Bài 16. Truyền tải điện năng. Máy biến áp

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KON TUM
TRƯỜNG THPT KONTUM
GV: NGUYỄN THANH PHONG
*Viết công thức xác định điện trở R của một dây dẫn dài L, tiết diện S? Nêu cách làm giảm giá trị điện trở R?
Giảm R: Chọn vật liệu có điên trở suất nhỏ, giảm L, tăng S.
KIỂM TRA BÀI CŨ:
ĐA: Công thức
Mạng điện xoay chiều sử dụng trong gia đình thường dùng ở điện áp 220V, tại sao đường dây truyền tải điện Bắc Nam có điện áp 500kV?

Khi muốn tăng hay giảm điện áp của dòng điện xoay chiều ta phải dùng thiết bị có cấu tạo và hoạt động như thế nào?

I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
Giả sử cần truyền tải một công suất điện P của máy phát đến nơi tiêu thụ trên dây dẫn có điện trở tổng cộng R, điện áp hiệu dụng giữa hai cực của máy là U, cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây dẫn là I thì P=UI.
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây:
P, l có giá trị xác định; giảm R thì tính kinh tế thấp; tăng U có ưu điểm lớn là: nếu U tăng n lần thì công suất hao phí giảm n2 lần và chỉ dùng máy biến áp.
I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG:
Nêu các phương án giảm công suất hao phí, phương án nào là tối ưu nhất?

Máy biến áp có cấu tao và nguyên tắc hoạt động như thế nào?

II. MÁY BIẾN ÁP
1. Định nghĩa: Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.
2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp
a. Cấu tạo của máy biến áp một pha:
Cấu tạo của máy biến áp một pha:
Quan sát một máy biến áp và nêu cấu tạo của máy. Tại sao lõi biến áp được ghép từ nhiều lá sắt mỏng?

Cấu tạo của máy biến áp một pha:
-Lõi biến áp: khung sắt non có pha silic được ghép từ nhiều lá mỏng nhằm hạn chế dòng điện Phu-cô.
-Hai cuộn dây dẫn (bằng đồng) có số vòng dây khác nhau quấn cách điện trên cùng lõi biến áp.
Cấu tạo của máy biến áp một pha:
+Cuộn nối với nguồn N1 vòng: gọi là cuộn sơ cấp.
+Cuộn nối với tải tiêu thụ N2 vòng: gọi là cuộn thứ cấp.
Sơ đồ kí hiệu của máy biến áp
Nguyên tắc hoạt động
Đặt vào hai đầu cuộn dây sơ cấp N1vòng một điện áp xoay chiều tần số f, giả sử từ thông qua một vòng dây là:
Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp:
Từ thông biến thiên trong lõi thép
Trong các cuộn dây sẽ xuất hiện hiện tượng gì?
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn sơ cấp và thứ cấp:
b. Nguyên tắc hoạt động
Nếu máy lí tưởng (bỏ qua điện trở của các cuộn dây) và thứ cấp hở mạch thì E1=U1; E2=U2 và U1I1=U2I2
Vậy: Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp là dựa vào hiện tượng vật lí nào? Suất điện động cảm ứng trên các cuộn dây biến thiên với tần số bằng hay khác nhau?

Nguyên tắc hoạt động
Kết luận:
-Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp là dựa vào hiện tượng cảm điện từ.
-Dòng điện xoay chiều trên các cuộn dây biến thiên cùng tần số.
-Tỉ số các điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng tỉ số các số vòng dây ở hai cuộn đó
Hãy nghiệm lại hệ thức bằng thí nghiệm
(HS đo và ghi số liệu vào bảng sau)
III. ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
1.Tăng, giảm điện áp trong truyền tải điện năng.
III. ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
2.Tăng, giảm điện áp cho phù hợp với yêu cầu sử dụng của các thiết bị, nấu kim loại, hàn điện,…
Giải thích nguyên tắc hàn điện trong sơ đồ sau:
I2 lớn nên nhiệt tỏa ra (Q2) rất lớn.
I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây:
Giảm R thì tính kinh tế thấp; Nếu U tăng n lần thì công suất hao phí giảm n2 lần và chỉ dùng máy biến áp

II. MÁY BIẾN ÁP
-Cấu tạo: Lõi biến áp bằng thép và hai cuộn dây dẫn
-Nguyên tắc hoạt động: dựa vào hiện tượng cảm điện từ.
-Dòng điện xoay chiều trên các cuộn dây biến thiên cùng tần số.
-Tỉ số các điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng tỉ số các số vòng dây ở hai cuộn đó


BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Chọn câu sai.
Máy biến áp
A. hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
B. lõi thép gồm các lá thép mỏng để hạn chế dòng điện Phu-cô.
C. có tần số dòng điện xoay chiều ở hai cuộn dây bằng nhau.
D. có thể biến đổi hiệu điện thế của dòng điện không đổi.
Câu 2: Chọn câu đúng.
Dòng điện xoay chiều trong hai cuộn dây của máy biến áp
A. chạy trực tiếp từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp.
B. có tần số thay đổi theo thời gian.
C. cường độ hiệu dụng tăng lên ba lần nếu điện áp hiệu dụng giảm ba lần.
D. có cường không đổi theo thời gian.
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 3: Ở Việt Nam, truyền tải điện năng với điện áp 500KV sẽ làm giảm công suất hao phí trên dây dẫn bao nhiêu lần nếu so với truyền tải ở điện áp 220V?
A. Khoảng 5,16 triệu lần. B. Khoảng 2,27 ngàn lần.
C. Khoảng 4,08 ngàn lần. D. Khoảng 1,16 triệu lần.
Câu 4: Hai cuộn dây của một máy biến áp lí tưởng có số vòng là 200 vòng và 600 vòng.
a. Nếu nối hai đầu cuộn dây 600 vòng vào nguồn điện xoay chiều có U=12V thì điện áp ở hai đầu cuộn dây 200 vòng là
A. 4V. B. 36V. C. 24V. D. 12V.
b. Nếu nối hai đầu cuộn dây 600 vòng vào nguồn điện không đổi thì có dòng điện 1A chạy qua. Khi đó dòng điện chạy trong cuộn dây 200 vòng là
A. 3A. B. 1A. C. 1/3 A. D. 0A
*Hướng dẫn về nhà:
1. Làm BT: 2-6/SGK trang91+16.1-16.5/BTVL-chuẩn bị cho tiết bài tập.
2. Đọc bài: “Máy phát điện xoay chiều” Chú trọng đến cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KON TUM
TRƯỜNG THPT KONTUM
GV: NGUYỄN THANH PHONG