∆P = I
2
R. - Hiệu suất truyền tải:
.100 .100
P P
P P
P η
− ∆ =
=
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải: Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Cơng suất hao phí trên dây dẫn được tính bằng biểu thức nào?
- Vậy để tìm cơng suất hao phí ∆P, ta cần tìm I và R.
- Dựa vào giả thiết của đề bài, tìm I và R bằng cách nào?
- Cơng suất hao phí: ∆P = I
2
R.
- l
R S
ρ =
- cos
cos P
P UI
I U
ϕ ϕ
=

=
Trang 133 - Áp dụng cơng thức nào để tìm hiệu
suất truyền tải điện? -
.100 .100
P P
P P
P η
− ∆ =
=
Bài giải:
Đ iện trở của dây dẫn tải điện:
8 4
6000 2,5.10
3 0,5.10
l R
S ρ
− −
= =
= Ω Cường độ dòng điện trên dây:
cos cos
P P
UI I
U ϕ
ϕ =

= 540
100 6.0,9
I

= =
A Cơng suất hao phí trên dây: ∆P = I
2
R = 100
2
.3 = 30 kW Hiệu suất truyền tải điện năng:
540 30 .100
.100 94,4 540
P P
P η
− ∆ −
= =

Bài 2: Tóm tắt:
R = 20Ω
2
12 P
= kW
2
100 I
= A
1 2
10 N
N =
U
2
= ?
Các mối liên hệ cần xác lập: - Vẽ sơ đồ đơn giản của hệ thống truyền tải điện năng nhờ máy biến áp.
- Tìm điện áp ở hai đầu cuộn thứ cấp
2
U và sơ cấp của máy hạ áp
1
U :
2 2
2
P U
I =
;
2 2
1 1
1
U N
U U
N =

.
- Tìm dòng điện qua cuộn sơ cấp máy hạ áp
1
I :
1 2
1 2
1
I N
I I
N =

. - Dòng điện qua cuộn sơ cấp máy hạ áp chính bằng dòng điện chạy qua dây
dẫn tải điện có điện trở R

Độ giảm áp trên đường dây:
1
U I R
∆ =
.
Trang 134 - Vậy điện áp ở hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng áp bằng tổng điện áp ở hai đầu
cuộn dây sơ cấp máy hạ áp và độ giảm điện áp trên đường dây.
2 1
U U
U = ∆
+ .
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải: Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Vẽ sơ đồ đơn giản của hệ thống truyền tải điện năng nhờ máy biến áp
như hình vẽ trên giúp học sinh dễ hình dung.
- Dựa vào dữ kiện của đề bài, hãy tìm đ
iện áp
2
U ở
hai đầu cuộn thứ cấp trong máy hạ áp.
- Điện áp
1
U ở hai đầu cuộn sơ cấp của
máy hạ áp được tính thế nào khi biết tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn
thứ cấp trong máy hạ áp? - Biểu thức tính cơng suất ở cuộn sơ
cấp trong máy hạ áp? - Nếu bỏ qua hao phí máy biến áp thì ta
có kết quả gì? - Từ

giá trị của cường độ dòng đ
iện
1
I qua cuộn sơ cấp của máy hạ áp
.
- Dòng điện qua cuộn sơ cấp máy hạ áp chính bằng dòng điện chạy qua dây dẫn
có điện trở R. Vậy độ giảm trên đường dây tải điện được tính thế nào?
- Khi điện năng truyền từ trạm tăng áp từ cuộn thứ cấp máy tăng áp đến trạm
hạ áp vào cuộn sơ cấp máy hạ áp thì bị tiêu hao. Vậy điện áp hiệu dụng ở
cuộn thứ cấp của máy tăng áp được tính thế nào?
- Vì
2 2
2 2 2
2
P P
U I U
I =

=
-
2 2
1 1
1
U N
U U
N =

-
1 1 1
P U I
= - Nếu bỏ qua hao phí máy biến áp thì
1 2
P P
=
1 2
2 1
I U
I U
⇔ =
- Độ giảm áp trên đường dây tải điện:
1
U I R
∆ =
-
2 1
U U
U = ∆
+
Bài giải:
Đ iện áp ở hai đầu cuộn thứ cấp của máy hạ áp:
3 2
2 2
12.10 120
100 P
U I
= =
= V
Đ iện áp ở hai đầu cuộn sơ cấp máy hạ áp:
Trang 135
2 2
1 1
2 1
1 2
120.10 1200 U
N N
U U
U N
N =

= =
= V
Vì bỏ qua hao phí của máy biến áp nên
1 2
P P
=
1 2
2 1
I U
I U
⇔ =
2 1
2 1
1 100.
10 10
N I
I N

= =
= A
Dòng điện qua cuộn sơ cấp máy hạ áp chính bằng dòng điện chạy qua dây dẫn tải điện có điện trở R.
Độ giảm áp trên đường dây:
1
10.20 200 U
I R ∆
= =
= V.
Vậy điện áp ở hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng áp là:
2 1
200 1200 1400 U
U U
= ∆ +
= +
= V.
Bài 3: Tóm tắt:
P
1
= 2MW U
1
= 2000V H = 97,5
N
1
= 160 vòng N
2
= 1200 vòng R = 10Ω
U
3
= ? , P
3
= ? , η = ?
Các mối liên hệ cần xác lập: - Dòng điện đi từ máy phát điện xoay chiều đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp,
ra ở cuộn thứ cấp máy biến áp và được truyền đến nơi tiêu thụ điện sơ đồ tải đ
iện như hình.
- Tìm cường độ dòng điện do máy phát điện cung cấp:
1 1
1
P I
U =
- Đối với máy biến áp, đề bài cho biết U
1
, N
1
, N
2

tìm được điện áp U
2
giữa hai đầu cuộn thứ cấp máy biến áp dựa vào biểu thức:
1 1
2 2
U N
U N
= .
- Dòng điện truyền từ máy phát điện đến máy biến áp có hiệu suất:
2 2
2 1
1
U P
I H
P P
= =

cường độ dòng điện I
2
trong cuộn thứ cấp máy biến áp. - Dòng điện đến nơi tiêu thụ bằng dòng điện trong cuộn thứ cấp máy biến áp.
Trang 136 - Khi dòng điện truyền từ cuộn thứ cấp máy biến áp đến nơi tiêu thụ thì bị tiêu
hao một phần. Do đó, độ giảm áp trên đường dây là:
2
U I R
∆ =

điện áp đến nơi tiêu thụ được tính bằng cơng thức
3 2
U U
U =
− ∆ .
- Khi dòng điện truyền từ máy phát điện xoay chiều có cơng suất P
1
qua máy biến áp đến nơi tiêu thụ có cơng suất P
3
thì hiệu suất truyền tải là
3 1
TT
P H
P =

ta cần tìm cơng suất nơi tiêu thụ P
3
= U
3
.I
2

hiệu suất truyền tải H
TT
.
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải: Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Mô tả sơ đồ truyền tải điện năng từ máy phát điện đến nơi tiêu thụ bằng
sơ đồ như hình vẽ trên. - Dòng điện do máy phát điện xoay
chiều cung cấp có cường độ là bao nhiêu?
- Dựa vào giả thiết của đề bài, hãy tìm điện áp hiệu dụng U
2
giữa hai đầu cuộn thứ cấp máy biến áp.
- Hiệu suất của dòng điện khi truyền từ máy phát điện đến máy biến áp
đượ
c tính bằng biểu thức nào? - Kết hợp 1 với dữ kiện đề bài, hãy
tìm cường độ dòng điện I
2
trong cuộn thứ cấp máy biến áp.
- Dòng điện trong cuộn thứ cấp máy biến áp bằng dòng điện truyền đến
nơi tiêu thụ. Khi dòng điện truyền từ cuộn thứ cấp máy biến áp đến nơi tiêu
thụ bằng dây dẫn điện trở R thì bị tiêu hao một phần. Vậy độ giảm áp trên
đườ
ng dây tải điện là bao nhiêu? Từ đ
ó tìm điện áp U
3
nơi tiêu thụ. - Khi dòng điện truyền từ máy phát
đ iện xoay chiều có công suất P
1
qua máy biến áp đến nơi tiêu thụ có cơng
suất P
3
thì hiệu suất truyền tải được tính thế nào?
- Vậy công suất đến nơi tiêu thụ điện - Cường độ dòng điện do máy phát
đ iện cung cấp:
1 1
1
P I
U =
. - Từ công thức :
1 1
2 2
1 2
2 1
U N
N U
U U
N N
=

= -
2 1
.100 P
H P
= 1
- Từ 1
2 2
1 2
1 2
U .
I H P
H I
P U

=

=
- Độ giảm áp trên đường dây tải điện là
2
U I R
∆ =
.
Đ iện áp nơi tiêu thụ:
3 2
U U
U =
− ∆ - Hiệu suất truyền tải đến nơi tiêu thụ:
3 1
.100
TT
P H
P =
2
-
3 3
2
. P
U I =
3
Trang 137 đượ
c tính thế nào? - Thay 3 vào 2

hiệu suất truyền tải nơi tiêu thụ H
TT
.
Bài giải:
Cường độ dòng điện do máy phát điện cung cấp:
6 1
1 1
2.10 1000
2000 P
I U
= =
= A.
Đ iện áp giữa hai đầu cuộn thứ cấp máy biến áp:
2 2
1 1
2000.1200 15000
160 N
U U
N =
= =
V. Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp:

6 2
2 1
2 1
2
U .
0,975.2.10 130
15000 I
H P H
I P
U =

= =
A Độ
giảm áp trên đường dây:
2
130.10 1300 U
I R ∆
= =
= V.
Đ iện áp đến nơi tiêu thụ:
3 2
15000 1300 13700 U
U U
= − ∆
= −
= V
Công suất đến nơi tiêu thụ:
3 3
2
. 13700.130 1781000
P U I
= =
= W
Hiệu suất truyền tải điện:
3 6
1
1781000 .100
.100 89 2.10
TT
P H
P =
= =
.
Trang 138
C
.
MỘT SỐ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM RÈN LUYỆN
1. ĐỀ BÀI: Bài 1.

Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.pdf) (159 trang)

×