Máy biến áp 12

Vật lý 12 - bài 16 1
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 P
hp
là công suất hao phí trên đường dây do sự toả nhiệt, r là
điện trở của dây
.
P
P U I I
U
= → =
Vật lý 12 - bài 16 2
-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?
2
2
2

.
.
hp
P r
P I r
U
= =
Vật lý 12 - bài 16 3
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 D
1
có N
1
vòng, cuộn thứ cấp D
2
có N
2
vòng.
Vật lý 12 - bài 16 4
-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?
1 1
2 2
cos
cos
o
o
N t
N t
ω
ω
Φ = Φ
Φ = Φ
2 2
' sin
o
e N t
ω ω
= −Φ = Φ
Vật lý 12 - bài 16 5
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:
N
1
N
2
U

1
U
2
N
2
/N
1
U
2
/U
1
600 600 120 120 1 1
600 600 80 80 1 1
600 200 120 40 1/3 1/3
600 1200 80 160 2 2
200 600 60 180 3 3
Vật lý 12 - bài 16 6
*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
2 2
1 1
U N
U N
=
2
1
1

N
N
>
2
1
1
N
N
<
Vật lý 12 - bài 16 7
+Khảo sát công suất:
Mạch thứ cấp hở: I
2
= 0 thì I
1
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)
2 1 2
1 2 1
U I N
U I N
= =
Vật lý 12 - bài 16 8
*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 N
2
<< N
1
=> I
2
>> I
1
=> nhiệt độ ở mối
hàn rất cao => nóng chảy kim loại.