Lý thuyết Truyền tải điện năng. Máy biến áp>

TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

MÁY BIẾN ÁP

I – MÁY BIẾN ÁP.

1. Khái niệm

– Là những thiết bị có năng lực đổi khác điện áp ( xoay chiều ) và không làm đổi khác tần số của nó .

2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

* Cấu tạo

– Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng dính ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ trải qua mạch .
– Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc trách nhiệm của máy mà U2
– Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện .

* Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp dựa vào hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ .
– Từ trải qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là \ ( { \ Phi _1 } = { \ rm { } } { N_1 } { \ Phi _0 } cos ( \ omega t ) \ ) và \ ( { \ Phi _2 } = { \ rm { } } { N_2 } { \ Phi _0 } cos ( \ omega t ) \ )
– Trong cuộn thứ cấp Open suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức \ ( { e_2 } = – \ frac { { d \ Phi } } { { dt } } = { N_2 } \ omega { \ Phi _0 } sin \ omega t \ )

3. Khảo sát máy biến áp

Gọi N1, N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp .
Gọi U1, U2 là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp .
Gọi I1, I2 là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp .
Suy ra, tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng \ ( \ frac { { { e_2 } } } { { { e_1 } } } = \ frac { { { N_2 } } } { { { N_1 } } } \ )

Tỉ số e2/e1 không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được \(\frac{{{E_2}}}{{{E_1}}} = \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}}\)(1)

Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên U1 = E1, khi mạch thứ cấp hở nên U2 = E2, (2)

Từ (1) (2) ta được \(\frac{{{N_2}}}{{{N_1}}} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}}\), (*)

Xem thêm: 6 loại ma túy, chất kích thích hủy hoại cơ thể người nghiện

* Nếu N2 > N1 U2 > U1 : gọi là máy tăng áp.

* Nếu N2 < N1 U2 < U1 : gọi là máy hạ áp.

Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như hiệu suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như nhau .
\ ( \ to { P_1 } = { \ rm { } } { P_2 } \ leftrightarrow { U_1 } { I_1 } = { \ rm { } } { U_2 } { I_2 } \ ) ( * * )

Từ ( * ) và ( * * ) ta có \ ( \ frac { { { U_1 } } } { { { U_2 } } } = \ frac { { { N_1 } } } { { { N_2 } } } = \ frac { { { I_2 } } } { { { I_1 } } } \ )

Video mô phỏng máy biến áp và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp

Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại.

Công thức ( * ) luôn được vận dụng cho máy biến áp, còn công thức ( * * ) chỉ được vận dụng khi hao phí không đáng kể hoặc hai đầu cuộn thứ cấp để hở

II – TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG.

Công suất cần truyền tải điện năng \({\bf{P}}{\rm{ }} = {\rm{ }}{\bf{UIcos}}\varphi \), (1)

Trong đó P là hiệu suất cần truyền đi, U là điện áp tại nơi truyền đi, I là cường độ dòng điện trên dây dẫn truyền tải, cosφ là thông số hiệu suất .

Đặt \(\Delta P{\rm{ }} = {\rm{ }}{I^2}R\) là công suất hao phí, từ (1) suy ra \(I = \frac{P}{{Uc{\rm{os}}\varphi }} \to \Delta P = {I^2}R = {\left( {\frac{P}{{U\cos \varphi }}} \right)^2}R = \frac{{{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}R\)

với R là điện trở đường dây. Vậy hiệu suất tỏa nhiệt trên đường dây khi truyền tải điện năng đi xa là :
\ ( \ Delta P = \ frac { { { P ^ 2 } } } { { { { \ left ( { U \ cos \ varphi } \ right ) } ^ 2 } } } R \ )

Để khi đến nơi sử dụng thì mục tiêu là làm sao để giảm tải công suất tỏa nhiệt P để phần lớn điện năng được sử dụng hữu ích ta phải tăng U.

Sơ đồ tư duy về truyền tải điện năng. Máy biến áp – Vật lí 12


Rate this post