Bài giảng Dòng điện xoay chiều - Bài 9: Máy biến áp, sự truyền tải điện năng

Cùng tham khảo Bài giảng Dòng điện xoay chiều để nắm bắt các kiến thức cơ bản của Máy biến áp, sự truyền tải điện năng với nội dung trình bày các khái niệm, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp, khảo sát máy biến áp, thông tin về sự truyền tải điện năng cùng với một số ví dụ điện hình.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Dòng điện xoay chiều - Bài 9: Máy biến áp, sự truyền tải điện năngKhóa học Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ BÀI GIẢNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài giảng 9: M¸y biÕn ¸p, sù truyÒn t¶I ®iÖn n¨ngI. MÁY BIẾN ÁP1) Khái niệm- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó.2) Cấu tạo và nguyên tắc hoạt độnga) Cấu tạo- Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau đểtránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch.- Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà U2 U1 N1 N2có thể N1 > N2 hoặc ngược lại.- Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tảitiêu thụ điện.- Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 1, còn trong việc biểudiễn sơ đồ máy biến áp thì có dạng như hình 2 (Hình 1) (Hình 2)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 thôngnày là: Φ = Φocos(ωt) Wb.- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là Φ1 = N1Φocos(ωt) và Φ2 = N2Φocos(ωt) dΦ- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức e 2 = − = N 2 ωΦ o sin ( ωt ) dtTừ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.3) Khảo sát máy biến ápGọi 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.Trong khoảng thời gian ∆t vô cùng nhỏ từ thông biến thiên gây ra trong mỗi vòng dây của cả hai cuộn suất điện động ∆Φbằng eo = − ∆tSuất điện động trên một cuộn sơ cấp là: e1 = N1eoSuất điện động trên cuộn thứ cấp: e2 = N2eo e NSuy ra, tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng 2 = 2 e1 N1 E N Tỉ số e2/e1 không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được 2 = 2 , (1) E1 N1Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên U1 = E1, khi mạch thứ cấp hở nên U2 = E2, (2) N UTừ (1) và (2) ta được 2 = 2 , (*) N1 U1 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 công suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như nhau. Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 -Khóa học Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ BÀI GIẢNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU U1 I2P1 = P2 ⇔ U1I1 = U 2 I 2  → = , (**) U 2 I1 U N ITừ (*) và (**) ta có 1 = 1 = 2 U 2 N 2 I1Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại.Chú ý:Công thức (*) luôn được áp dụng cho máy biến áp còn công thức (**) chỉ được áp dụng khi hao phí không đáng kểhoặc hai đầu cuộn thứ cấp để hở.II. TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNGĐiện năng sản xuất được truyền tải đến nơi tiêu thụ trên đường dây dẫn dài hàng trăm km.Công suất cần truyền tải điện năng P = UIcosφ , (1)Trong đó P là công 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 hệ số công suất. 2 P  P  P2 RĐặt ∆P = I R là công suất hao phí, từ (1) suy ra I = 2  → ∆P = I 2 R=   R = ( U cos φ ) ...