Bài 15. Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

Bài 15- Tiết 27, 28-12CB
CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT BÀI TẬP VỀ MẠCH XOAY CHIỀU
GIÁO VIÊN : TRẦN VIẾT THẮNG - TN
Kiểm tra bài cũ
1. Phát biểu và viết biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp.
2. Viết công thức tính tổng trở, điện áp hiệu dụng của mạch RLC theo điện áp hiệu dụng UR, Ul, Uc.
3. Viết các công thức giá trị tức thời của u, i với pha ban đầu của u bằng 0. Vẽ giản đồ véc tơ cho mạch RLC khi ZL > ZC; ZL < ZC và ZL = ZC
4. Công thức tính độ lệch pha giữa u và i
Kiểm tra bài cũ
1. Phát biểu và viết biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp.
2. Viết công thức tính tổng trở, điện áp hiệu dụng của mạch RLC theo điện áp hiệu dụng UR, UL, UC.
. ĐL Ôm: Cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều có RLC nối tiếp có giá trị băng thương số của điện áp hiệu dụng của mạch và tổng trở của mạch
Biểu thức:
. Độ lệch pha φ giữa u và i :
Nếu ZL > ZC
u sớm pha hơn i ( tính cảm kháng )
u trễ pha hơn i ( tính dung kháng )
Nếu ZL < ZC
Cộng hưởng điện :
2LC = 1
I có giá trị lớn nhất
Z = Zmin = R
UL=UC; UR = U
Nếu : ZL = Zc
u cùng pha i
  =0
Q = RI2t
Q là lượng điện năng tiêu thụ trên R
Biểu thức định luật Jun-Lenxơ
P = RI2 = U2/R
P cụng su?t tiờu th? trờn R
Câu hỏi C1
Công thức tính công suất điện tiêu thụ trong mạch điện không đổi và biểu thức định luật Jun-Lenxơ.
ĐỊNH NGHĨA CƯỜNG ĐỘ HIỆU DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trong R bởi dòng điện xoay chiều nói trên.
Cường độ, hiệu điện thế, suất điện động hiệu dụng:
I. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU.
1. Biểu thức của công suất
Công suất tức thời: p = ui =2UIcost.cos(t +)
=UIcos +cos(2t+)]
Công suất trung bình trong một chu kì T
Do đó:
P = UIcos?
Mà:
I. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU.
1. Biểu thức của công suất
i= I cost (1)
u = U cos(t+) (2)
Công suất trung bình trong một chu kì T
P = UIcos?
Khi t >>T, với U, I không đổi thì P chính là công suất điện tiêu thu trung bình trong thời gian t
2. Điện năng tiêu thụ của mạch điện
W = P t
II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT.
1. Biểu thức của hệ số công suất
Trong công thức: P = UIcos
cos được gọi là hệ số công suất (hay hệ số cos)
Vì  có giá trị tuyệt đối  900 nên 0  cos  1
cos = 0 khi R = 0   = ± /2
cos = 1 khi Z = R   = 0
Mạch thuần R hoặc có cộng hưởng ZL = ZC.
II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT.
1. Biểu thức của hệ số công suất
P = UIcos
2. Ý nghĩa của hệ số công suất
Trong quá trình sử dụng và truyền tải điện năng bao giờ cũng có hao phí điện năng. Việc nâng cao hệ số công suất làm giảm đáng kể công suất hao phí đó
Công suất điện cần tải đi P = UIcos, với cos>0
Cường độ dòng điện chạy qua đường dây có điện trở r
Công suất hao phí
Khi cos lớn thì công suất hao phí nhỏ
II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT.
P = UIcos?
Với mạch RLC
P = UIcos? = I2R = UR2/R
Pbk = UI : Cụng su?t bi?u ki?n (VA)
P = UIcos?: Cụng su?t tỏc d?ng (J)
II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT.
cos
1
0
0
0
Mạch điện
Bài 1: Cho mạch điện xoay chiều nhu hỡnh v?
1.Viết biểu thức điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch và giữa hai đầu mỗi phần tử: uR; ud, uC; uAN; uMB
2.Tính công suất tiêu thụ và hệ số công suất của mạch và của cuộn dây
BÀI TẬP
Bài 1: Cho mạch điện xoay chiều nhu hỡnh v?
u; uR; ud, uC; uAN; uMB
2. P ; Pd ; cos; cosd
ZL = L = 10 ()
R= 20(), R0=10()
Giải:
Vẽ lại mạch điện
và  = 100 (rad/s)
Từ biểu thức của i:
u chậm pha so với i góc /4
1. Biểu thức u
Biểu thức uR
uR cùng pha với i
ud sớm pha so với i góc /4
U0C =I0.ZC = 120 (V)
Biểu thức ud
Biểu thức uC
uC chậm pha so với i góc /2
uAN sớm pha so với i góc 0,32rad
Biểu thức uAN
uMB chậm pha so với i góc 1,248 rad
Biểu thức uMB
2. Tính công suất và hệ số công suất
P = I2(R+R0) = 135W
Pd = I2R0 = 45W
Của cuộn dây
Của mạch điện
Bài 2. Cho mạch điện RLC nối tiếp .Dùng vôn kế nhiệt đo điện áp hiệu dụng ở 2 đầu đoạn mạch , 2 đầu tụ điện và 2 đầu cuộn dây thì số chỉ vôn kế tưong ứng là U ; UC;UL .Biết U = UC = 2UL .Tính hệ số công suất của mạch?
U2 = UR2 +(UL-UC)2 = UR2 +UL2 = UR2 + U2/4
Suy ra :
Giải:
Bài 3 Cho mạch điện xoay chiều gồm R,L,C nối tiếp. Biết điện áp 2 đầu mạch :
Điện áp hiệu dụng UL = 30V ;UC = 60V
a) Tính hệ số công suất mạch ?
b) Biết công suất tiêu thụ trong mạch P = 20W .Xác định R,L,C ?

Giải:


 I = 0,5A
ZC = 120
b) P = UIcos
ZL = 60
R = 80
Bài 4 :
Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở R độ tự cảm Lvà tụ điên C mắc nối tiếp .Các điện áp ở hai đầu đoạn mạch : U = 120V ; 2 đầu cuộn dây Ud = 120V ;ở hai đầu tụ điện UC = 120V.
Xác định hệ số công suất của mạch ?
Ud 2 = UR2 +UL2
U2 = UR2 +(UL- UC)2
= UR2 +UL2 -2ULUC +UC2
2ULUC =Ud2 +UC2 – U2