* Máy biến áp
+ Định nghĩa: Là thiết bị biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số.
+ Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
+ Cấu tạo: Gồm 2 cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên lõi thép. Lõi thép gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau. Cuộn nối với nguồn gọi là cuôn sơ cấp, cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp.
Ta có: \(\ell _1 = N_1. \phi \Rightarrow \ell_2 = N_2.\phi\)
\(\Rightarrow \frac{E_1}{E_2} = \frac{N_1}{N_2} \Rightarrow \frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2}\)
+ Nếu N$_{1}$ > N$_{2}$ ⇒ U$_{1}$ > U$_{2}$: Máy hạ áp
+ Nếu N$_{1}$ < N$_{2}$ ⇒ U$_{1}$ < U$_{2}$: Máy tăng áp
* Máy biến áp lý tưởng:
P$_{1}$ = P$_{2}$
Thường \(\cos \varphi_1 = \cos \varphi_2\)
\(U_1I_1\cos \varphi_1 = U_2I_2\cos \varphi_2 \Rightarrow U_1I_1 = U_2I_2\)
\(\Rightarrow \frac{U_1}{U_2} = \frac{I_1}{I_2}\)
* Truyền tải điện năng
+ Công suất truyền tải: \(P = UI\cos \varphi\)
+ Điện áp hai đầu đường dây: U
+ Điện áp nơi tiêu thụ: U'
⇒ Độ giảm thế: U - U' = RI
+ Công suất hao phí (tỏa nhiệt):
\(\Delta P = RI^2 = R.\frac{P^2}{U^2 \cos \varphi }\)
⇒ Để giảm \(\Delta P\) ⇒ Giảm R hoặc tăng U
• Giảm R \(\left ( A = \rho \frac{\ell}{S} \right )\): không thực tế
• Tăng U: thực tế (đang thực hiện)
(Nếu tăng U lên n lần thì \(\Delta P\)giảm n$^{2}$ lần)
* Hiệu suất: \(H = \frac{P_i}{P} = \frac{P - \Delta P}{P} = 1 - \frac{\Delta P}{P}\)
VD1: Một máy biến áp lý tưởng có số vòng cuộn sơ cấp bằng 2400 vòng , số vòng cuộn thứ cấp bằng 600 vòng. Nối cuộn sơ cấp với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U$_{1}$ thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp để hở bằng 50V. Tìm U$_{1}$?
Giải:
\(\left\{\begin{matrix} N_1 = 2400\\ N_2 = 600\\ U_2 = 50V \end{matrix}\right. \Rightarrow \frac{N_1}{N_2} = \frac{U_1}{U_2} \Rightarrow U_1 = U_2. \frac{N_1}{N_2}\)
\(\Rightarrow U_1 = 50.\frac{2400}{600} = 200V\)
VD2: Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều có công xuất P từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ. Khi điện áp hai đầu đường dây bằng 6kV thì hiệu suất bằng 73%; để hiệu suất bằng 97% thì cần tăng thêm điện áp ở ahi đầu đường dây 1 lượng bao nhiêu? Coi hệ số công suất \(\cos \varphi\) bằng 1.
Giải:
Công suất P
U = 6kV → H = 73%
\(H' = 97\% \Rightarrow \Delta U = U' - U = \ ?\)
Ta có: \(H = 1 - \frac{\Delta P}{P} = 73\% \Rightarrow \Delta P = 0,27.P\)
\(H' = 1 - \frac{\Delta P'}{P} = 97\% \Rightarrow \Delta P' = 0,03.P\)
Mà: \(\Delta P = R.\frac{P^2}{U^2\cos ^2 \varphi } = R.\frac{P^2}{U^2}\)
\(\Rightarrow \frac{\Delta P}{\Delta P'} = \frac{U'^2}{U^2} = 9 \Rightarrow U' = 3U = 18kV\)
\(\Rightarrow \Delta U = U' - U = 18 - 6 = 12kV\)
+ Định nghĩa: Là thiết bị biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số.
+ Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
+ Cấu tạo: Gồm 2 cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên lõi thép. Lõi thép gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau. Cuộn nối với nguồn gọi là cuôn sơ cấp, cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp.
Ta có: \(\ell _1 = N_1. \phi \Rightarrow \ell_2 = N_2.\phi\)
\(\Rightarrow \frac{E_1}{E_2} = \frac{N_1}{N_2} \Rightarrow \frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2}\)
+ Nếu N$_{1}$ > N$_{2}$ ⇒ U$_{1}$ > U$_{2}$: Máy hạ áp
+ Nếu N$_{1}$ < N$_{2}$ ⇒ U$_{1}$ < U$_{2}$: Máy tăng áp
* Máy biến áp lý tưởng:
P$_{1}$ = P$_{2}$
Thường \(\cos \varphi_1 = \cos \varphi_2\)
\(U_1I_1\cos \varphi_1 = U_2I_2\cos \varphi_2 \Rightarrow U_1I_1 = U_2I_2\)
\(\Rightarrow \frac{U_1}{U_2} = \frac{I_1}{I_2}\)
* Truyền tải điện năng
+ Công suất truyền tải: \(P = UI\cos \varphi\)
+ Điện áp hai đầu đường dây: U
+ Điện áp nơi tiêu thụ: U'
⇒ Độ giảm thế: U - U' = RI
+ Công suất hao phí (tỏa nhiệt):
\(\Delta P = RI^2 = R.\frac{P^2}{U^2 \cos \varphi }\)
⇒ Để giảm \(\Delta P\) ⇒ Giảm R hoặc tăng U
• Giảm R \(\left ( A = \rho \frac{\ell}{S} \right )\): không thực tế
• Tăng U: thực tế (đang thực hiện)
(Nếu tăng U lên n lần thì \(\Delta P\)giảm n$^{2}$ lần)
* Hiệu suất: \(H = \frac{P_i}{P} = \frac{P - \Delta P}{P} = 1 - \frac{\Delta P}{P}\)
VD1: Một máy biến áp lý tưởng có số vòng cuộn sơ cấp bằng 2400 vòng , số vòng cuộn thứ cấp bằng 600 vòng. Nối cuộn sơ cấp với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U$_{1}$ thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp để hở bằng 50V. Tìm U$_{1}$?
Giải:
\(\left\{\begin{matrix} N_1 = 2400\\ N_2 = 600\\ U_2 = 50V \end{matrix}\right. \Rightarrow \frac{N_1}{N_2} = \frac{U_1}{U_2} \Rightarrow U_1 = U_2. \frac{N_1}{N_2}\)
\(\Rightarrow U_1 = 50.\frac{2400}{600} = 200V\)
VD2: Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều có công xuất P từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ. Khi điện áp hai đầu đường dây bằng 6kV thì hiệu suất bằng 73%; để hiệu suất bằng 97% thì cần tăng thêm điện áp ở ahi đầu đường dây 1 lượng bao nhiêu? Coi hệ số công suất \(\cos \varphi\) bằng 1.
Giải:
Công suất P
U = 6kV → H = 73%
\(H' = 97\% \Rightarrow \Delta U = U' - U = \ ?\)
Ta có: \(H = 1 - \frac{\Delta P}{P} = 73\% \Rightarrow \Delta P = 0,27.P\)
\(H' = 1 - \frac{\Delta P'}{P} = 97\% \Rightarrow \Delta P' = 0,03.P\)
Mà: \(\Delta P = R.\frac{P^2}{U^2\cos ^2 \varphi } = R.\frac{P^2}{U^2}\)
\(\Rightarrow \frac{\Delta P}{\Delta P'} = \frac{U'^2}{U^2} = 9 \Rightarrow U' = 3U = 18kV\)
\(\Rightarrow \Delta U = U' - U = 18 - 6 = 12kV\)