Bài 16. Truyền tải điện năng. Máy biến áp

Bài 16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG- MÁY BIẾN ÁP

I-BÀI TOÁN VỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG




-Gọi P là công suất máy phát điện, U là điện áp giữa 2 cực của máy, I là cường độ dòng điện trong dây dẫn.
-Ta có:

-Gọi Php là công suất hao phí trên đường dây do sự toả nhiệt, r là điện trở của dây

-Ta có:

-Để giảm sự hao phí, ta có 2 cách:
+Giảm điện trở r của dây dẫn (rất tốn kém).
*Hỏi: Giảm r bằng cách nào? Tại sao lại tốn kém?
+Tăng điện áp U khi truyền tải điện đi xa (nghĩa là dùng đường dây cao áp), đến nơi tiêu thụ lại hạ điện áp xuống.
*Hỏi: Khi tăng điện áp U ở máy phát lên 100 lần thì hao phí trên đường dây giảm được bao nhiêu lần?
II-MÁY BIẾN ÁP
*Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều).



1-Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp:
-Lõi biến áp: là khung sắt non có pha silic, gồm nhiều lá mỏng ghép cách điện.
-Hai cuộn dây cảm ứng: có điện trở nhỏ, độ tự cảm lớn, quấn trên 2 cạnh đối diện của khung, cuộn sơ cấp D1 có N1 vòng, cuộn thứ cấp D2 có N2 vòng.
-Cho dòng xoay chiều qua cuộn sơ cấp, từ thông qua 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp biến thiên:



-Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều

*Hỏi: Tại sao các điện áp ở 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số?

2-Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
a-Trường hợp mạch thứ cấp hở (không tải):
Lần lượt thay đổi số vòng và đo điện áp 2 cuộn ta có kết quả: +Đặc tính biến áp:


*Tỉ số điện áp hiệu dụng ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp luôn bằng tỉ số các vòng dây của 2 cuộn đó.


-Nếu là máy tăng áp

-Nếu là máy hạ áp

+Khảo sát công suất:
Mạch thứ cấp hở: I2 = 0 thì I1 rất nhỏ (coi =0)
*Vậy ở chế độ không tải máy biến áp không tiêu thụ điện năng .
b/Trường hợp có tải:
Trên cả 2 cuộn đều có dòng điện
*Trong điều kiện lý tưởng, cường độ hiệu dụng trên mỗi cuộn tỉ lệ nghịch với số vòng của nó (tức là tỉ lệ nghịch với điện áp)



*Chú ý: Các hệ thức của máy biến áp ở trên là gần đúng trong thực tế.
III-ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
-Truyền tải điện năng:
Máy phát điện =>máy tăng áp=> đường dây cao áp=> máy hạ áp=> nơi tiêu thụ
-Nấu chảy kim loại, hàn điện:
Máy hàn có N2 << N1 => I2 >> I1 => nhiệt độ ở mối hàn rất cao => nóng chảy kim loại.