giáo án Truyền tải điện năng. Máy biến áp

[Doremon]

I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa

• Công suất phát đi từ nhà máy phát điện: P = UI
• Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải: $\Delta P = r{I^2} = r{\left( {\frac{P}{U}} \right)^2} = {P^2}.\frac{r}{{{U^2}}}$
• Với công suất phát P xác định để giảm ΔP ta phải giảm r hoặc tăng U
• Biện pháp giảm r có những hạn chế: Vì $r = \rho \frac{\ell }{s}$ nên để giảm ta phải dùng các loại dây có điện trở suất nhỏ như bạc, dây siêu dẫn, ... với giá thành quá cao hoặc tăng tiết diện S, mà tăng tiết diện S thì tốn kim loại và phải xây cột điện lớn nên không kinh tế.
• Trái lại, biện pháp tăng U có hiệu quả rỏ rệt: Tăng U lên n lần thì Php giảm n$^2$ lần.

II. Máy biếp áp

​

Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.
1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Bộ phận chính là một lỏi biến áp hình khung bằng sắt non có pha silic cùng với hai cuộn dây có điện trở nhỏ và độ tự cảm lớn quấn trên lỏi biến áp. Cuộn thứ nhất có N$_1$ vòng nối vào nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp, cuộn thứ 2 có N$_2$ vòng nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng gọi là cuộn thứ cấp.
• Nối hai đầu cuộn sơ cấp vào nguồn phát điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp tạo ra từ trường biến thiên trong lỏi biến áp. Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấp gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp.

2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
*Cuộn thứ cấp để hở (I$_2$ = 0, máy biến áp ở chế độ không tải)

• Thay đổi các số vòng N$_1$, N$_2$, đo các điện áp U$_1$ và U$_2$ ta thấy: $\frac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}}.$
• Nếu N$_2$ > N$_1$ thì U$_2$ > U$_1$: Máy tăng áp.
• Nếu N$_2$ < N$_1$ thì U$_2$ < U$_1$: Máy hạ áp.

* Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ (I$_2$ ≠ 0, máy biến áp ở chế độ có tải): Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể (máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng) thì công suất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp có thể coi bằng nhau

U$_1$I$_1$ = U$_2$I$_2$
Do đó: $\frac{{{I_1}}}{{{I_2}}} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = \frac{{{N_2}}}{{{N_2}}}.$
III. Ứng dụng của máy biến áp
+ Thay đổi điện áp của dòng điện xoay chiều đến các giá trị thích hợp.
+ Sử dụng trong việc truyền tải điện năng để giảm hao phí trên đường dây truyền tải.
+ Sử dụng trong máy hàn điện nấu chảy kim loại.

Tải về