Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 16: Truyền tải điện năng máy biến áp (Bản chuẩn kiến thức)

2. Nêu biểu thức tính công suất và tầm quan trọng của hệ số công suất 
*KIỂM TRA BÀI CŨ: 
Thiết lập biểu thức công suất của mạch xoay chiều . Công suất mạch xoay chiều phụ thuộc vào đại lượng nào ? 
TRUYEÀN TAÛI ÑIEÄN NAÊNG 
MAÙY BIEÁN AÙP 
MỘT SỐ HÌNH ẢNH V Ề NHÀ MÁY PHÁT Đ I Ệ N 
Nhaø maùy thuyû ñieän Seâsan 3A 
Nhaø maùy thuyû ñieän Taây Nguyeân 
Nhaø maùy thuyû ñieän Hoaø bình 
MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN 
Máy hạ thế ba pha tại Việt Nam 
Moät soá hình aûnh veà maùy bieán áp 
Máy biến áp Khô 
Máy biến áp 1 pha 
Máy biến áp 3 pha 
NỘI DUNG 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
I. BÀI TOÁN VỀ TRUỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA 
III. ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 
II. MÁY BIẾN ÁP 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA 
Điện năng phát ra từ nhà máy được truyền đến nơi tiêu thụ qua một đường dây có điện trở tổng cộng là r 
Hãy quan sát hình vẽ 16.1 và cho biết công thức tính công suất hao phí 
- Công suất toả nhiệt trên đường dây : 
Cho biết cách làm giảm hao phí ? 
Nhaø maùy ñieän 
Nôi tieâu thuï 
r/2 
r/2 
U 
Hình 16.1 
- Để giảm P hp thì ta phải giảm r hoặc tăng U phát . Việc giảm r rất tốn kém vì phải tăng tiết diện dây đồng . Ngược lại nếu tăng U phát lên n lần thì P hp giảm n 2 lần 
C1 
- Kết luận : Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa ta phải sử dụng máy biến áp . 
P hp =rI 2 = r 
P 2 phát 
U 2 phát 
= P 2 phát 
U 2 phát 
r 
(16.1) 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
Máy biến áp là những thiết bị có khả năng bến đổi điện áp ( xoay chiều ) 
II. MÁY BIẾN ÁP 
1/ Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp 
Bộ phận chính của máy biến áp là một khung sắt non có pha silíc gọi là lõi biến áp . 
a) Cấu tạo : 
 
 
 
 
- Hai cuộn dây D 1 và D 2 có điện trở nhỏ và có độ tự cảm lớn quấn trên hai cạnh đối diện của khung . 
U 1 
U 2 
D 2 
D 1 
- Cuộn D 1 có N 1 vòng được nối với nguồn phát điện  cuộn sơ cấp . 
- Cuộn D 2 có N 2 vòng được nối ra cơ sở tiêu thụ điện năng  cuộn thứ cấp 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
b) Nguyên tắc hoạt động 
- Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp . Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn . 
- Gọi từ thông này là : 
 =  0 cos t 
- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp : 
 1 = N 1  0 cos t 
 2 = N 2  0 cos t 
- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e 2 : 
- Vậy , nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ . 
e 2 = - = N 2  0 sint 
d  
d t 
- Tần số dòng điện trong 2 cuộn bằng nhau 
 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
2/ Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp 
a) Thí ghiệm 1 : 
Khoá K ngắt ( chế độ không tải ) I 2 = 0. 
Hình 16.4 
C3 
 Thay đổi số vòng N 1 , N 2 đo các điện áp U 1 ,U 2 ta được các kết quả là : 
R 
K 
~ 
V 1 
V 2 
A 1 
A 2 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
N 1 
N 2 
U 1 
U 2 
N 2 
N 1 
U 2 
U 1 
600 
600 
600 
600 
200 
600 
200 
600 
600 
1200 
80 
120 
120 
60 
80 
1 
1 
2 
3 
1 
3 
80 
120 
120 
40 
80 
160 
180 
1 
1 
1 
3 
2 
3 
- KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH BIẾN ÁP 
 và 
luôn bằng nhau 
 - Hai tỉ số 
N 2 
N 1 
U 2 
U 1 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
 = 
N 2 
N 1 
U 2 
U 1 
 Nếu 
> 1: máy tăng áp . 
N 2 
N 1 
 Nếu 
<1: máy h ạ áp . 
N 2 
N 1 
Vậy : Khi một máy biến áp ở chế độ không tải , thì nó hầu như không tiêu thụ điện năng . 
(16.2) 
- Tỉ số các điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp luôn luôn bằng tỉ số các số vòng dây của hai cuộn đó 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
b) Thí ghiệm 2: 
Khoá K đóng ( chế độ có tải ). 
- Khi I 2  0 thì I 1 tự động tăng lên theo I 2 . 
- Tiến hành thí nghiệm , ta thu được kết quả : 
Thí nghiệm 2: Khoá K đóng ( chế độ có tải ). Trong thí nghiệm này ta sẽ khảo sát để xem giữa các giá trị I, U, N của các cuộn dây liên hệ với nhau như thế nào ? 
- I 2 không vượt quá một giá trị chuẩn để không quá nóng do toả nhiệt ( thường không quá 55 o C)  máy biến áp làm việc bình thường . 
U 2 
U 1 
I 1 
I 2 
 = 
N 2 
N 1 
 = 
(16.3) 
Khi một máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng : 
- Tỉ số các điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp và sơ cấp bằng tỉ số 
N 2 
N 1 
- Tỉ số các cường độ hiệu dụng ở mạch thứ cấp và mạch sơ cấp bằng nghịch đảo của tỉ số 
N 2 
N 1 
Kết luận : 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
* Ghi chú : Hệ thức máy biến áp chỉ gần đúng với sai số dưới 10% trong điều kiện giảm tối đa điện năng hao phí trong máy biến áp . 
 + Hao phí ñieän naêng trong maùy bieán theá laø raát nhoû neân hieäu suaát maùy bieán theá coù theå ñaït 96%  99% 
3/ Hiệu suất máy biến áp 
+ Thöïc teá coù moät phaàn naêng löôïng bò hao phí trong maùy bieán theá neân : P 2 < P 1 vaø hieäu suaát cuûa maùy bieán theá laø : 
H = P 2 /P 1 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
1/ Truyền tải điện năng 
III. ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 
2/ Nấu chảy kim loại , hàn điện . 
Sơ đồ truyền tải điện năng 
Điều nào sau đây là sai khi nói về máy biến thế 
 A / MBT coù taùc duïng thay ñoåi hiệu ñiện thế vaø cường ñộ dòng ñiện xoay chieàu 
 B/ MBT luoân luoân coù soá voøng cuoän sô caáp vaø thöù caáp khaùc nhau . 
 C/ Khi taûi ñieän naêng ñi xa thì duøng maùy taêng theá . 
 D/ MBT hoaït ñoäng ñöôïc vôùi caû doøng ñieän khoâng ñoåi . 
Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 
 Choïn caâu sai 
maùy biến áp 
Hoaït ñoäng döïa treân hieän töôïng caûm öùng ñieän töø . 
Goàm 2 cuoän daây soá voøng nhö nhau quaán treân khung theùp . 
Goàm 2 cuoän daây coù soá voøng khaùc nhau quaán treân khung theùp . 
Doøng ñieän ñöa vaøo ôû cuoän sô caáp vaø doøng ñieän laáy ra ôû cuoän thöù caáp . 
Củng cố