SKKN rèn kỹ năng giải BT phần kỹ thuật điện CN 12

 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016
MỤC LỤC

A- PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU
I. Đặt vấn đề
1. Lý do chọn đề tài
2. Ý nghĩa đề tài
3. Phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
5. Nội dung nghiên cứu
II. Phương pháp tiến hành
1. Cơ sở lý luận và thực tiễn
1.1. Cơ sở lý thuyết
1.1.1. Khái quát về hệ thống điện quốc gia
1.1.2. Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều ba pha
1.1.3. Một số hiện tượng vật lý cơ bản
1.2. Cơ sở thực tiễn
2. Biện pháp thực hiện
B - PHẦN HAI: NỘI DUNG
I. Mục tiêu nghiên cứu
II. Gải pháp thực hiện
Dạng 1: Máy biến áp - Bài toán truyền tải điện năng đi xa
Dạng 2: Máy phát điện xoay chiều ba pha - Mạch điện xoay chiều
ba pha
Dạng 3: Máy biến áp ba pha
Dạng 4: Động cơ điện xoay chiều ba pha
Ví dụ bài tập làm thêm
III. Đánh giá hiệu quả thực hiện
1. Mục đích

2. Đối tượng thực nghiệm
3. Phương pháp thực nghiệm
4. Kết quả thực nghiệm
C. PHẦN BA - KẾT LUẬN

GV: Lê Thị Thu Hà

Trang
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
8
8
9
10
10
10
11
16
21
23

25
41
41
41
41
42
44

Trường THPT Mỹ Hào

1


 Sáng kiến kinh nghiệm

A. PHẦN MỘT:

Năm học 2015 - 2016

MỞ ĐẦU

I. Đặt vấn đề
1. Lý do chọn đề tài
Môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông là môn học ứng
dụng kiến thức của Toán, Vật lý, Sinh học, Hóa học… vào sản xuất và đời
sống nhằm góp phần hình thành nhân cách toàn diện cho học sinh, chuẩn bị
cho các em tiếp tục học lên bậc cao hơn hoặc bước vào cuộc sống lao động.
Môn Công nghệ giúp học sinh làm quen với một số quy trình công nghệ chủ
yếu, một số ngành, nghề phổ biến của đất nước, để góp phần định hướng nghề
nghiệp một cách đúng đắn, phù hợp với nhu cầu nhân lực của xã hội cũng như

với năng lực, sở trường và hoàn cảnh của cá nhân. Trong chương trình Công
nghệ 12, học sinh được làm quen với hai lĩnh vực kĩ thuật quan trọng đó là kĩ
thuật điện tử và kĩ thuật điện. Phần kĩ thuật điện giới thiệu cho học sinh
những nội dung chủ yếu về mạch điện xoay chiều ba pha, máy điện ba pha và
mạng điện sản xuất quy mô nhỏ. Trong quá trình dạy phần kĩ thuật điện Công nghệ 12, tôi thấy cần thiết phải vận dụng kiến thức Vật lý để giải bài
toán truyền tải điện năng đi xa trong hệ thống điện quốc gia, bài tập mạch
điện xoay chiều ba pha và các loại máy điện ba pha. Tôi đã xây dựng một số
phương pháp giải nhanh bài tập phần kĩ thuật điện - Công nghệ 12. Học sinh
biết vận dụng những kiến thức được học trong môn Vật lý để giải bài tập phần
kĩ thuật điện - Công nghệ 12. Ngoài ra tôi còn sưu tầm và hướng dẫn học sinh
giải các bài tập khác. Từ đó giúp học sinh có kiến thức sâu, rộng hơn, liền
mạch hơn và đặc biệt các em đã hình thành cho mình kĩ năng vận dụng kiến
thức giữa các môn học giải quyết các bài tập cụ thể.
Trong năm học 2014 - 2015, do đặc điểm của kì thi THPT Quốc gia
đang được tổ chức dưới hình thức thi trắc nghiệm khách quan thì số lượng các
câu hỏi và bài tập được phủ rộng toàn bộ chương trình với các dạng toán
tương đối đa dạng. Một trong những dạng toán nằm trong chương trình ôn
luyện để thi vào vào các trường Đại học, cao đẳng đó là: Máy điện và truyền
tải điện năng đi xa.
Tuy nhiên có thể nói rằng đây cũng là dạng toán mà các em học sinh
nói chung và học sinh trường THPT Mỹ Hào nói riêng thường cảm thấy khó
khăn và ít trú trọng hơn các phần khác. Có lẽ do tính thực tiễn cao của các bài
toán về máy điện và truyền tải điện năng đi xa, cộng với số lượng bài tập
được đưa vào ở các sách giáo khoa là khá ít, cách trình bày chưa phân dạng
một cách cụ thể và rõ ràng, điều này gây khó khăn cho các em học sinh đặc
biệt là các em học sinh trường THPT Mỹ Hào trong việc làm các bài tập về
máy điện xoay chiều ba pha, mạch điện xoay chiều ba pha và truyền tải điện
năng đi xa.
Để trang bị cho các em học sinh lớp 12 có thêm những kiến thức cơ
bản giải bài tập mạch điện xoay chiều ba pha và máy điện ba pha, tôi đã

nghiên cứu, phân tích, cải tiến và đưa ra sáng kiến để các em học sinh có
được một tài liệu ôn luyện về máy điện và bài toán truyền tải điện năng đi xa
2
GV: Lê Thị Thu Hà
Trường THPT Mỹ Hào


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

sao cho phù hợp đó là: “Rèn kỹ năng giải bài tập phần kĩ thuật điện cho học
sinh trong môn Công nghệ 12”.
2. Ý nghĩa của đề tài
Đề tài “Rèn kỹ năng giải bài tập phần kĩ thuật điện cho học sinh
trong môn Công nghệ 12” sẽ giúp học sinh mở rộng thêm kiến thức, vận
dụng được kiến thức Vật lý để giải bài tập mạch điện xoay chiều ba pha, máy
điện xoay chiều ba pha. Khi giải các bài tập này, học sinh hiểu được phương
pháp truyền tải điện năng đi xa, nguyên lý sản xuất điện năng của các tổ máy
trong nhà máy điện hay các trạm biến áp ba pha cung cấp điện về nơi tiêu
thụ… Những kiến thức này làm cơ sở để học sinh áp dụng vào cuộc sống của
bản thân và cộng đồng hoặc học tiếp các chuyên ngành kĩ thuật sau này.
3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu các dạng bài tập phần Kĩ thuật điện - Công nghệ 12
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu chủ trương, đường lối, tài liệu và các công trình nghiên cứu đổi
mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoá việc học của học sinh.
- Nghiên cứu tài liệu phương pháp giải bài tập mạch điện xoay chiều ba pha,
các thiết bị điện xoay chiều ba pha và bài toán truyền tải điện năng đi xa.

4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Nghiên cứu về cấu trúc và nội dung chương trình Công nghệ 12
- Xây dựng một số phương pháp giải bài tập mạch điện xoay chiều ba pha,
các thiết bị điện xoay chiều ba pha và bài toán truyền tải điện năng đi xa.
4.3. Thực nghiệm sư phạm
- Tổ chức dạy thực nghiệm (lớp 12A9) và đối chứng (lớp 12A1) nhằm kiểm
tra tính khả thi của đề tài.
5. Nội dung nghiên cứu
- Bài tập truyền tải điện năng đi xa
- Bài tập mạch điện xoay chiều ba pha
- Bài tập máy điện xoay chiều ba pha.

GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

3


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

II. Phương pháp tiến hành
1. Cơ sở lý luận và thực tiễn
1.1. Cơ sở lý luận
1.1.1. Khái quát về hệ thống điện quốc gia
Nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng vì dạng năng lượng này có
ưu điểm đặc biệt: giá thành rẻ và sử dụng thuận tiện cho mọi lĩnh vực trong
đời sống và sản xuất. Điện năng có thể được sản xuất từ các dạng năng lượng

khác nhau: cơ năng, nhiệt năng, hóa năng, quang năng, năng lượng nguyên tử,
…
- Các loại nhà máy điện: nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện, nhà
máy điện nguyên tử, nhà máy điện dùng sức gió, nhà máy điện dùng năng
lượng mặt trời, nhà máy điện hạt nhân. Ở nước ta có 3 loại nhà máy điện chủ
yếu đó là: nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện gió.
- Điện năng sản xuất trong các nhà máy điện phải được truyền tải và
phân phối đến các hộ tiêu thụ, vì vậy việc truyền tải điện năng đến nơi tiêu
thụ có ý nghĩa rất quan trọng, phải tính toán sao cho công suất tổn hao trên
đường dây truyền tải nhỏ nhất và giá thành truyền tải ít nhất.
- Như vậy, điện do các nhà máy điện sản xuất ra được tăng áp rồi tải về
nơi tiêu thụ bằng đường dây cao áp, gần về nơi tiêu thụ phải dùng các trạm hạ
áp để phân cung cấp điện về khu công nghiệp, khu dân cư, thành phố, bệnh
viện, trường học,… Trước năm 1994, nước ta có ba hệ thống điện khu vực
độc lập : Miền Bắc, miền Trung và miền Nam. Từ tháng 5-1994 đến nay, với
sự xuất hiện của đường dây truyền tải điện Bắc-Nam 500 KV ( dài 1870 km),
hệ thống điện Việt Nam đã trở thành 1 hệ thống điện quốc gia cung cấp điện
năng cho toàn quốc. Sơ đồ hệ thống điện quốc gia có thể được mô tả như sau:

Như vậy khi nghiên cứu chương 5 - Mạch điện xoay chiều ba pha,
chương 6 - Máy điện xoay chiều ba pha, học sinh hiểu được nguyên tắc
truyền tải và phân phối điện năng (dùng các trạm tăng áp và hạ áp), các thiết
bị điện ba pha được sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện năng. Học sinh cần
nắm rõ một số nguyên lý cơ bản, số liệu kĩ thuật của các thiết bị điện, giải bài
tập cụ thể để biết ứng dụng các thiết bị điện này trong đời sống và sản xuất.
4
GV: Lê Thị Thu Hà
Trường THPT Mỹ Hào

 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

1.1.2. Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều ba pha
Việc truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dây
dẫn hơn việc truyền tải bằng dòng điện một pha đồng thời hệ thống điện ba
pha có công suất lớn hơn. Động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc
tính tốt hơn động cơ một pha, động cơ ba pha được dùng trong mạng điện sản
xuất. Để tạo ra nguồn điện ba pha ta dùng máy phát điện ba pha.
* Ta xét cấu tạo của máy phát điện ba pha đơn giản :
+ Phần tĩnh gồm 6 rãnh, trong các rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có cùng
số vòng dây và lệch nhau một góc 2π/3 trong không gian.
Dây quấn AX gọi là pha A, dây quấn BY gọi là pha B, dây quấn CZ là pha C.
+Phần quay là nam châm (thường dùng nam châm điện).
* Nguyên lí làm việc của máy phát điện đồng bộ ba pha:
Khi rôto quay ngược chiều kim đồng hồ, từ trường lần lượt quét các
dây quấn stato và cảm ứng vào trong dây quấn stato các sức điện động hình
sin cùng biên độ, cùng tần số và lệch pha nhau một góc 2π/3.
Sức điện động pha A: eA = Eo Sinωt
Sức điện động pha B: eB = Eo Sin(ωt - 2π/3)
Sức điện động pha C: eC = Eo Sin (ωt - 4π/3)= Eo Sin (ωt + 2π/3)
Nguồn điện gồm ba sức điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số, lệch
pha nhau 2π/3 gọi là nguồn ba pha đối xứng
Đối với nguồn đối xứng ta có:

eA+eB+eC=0 hoặc

Nếu tổng trở phức của các pha tải bằng nhau Z A = ZB =ZC thì ta có tải
đối xứng.

Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đường dây đối xứng gọi là mạch
điện ba pha đối xứng.
Nếu không thoã mãn một trong các điều kiện đã nêu gọi là mạch ba pha
không đối xứng.
a. Mạch điện ba pha phụ tải nối sao
Mối quan hệ giữa đại lượng dây và pha trong cách nối hình sao đối
xứng
Id = Ip
Ud =

Up

GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

5


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

Về pha, điện áp dây UAB , UBC , UCA lệch pha nhau Một góc 120o và
vượt trước điện áp pha tương ứng một góc 30o .
b. Mạch điện ba pha phụ tải nối hình tam giác
Các quan hệ giữa đại lượng dây và đại lượng pha trong cách nối hình tam giác
đối xứng
Ud = Up
Về pha, dòng điện dây IA, IB, IC lệch pha nhau một góc 1200 và chậm pha so

với dòng điện pha tương ứng Một góc 300
c. Công suất mạch điện ba pha
- Công suất tác dụng
P3p= PA + PB+ PC = UA IA cosPA + UB IB cosPB + UC IC cosPC
Khi mạch ba pha đối xứng: UA= UB= UC=UP ; IA= IB= IC= IP
và cosPA= cosPB= cosPC= cosP
Ta có: P3p= 3 Up Ip cosP = 3 Rp I2p ; trong đó Rp là điện trở pha.
Đối với nối sao đối xứng:
Đối với nối tam giác đối xứng:
Công suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây, áp dụng cho cả trường hợp
nối sao và nối giác đối xứng:
- Công suất phản kháng
Q3p = QA + QB +QC = UA IA sinPA + UB IB sinPB + UC IC sinPC
Khi Mạch ba pha đối xứng : Q3p= 3 Up Ip sinP = 3 Xp I2p; trong đó Xp là điện
kháng pha
Hoặc viết theo đại lượng dây:
- Công suất biểu kiến
Khi Mạch ba pha đối xứng, công suất biểu kiến ba pha:
d. Cách giải mạch điện ba pha đối xứng
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

6


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

Đối với mạch ba pha đối xứng bao gồm nguồn đối xứng, tải và các dây pha
đối xứng. Khi giải mạch ba pha đối xứng ta chỉ cần tính toán trên một pha rồi
suy ra các pha kia.
- Giải mạch điện ba pha tải nối hình sao đối xứng
Khi không xét tổng trở đường dây pha
Điện áp trên Mỗi pha tải:

Tổng trở pha tải:

trong đó Rp, Xp là điện trở và điện kháng Mỗi pha tải . Ud là điện áp dây
Dòng điện pha của tải:

Tải nối hình sao: Id = Ip
Khi có xét tổng trở của đường dây pha
Cách tính toán cũng tương tự:

trong đó Rd , Xd là điện trở và điện kháng đường dây.
- Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác đối xứng
Khi không xét tổng trở đường dây
Ta có: Ud = Up
Dòng điện pha tải Ip

Dòng điện dây:

Khi có xét tổng trở đường dây
Tổng trở mỗi pha lúc nối tam giác: Zd = Rp+PXp
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

7


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

Tổng trở biến đổi sang hình sao

Dòng điện dây Id:

Dòng điện pha của tải :

1.1.3. Một số hiện tượng vật lý cơ bản
- Hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông biến thiên qua một mạch kín thì
trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng sinh ra dòng điện cảm ứng

φ = φ0 cos(ωt + ϕ ) → e = −(φ ) ,t
+ Máy phát điện xoay chiều, máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm
ứng điện từ.
+ Động cơ không đồng bộ ba pha hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng
điện từ và lực điện từ. Khi cho dòng điện ba pha vào ba dây quấn Stato của
động cơ, trong Stato sẽ có từ trường quay. Từ trường quay này quét qua các
dây quấn Rôto, làm xuất hiện các sức điện động và dòng điện cảm ứng. Lực
tương tác điện từ giữa từ trường quay và các dòng điện cảm ứng này tạo ra
mômen quay tác động lên Rôto, kéo Rôto quay theo chiều quay từ trường và
với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường.
- Trong quá trình truyền tải điện năng đến nơi tiêu thụ điện; trên đường dây
truyền tải điện và động cơ điện hoạt động luôn có một phần năng lượng hao
phí do tỏa nhiệt( Định luật Jun – Lenxo). Để giảm hao phí trong quá trình

truyền tải điện năng ( nâng cao hiệu suất) thì biện pháp chủ yếu hiện nay là
dùng máy biến áp (máy tăng áp).
- Từ thông, suất điện động cảm ứng, điện áp và cường độ dòng điện trong
phần điện xoay chiều là những đại lượng biến thiên điều hòa theo thời gian
Φ = Φ 0 cos(ωt + ϕ ) (Wb)
∆Φ
= −Φ ' = Φ 0 .ω sin(ωt + ϕ 0 ) = E 0 sin(ωt + ϕ 0 ) (V)
∆t
u = U 0 cos(ωt + ϕ u ) (V)
i = I 0 cos(ωt + ϕ i ) (A)

e=−

+ Giá trị hiệu dụng:
E hd =

E0
2

(V );

U hd =

U0
2

(V );

I hd =

I0
2

( A)

1.2. Cơ sở thực tiễn
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

8


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

Trong những năm qua hoạt động giáo dục của chúng ta đã có rất nhiều
đổi mới như đổi mới trong sinh hoạt nhóm chuyên môn, đổi mới về phương
pháp dạy học, dạy học theo chủ đề tích hợp liên môn,...Tuy nhiên việc đổi
mới này vẫn chưa đáp ứng được nhiều nhu cầu học và thi của các em học sinh
như hiện nay. Để góp phần thay đổi tư duy học môn Công nghệ đồng thời rèn
kĩ năng giải bài tập phần kĩ thuật điện cho các em học sinh khối 12, tôi đã
phân dạng bài tập, xây dựng được hệ thống bài tập cụ thể và có vận dụng
nhiều kiến thức Vật lý, một số kiến thức hỗ trợ các em thi khối A, A 1 trong kì
thi THPT Quốc gia sắp tới đồng thời đó cũng là những kiến thức bổ ích cho
học sinh học ở bậc cao hơn hay có thể áp dụng vào thực tiễn cuộc sống.
2. Biện pháp thực hiện:
- Nghiên cứu sách sách giáo khoa Công nghệ 12, Vật lý 11, Vật lý 12,
sách bài tập Vật lý 12 kết hợp với các tài liệu Kĩ thuật điện, hệ thống điện

quốc gia, mạch điện xoay chiều ba pha, máy điện ba pha, động cơ không đồng
bộ ba pha để phân loại bài tập áp dụng trong từng bài dạy cụ thể phần Kĩ thuật
điện - Công nghệ 12.
- Mỗi dạng bài tập có hướng dẫn giải cụ thể
- Kiểm tra, đánh giá học sinh sau mỗi bài học bằng các hình thức: kiểm
tra miệng, kiểm tra 15 phút dưới hình thức tự luận và trắc nghiệm.

GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

9


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

B. PHẦN HAI: NỘI DUNG
I. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu hoạt động của các nhà máy điện, các trạm biến áp, đường
dây truyền tải và phân phối điện năng, nơi sử dụng điện (mạng điện sản xuất,
mạng điện sinh hoạt) của hệ thống điện quốc gia. Từ đó tìm ra các phương
pháp giải bài tập liên quan đến thiết bị điện ba pha, mạch điện xoay chiều ba
pha. Giúp học sinh hình thành kỹ năng giải bài tập mạch điện xoay chiều ba
pha và các loại máy điện xoay chiều ba pha trong phần Kĩ thuật điện - Công
nghệ 12.
II. Giải pháp thực hiện
Khi dạy phần kĩ thuật điện - Công nghệ 12, tôi thường chia ra thành các
dạng bài tập như sau:

- Dạng 1: Máy biến áp - Bài toán truyền tải điện năng đi xa ( Bài 22 - Hệ
thống điện quốc gia)
- Dạng 2: Bài toán máy phát điện xoay chiều 3 pha và mạch điện xoay
chiều ba pha ( Bài 23 - Mạch điện xoay chiều ba pha)
- Dạng 3: Bài toán về máy biến áp ba pha ( Bài 25 - Máy điện xoay chiều
ba pha - Máy biến áp ba pha)
- Dạng 4: Bài toán về động cơ điện xoay chiều ba pha ( Bài 26 - Động cơ
không đồng bộ ba pha)
Trong mỗi dạng toán tôi thường đi theo sơ đồ sau:
Đưa ra kiến thức và
phương pháp giải

Vẽ hình thiết bị (sơ
đồ truyền tải điện
năng đi xa)

GV: Lê Thị Thu Hà

Phân tích và trao
đổi với các em
HS, giải thích các
ký hiệu trong
hình. Nhận xét

- Bài tập
vận dụng
- Bài tập về
nhà

Trường THPT Mỹ Hào

10


 Sáng kiến kinh nghiệm

DẠNG 1:

Năm học 2015 - 2016

MÁY BIẾN ÁP - BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI
ĐIỆN NĂNG ĐI XA

I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI:
Có thể nói đây là dạng toán khá hay vì:
- Là một bài toán có tính thực tiễn cao.
- Khi làm bài tập về máy biến áp và toán truyền tải điện năng đi xa học sinh
sẽ hiểu hơn về bản chất của vật lý cũng như tính ứng dụng của vật lý trong
đời sống. Ngoài ra khi học và làm bài tập về máy biến áp và toán truyền tải
điện năng đi xa còn giáo dục cho học sinh về tiết kiệm năng lượng điện trong
cuộc sống.
1. MÁY BIẾN ÁP:

U1
N1

U2
N2

U1

N1

U2
N2

∆Φ

a. Suất điện động trong cuộn sơ cấp: e1 = N1. ∆t
Suất điện động trong cuộn thứ cấp:

e2 = N 2 .

∆Φ
∆t

e1 N1
=
e2 N 2

⇒

Trong đó e1 được coi như nguồn thu: e1 = u1 – i1.r1
e

u − i .r

(1)
N

1

1
1 1
1
e2 được coi như nguồn phát: e2 = u2 + i2.r2 ⇒ e = u + i .r = N
2
2
2 2
2

Khi r1 ≈ r2 ≈ 0 (hay r1 ≈ 0 , mạch thứ cấp hở) thì ta có:

(2)

e1 E1 U1 N1
=
=
=
=k
e2 E2 U 2 N 2

(3)

Với k là hệ số máy biến áp
- Nếu k > 1 ⇒ U1 > U2 ⇒ máy hạ áp
- Nếu k < 1 ⇒ U1 < U2 ⇒ máy tăng áp
b. Công suất của máy biến thế:
- Công suất của cuộn sơ cấp: P1 = U1I1cos ϕ1
- Công suất của cuộn thứ cấp: P2 = U2I2cos ϕ2
c. Hiệu suất của máy biến thế:
H=

GV: Lê Thị Thu Hà

Ρ2 U 2 I 2 cosϕ2
=
Ρ1 U1 I1cosϕ1

Trường THPT Mỹ Hào

11


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016
U

I

N

E

1
2
1
1
+ Nếu H = 1 thì ta có: U = I = N = E
2
1

2
2

2. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA
I

A
'
UA

UA

B

UB

a. Công suất máy phát : Pphát = UphátI.cosϕ
b. Công suất hao phí trong quá trình truyền điện năng:
∆P =

P2
R = ∆U.I
U 2 cos 2ϕ

Với: P là công suất truyền đi ở nơi cung cấp
U là điện áp ở nơi cung cấp cosϕ là hệ số công suất của dây tải điện
I là cường độ dòng điện chạy trên đường dây
R=ρ

l

là điện trở tổng cộng của dây tải điện (lưu ý: dẫn điện bằng 2
S

dây)
∆U = IR là độ giảm điện áp trên đường dây tải điện
Ở hình vẽ trên ta có: ∆ U = IR = U A, − U B
c. Biện pháp giảm hao phí: có 2 cách
Giảm R : cách này rất tốn kém chi phí
Tăng U : Bằng cách dùng máy biến thế, cách này có hiệu quả
Ta có: Hiệu suất truyền tải điện năng: H =

P − ∆p
.100%
P

3. Nhận xét quan trọng:
Có thể nói bài toán về máy biến và truyền tải điện năng đi xa có mối
quan hệ với nhau:
Từ tăng (giảm) điện áp → giảm năng lượng hao phí → nâng cao hiệu suất
II. CÁC BÀI TẬP VÍ DỤ:
Ví dụ 1:
Cuộn sơ cấp của một máy biến áp được nối với mạng điện xoay chiều có điện
áp 380V. Cuộn thứ cấp có dòng điện 1,5A chạy qua và có điện áp giữa hai
đầu dây là 120V. Biết số vòng dây của cuộn thứ cấp là 30. Tìm số vòng dây
của cuộn sơ cấp và cường độ dòng điện chạy qua nó. Bỏ qua hao phí điện
năng trong máy.
Lời giải
Vì bỏ qua sự hao phí năng lượng nên hiệu suất là 100%, máy biến áp là lí
tưởng. Ta có:
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

12


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

U 1 N1 I1
=
=
U2 N2 I2

Thay các đại lượng đã biết:
 N = 95
380 N 1 I 1
=
=
⇒ 1
120 30 1,5
 I 1 = 4,75 A

Ví dụ 2:
Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí)
một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng
giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100V. Ở cuộn thứ cấp, nếu giảm bớt n
vòng dây thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của nó là U, nếu tăng thêm
n vòng dây thì điện áp đó là 2U. Nếu tăng thêm 3n vòng dây ở cuộn thứ cấp

thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của cuộn này bằng
A. 100 V
B. 200 V
C. 220 V
D. 110 V
Lời giải:
U1, N1 không đổi. Ta có:
N

2
+) U 2 = U1 N = 100
1

⇒ U 2, =

U1

U = N ( N 2 − n)
N

1
⇒n= 2
+) 
3
2U = U 1 ( N + n)
2

N1

U1

( N 2 + 3n) = 200 V ⇒ đáp án B
N1

Ví dụ 3:
Một học sinh quấn một máy biến áp với dự định số vòng dây của cuộn sơ cấp
gấp hai lần số vòng dây của cuộn thứ cấp. Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị
thiếu một số vòng dây. Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm
vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện
áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kế xác định tỉ số
điện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp. Lúc đầu tỉ số điện áp bằng 0,43.
Sau khi quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng 0,45.
Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp. Để được máy biến áp đúng như dự
định, học sinh này phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp
A. 100 vòng dây. B. 84 vòng dây. C. 60 vòng dây.
D. 40 vòng dây.
Lời giải
N

N

t
t
Ta có tỉ số biến áp cần quấn đúng: k = N = 0,5 ⇔ N s = 0,5
s
Gọi số vòng cuộn thứ cấp lúc đầu là N 2 , số vòng phải tiếp tục quấn thêm là x

N 2 + 24 + x
0,5
0, 45N 2 = 0, 43N 2 + 10,32
 N = 516

⇔ 2
Suy ra hệ phương trình: 
 x = 60
0,5N 2 = 0, 43N 2 + 10,32 + 0, 43x
N

N + 24

2
2
ta có: Ns = 0, 43 = 0, 45 =

Đáp án C
Ví dụ 4:
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

13


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

Khi truyền điện năng có công suất P từ nơi phát điện xoay chiều đến nơi tiêu
thụ thì công suất hao phí trên đường dây là ∆P. Để cho công suất hao phí trên
đường dây chỉ còn là

∆P

(với n > 1), ở nơi phát điện người ta sử dụng một
n

máy biến áp (lí tưởng) có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng
dây của cuộn thứ cấp là
A. n .

B.

1
.
n

C. n.

D.

1
.
n

Lời giải
Vì máy biến áp là lí tưởng nên ta có công suất hao phí trước và sau sử dụng
máy biến áp:
P2R
P2R
;
∆
P
=

2
U 12
U 22
∆P
∆P2 = 1
n
∆P1 =

Theo đề bài:
Suy ra:

U 22 = nU 12 ⇔ U 2 = nU 1 ⇒

N1 U 1
1
=
=
N1 U 2
n

⇒ đáp án B
Ví dụ 5: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa cần tăng điện áp của
nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây đi 100 lần.
Giả thiết công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi, điện áp tức thời u cùng
pha với dòng điện tức thời i. Biết ban đầu độ giảm điện thế trên đường dây
bằng 15% điện áp của tải tiêu thụ.
Lời giải
- Đặt: U, U1, ΔU , I1, ∆P1 là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm
điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường
dây lúc đầu.

U’, U 2, ΔU' , I2, ∆P2 là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm
điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường
dây lúc sau.
2

∆P  I 
1
I
1
∆U ' 1
⇒ 2 =
⇒
=
Ta có: 2 =  2  =
∆P1  I1  100
I1 10
∆U 10
0,15U1
Theo đề ra: ΔU = 0,15.U1 ⇒ ∆U ' =
(1)
10

- Vì u và i cùng pha và công suất nơi tiêu thu nhận được không đổi nên:
U1.I1 = U 2 .I 2 ⇒

U2
I
= 1 = 10 ⇒ U2 = 10U1 (2)
U1
I2

- Từ (1) và (2):
 U = U1 + ΔU = (0,15 + 1).U1


0,15.U1
0,15
= (10 +
).U1
 U' = U 2 + ΔU' = 10.U1 + 10
10

GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

14


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

0,15
10 = 8,7
- Do đó: U' =
U
0,15+1
10+

Ví dụ 6:
Cuộn sơ cấp và thứ cấp của một máy biến áp có số vòng lần lượt là 600 vòng
và 120 vòng. Đặt vào 2 đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều cớ giá trị
hiệu dụng 380V.
a. Tính điện áp giữa 2 đầu cuộn thứ cấp
b. Nối 2 đầu cuộn thứ cấp với điện trở có R = 100 Ω . Tính cường
độ dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp( bỏ qua mọi hao phí ở máy
biến áp)
Lời giải
Vẽ hình và phân tích:

I2

I1
U1

U2

R

a. Vì bỏ qua hao phí ở máy biến áp, ta có:
U 2 = U1

N2
= 76 V
N1

b. Cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp:
I2 =

U2
= 0,76 A
R

- Cường độ dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp:
I1 =

N2I2
= 0,152 A
N1

Ví dụ 7:
Điện năng được tải từ trạm tăng áp tới trạm hạ áp bằng đường dây tải điện 1
pha có điện trở R = 30 Ω . Bỏ qua tổn hao năng lượng ở các máy biến áp.
a. Vẽ sơ đồ truyền tải điện
b. Biết điện áp ở 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy hạ áp lần lượt là
2200V và 220V, cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp của máy
hạ áp là 100A . Tính điện áp ở 2 cực trạm tăng áp và hiệu suất truyền
tải điện. Coi hệ số công suất của mạch bằng 1
Lời giải
a. Vẽ sơ đồ truyền tải điện
I
I,
1

A

UA
GV: Lê Thị Thu Hà

'
UA

B

UB
Trường THPT Mỹ Hào

15


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

b. Điện áp ở 2 cực trạm tăng áp: U A'
- Xét máy hạ áp B:
Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn là cường độ dòng điện chạy trong
cuộn sơ cấp của máy hạ áp: I =

U B, .I 1, 220.100
=
= 10 A
UB
2200

- Độ giảm thế trên đường dây:
∆U = IR = U A, − U B = 10.30 = 300V
Suy ra: U A, = ∆U + U B = 300 + 2200 = 2500V
- Hiệu suất truyền tải điện:

+ Vì hệ số công suất của mạch bằng 1
+ Gọi P là công suất nguồn do máy tăng áp cung cấp
H=

Ta có:

DẠNG 2:

P − ∆P
∆P
I 2 .R
.100% = 1 −
= 1 − , = 88%
P
P
U A .I

MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA - MẠCH ĐIỆN
XOAY CHIỀU BA PHA

I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1

~
~

0

~

3
2

Kí hiệu Máy phát điện ba
pha

1. Nguyên tắc hoạt động:
Khi nam châm quay, từ thông qua 3 cuộn dây biến thiên lệch pha

2π
3

làm xuất

hiện 3 suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ, lệch pha

2π
3

.

2. Từ thông gửi qua khung dây của máy phát điện:
Φ = Φ0cos(ωt + ϕ)
Với Φ0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của
từ trường, S là diện tích của vòng dây, ω = 2πf
3. Suất điện động trong khung dây:
e = E0cos(ωt + ϕ -

π
)

2

Với E0 = ωNSB là suất điện động cực đại.
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

16


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

Ở 3 cuộn dây chúng ta thu được hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ra bởi
ba suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ nhưng độ lệch pha
từng đôi một là

2π
3


 e1 = E0cos(ω t )

2π

 e2 = E0 cos(ω t − )
3

2

π

 e3 = E0cos(ω t + 3 )

.


 i1 = I 0cos(ω t )

2π

trong trường hợp tải đối xứng thì  i2 = I 0 cos(ω t − )
3

2π

 i3 = I 0 cos(ω t + 3 )

Chú ý: Một số công thức liên quan đến máy phát điện
 Từ thông cực đại: φ0 = BS -> Nếu cuộn dây có N vòng: φ0 = NBS
Suất điện động cảm ứng: e = E 0 = NBSω = Φ 0ω

dΦ
= NBSω sin(ω t + ϕ ) = E0 sin(ω t + ϕ ) với
dt

 Suất điện động cảm ứng: e = E0 cosωt
E0 = NBSω
 Với SĐĐ cực đại:
( nếu có n cuộn dây mắc nối tiếp thì suất điện động cực đại là n E0 )

+Tần số dòng điện do máy phát điện xoay chiều tạo ra: f =n. p
( n: tốc độ quay (vòng /s); p: số cặp cực từ)
A2

4. Cách mắc
a) Máy phát mắc hình sao: Ud = 3 Up
Tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip
- Up là điện áp giữa dây pha và dây trung
hòa
- Ud là điện áp giữa 2 dây pha

B1

A
B31

Ud
A1

A3

b) Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up
Tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = 3 Ip

Up

B1 A 2
B2 U = U
d
p

A3

5. Nhận xét quan trọng:
- Tùy vào bài toán cho cách mắc hình sao hay hình tam giác cho các tải tiêu
thụ mà xác định điện áp đặt vào 2 đầu mỗi tải
- Trong cách mắc hình sao nếu các tải mắc đối xứng thì dòng điện trong dây
trung hòa bằng không
- Khi máy phát mắc hình sao ta vẫn có thể mắc tải hình tam giác. Lúc này ta
không dùng dây trung hòa
- Ở máy phát và tải tiêu thụ thường chọn cách mắc tương ứng với nhau.
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

17


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

II. CÁC BÀI TẬP VÍ DỤ:
Ví dụ 1:
Ở một mạng điện 3 pha mắc hình sao, điện áp giữa dây pha và dây trung hòa
là 220V. Có một điện trở R = 40 Ω . Tính cường độ dòng điện hiệu dụng qua
điện trở R nếu dùng 2 dây pha hoặc 1 dây pha và 1 dây trung hòa?
Lời giải
- Khi dùng 1 dây pha và 1 dây trung hòa:
Điện áp đặt vào 2 đầu R: U = Up = 220V
Cường độ dòng điện hiệu dụng qua điện trở R:

I1 =

UP
= 5,5A
R
3 Up = 220 3 V

- Khi dùng 2 dây pha: U = Ud =
Cường độ dòng điện hiệu dụng qua điện trở R:
I2 =

Ud
= 5,5 3 A
R

Nhận xét:
Cường độ dòng điện hiệu dụng qua điện trở R trong 2 trường hợp I 2 > I1(do
Ud > Up), nên các thiết bị điện thường dùng trong cuộc sống khi dùng 2

dây pha thường bị cháy do vượt quá giá trị định mức
Ví dụ 2:
Mạng điện ba pha có điện áp pha U p = 120V có tải tiêu thụ mắc thành hình
sao. Tính cường độ dòng điện trong các dây pha và dây trung hòa nếu các tải
tiêu thụ trên A, B, C là điện trở thuần RA = RB = 12Ω ; RC = 24Ω.
Lời giải
uur
UA
Do các tải tiêu thụ mắc hình sao nên Id = Ip.
uu
r

U p 120
I
A
=
= 10 A
⇒ I A = IB =
RA 12
uu
r
U p 120
uur I C O H
IC =
=
= 5 A.
r
UC
120o uu
RC 24
IB
Do các tải đều là thuần trở
nên dòng điện pha cùng pha với
điện áp pha. Các dòng điện lệch pha nhau 120 o. Ta suy ra giản
sau:
uu
r uu
r uu
r uu
r uuu
r uu
r

I o = I A + I B + I C = I AB + I C . Dựa vào giản đồ ⇒ Io = IAB – IC.
uu
r
uuu
r
uu
r
Vì IA = IB nên I AB là đường chéo của hình thoi tạo bởi I A và I B

uuu
r
I AB

uur
UB
đồ Fre-nen

⇒ IAB = 2.OH = 2.IB.cos60o = 2.10.cos60o = 10A.
GV: Lê Thị Thu Hà
Trường THPT Mỹ Hào

18


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

Vậy Io = IAB – IC = 10 – 5 = 5A.

Ví dụ 3:
Một máy phát điện ba pha mắc hình sao có điện áp pha 127V và có tần số
50Hz. Người ta đưa dòng 3 pha vào 3 tải như nhau mắc hình tam giác, mỗi tải
có điện trở thuần 12Ω và độ từ cảm 51mH.
1) Tính cường độ dòng điện đi qua các tải.
2) Tính công suất do các tải tiêu thụ.
Lời giải
1) Điện áp 2 đầu mỗi tải:
Do tải mắc hình tam giác nên sử dụng 2 dây pha với điện áp:
U = Ud = 3 Up = 127 3 V
Cường độ dòng điện qua mỗi tải:
I=

Ud
R 2 + Z L2

≈ 11A

2) Tính công suất do các tải tiêu thụ:
R

Ta có: P = 3UI cos ϕ = 3 UI R 2 + Z 2 = 4351,56W
L
Ví dụ 4:
Trong lưới điện dân dụng ba pha mắc sao, điện áp mỗi pha là :
u1 = 220 2 cos100πt (V) ; u2 = 220 2 cos(100πt +
u3 = 220 2 cos(100πt -

2π
) (V) .

3

2π
) (V) ;
3

Bình thường, việc sử dụng điện của các pha là đối xứng và điện trở mỗi pha
có giá trị R1= R2= R3 = R = 4,4Ω. Hãy viết biểu thức cường độ dòng điện
trong dây trung hoà ở tình trạng sử dụng điện mất cân đối làm cho điện trở
pha thứ 2 và pha thứ 3 giảm đi một nửa.
Lời giải
Biểu thức cường độ dòng điện qua mỗi tải: i =
i1 =

u
suy ra
R

u1
= [220 2 cos100πt ]/R = 50 2 cos100πt (A) ;
R

u2
2π
2π
=
i2 = R 2[220 2 cos(100πt +
) ]/R = 100 2 cos(100πt +
) (A)
3

3
2

GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

19


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

u3
2π
2π
=
i3 = R 2[220 2 cos(100πt )]/R = 100 2 cos(100πt ) (A).
3
3
2

Biểu thức cường độ dòng điện qua dây trung hòa:
i = i1 + i 2 + i 3
+ Phương pháp Frexnel cho kết quả
I = 50A và ϕ = π suy ra i0 = 50 2 cos(100πt + π) (A).
Ví dụ 5:
Một máy phát điện xoay chiều 3 pha mắc theo kiểu hình sao có điện áp pha
bằng 120V.

1. Tính điện áp dây.
2. Mắc các tải như nhau vào mỗi pha của mạng điện. Mỗi tải có điện trở
1
π

thuần R=100 Ω nối tiếp với cuộn dây thuần cảm có L= H. Dòng điện có tần
số 50 Hz.
a. Tính cường độ hiệu dụng của dòng điện qua các tải.
b. Viết biểu thức cường độ dòng điện trên các dây pha.
c. Tính công suất của dòng điện ba pha này.
Lời giải
1. Ta có hiệu điện thế của dây: Ud = Up. 3 =120 3 V
2. Cảm kháng:
1
π

ZL=L. ω = .2.π .50 = 100Ω
Tổng trở của một tải: Z= R 2 + Z2L = 1002 + 1002 = 100 2 Ω
a. Cường độ dòng điện qua các tải là:
U

120

≈ 0,85 A
I= Z=
100 2
b. Ta có thể biểu diễn:
i1 = I0cos ω t
I0=I 2 =0,85. 2 =1,2 A
i1=1,2cos100 π t (A)

⇒

2π
) (A)
3
2π
i3=1,2cos(100 π t ) (A)
3

i2=1,2cos(100 π t +

c. Công suất của mỗi tải là: P0 = R.I2=100.0,852 ≈ 72 W
Công suất của dòng điện ba pha này là: P = 3P0 = 3.RI2 = 216 W
Ví dụ 6: Cho hai tải ba pha: Tải thứ nhất có 15 bóng đèn ( số liệu của mỗi
bóng đèn là 100W, U= 127 V), tải thứ hai là lò điện trở ( điện trở mỗi pha là
20 Ω , U= 220 V).
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

20


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

a. Hãy giải thích 127V là điện áp gì? 220V là điện áp gì?
b.Xác định cách nối dây của mỗi tải (thành hình sao hay tam giác), và giải
thích tại sao lại đấu như vậy?

c.Tính dòng điện pha, dòng điện dây của mỗi tải
Lời giải:
a. Giải thích: Khi nối nguồn hình sao: Ud= 3 Up
+ 127V điện áp pha.
+ 220V điện áp dây.
b. Tải 1 nối hình sao, tải 2 nối tam giác.
Vì như vậy đảm bảo cho điện áp mỗi pha của tải đúng trị số định mức.
( Uđèn= 127V, UR=220V).
c. Tính IP=? và Id= ?
- Tải 1: Nối hình sao nên: Id= Ip, Ud= 3 Up
Vì tải 3 pha đối xứng nên trên mỗi tải có 5 bóng đèn
Mà mỗi bóng đèn =100W ⇒ công suất toàn tải là: Pt=500W.
Ta có: Ip=

Pt 500
=
= 3,93 A.
U 127

- Tải 2: Vì mắc hình tam giác: Ud= Up= 220V.
Ta có: Ip =

Up
R

=

220
= 11A.
20

Ví dụ 7: Một máy phát điện ba pha mắc hình sao có hiệu điện thế hiệu dụng
pha 127 V và tần số 50 Hz. Người ta đưa dòng ba pha vào ba tải như nhau
mắc hình tam giác, mỗi tải có điện trở thuần 24 Ω và cảm kháng 32 Ω. Công
suất do các tải tiêu thụ là bao nhiêu?
Lời giải:
Do tải mắc hình tam giác nên điện áp đặt vào mỗi tải U d 3U P = 220(V )
U2
Công suất tiêu thụ của mỗi tải: p = RI = R 2 = 726(W )
Z
P
=
3
p
=
2178
(
W
)
Công suất tiêu thụ của 3 tải:
2

DẠNG 3:
MÁY BIẾN ÁP BA PHA
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI:
1. Sơ đồ đấu dây của máy biến áp ba pha:

GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

21


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

2. Hệ số máy biến áp:
a. Hệ số biến áp pha
U p1

N1

Kp = U = N
p2
2
- Up1, Up2 là điện áp pha của sơ cấp và thứ cấp
- N1, N2 là số vòng dây của sơ cấp và thứ cấp
b. Hệ số biến áp dây
U d1

Kd = U
d2
- Ud1, Ud2 là điện áp dây của sơ cấp và thứ cấp.
3. Nhận xét chung
Khi làm bài tập máy biến áp ba pha cần xác định được sơ cấp và thứ cấp đấu
hình gì, từ đó nêu ra mối quan hệ giữa đại lượng dây và pha của sơ cấp và thứ
cấp.
II. CÁC BÀI TẬP VÍ DỤ

Ví dụ 1: Hãy viết biểu thức tính hệ số máy biến áp pha(K p), hệ số biến áp
dây(Kd) trong các trường hợp sau: mắc Y/Y0 ; Y/ ∆ ; ∆ /Y.
Lời giải:
Biểu thức:
U p1

U d1

N1

Ta có: Kp= U = N ; Kd= U .
p
2
d
- Trường hợp :
2

+ Y/Y0: K d =

2

3U p1
3U p2

GV: Lê Thị Thu Hà

=K p
Trường THPT Mỹ Hào

22

 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

+ Y/ ∆ : K d = 3K p
1
Kp
3

+ ∆ /Y: K d =

Ví dụ 2: Một máy biến áp ba pha, mỗi pha dây quấn sơ cấp có 11000 vòng và
dây quấn thứ cấp có 200 vòng. Dây quấn của máy biến áp được mắc theo kiểu
Δ/Yo, và được cấp điện bởi nguồn Ud = 22KV. Hãy
a. Tính hệ số biến áp pha và dây
b. Tính điện áp pha và điện dây của cuộn thứ cấp
Lời giải
a. Tính hệ số biến áp pha và dây
U

N

11000
p1
1
= 55
Kp = U = N =
200

p2
2
U d1

U p1

Kp

55

=
Kd = U = 3U =
3
3
d2
p2
b. Tính điện áp pha và điện dây của cuộn thứ cấp
U

U

N

22000

p1
p1
1
Kp = U = N → Up2 = K = 55 = 400V
p2

2
p
Ud2 = 3 Up2 = 3 .400 = 692.8V

DẠNG 4:

ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI:
1. Công suất toàn phần
Công suất toàn phần = Công có ích + công hao phí:
P = Pci + Php
Với: P = U.I.cosϕ với U là điện áp đặt vào động cơ
Php= I2.R là hao phí do tỏa nhiệt( nếu bỏ qua các hao phí khác)
2. Hiệu suất của động cơ:
H=

Pci
.100%
P

3. Động cơ không đồng bộ 3 pha:
Vì dùng 3 cuộn dây đặt lệch nhau
1200 trên một vòng tròn cố định để
đặt vào 3 điện áp xoay chiều nên:
Công suất toàn phần: P = 3U.I.cosϕ
Lưu ý:-Ở máy phát và tải tiêu thụ thường chọn cách mắc tương ứng với nhau.
2
-Công suất tiêu thụ mỗi tải P = U p I t cos ϕ t = Rt I t
4. Nhận xét quan trọng:

- Khi làm bài tập về động cơ điện cần xác định điện áp đặt vào động cơ là
điện áp dây Ud hay điện áp pha Up dây tương ứng với cường độ dòng điện I d
hay Ip, muốn vậy cần đọc kỹ đề bài xem cách mắc mạch như thế nào.
GV: Lê Thị Thu Hà
Trường THPT Mỹ Hào 23


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

II. CÁC BÀI TẬP VÍ DỤ:
Ví dụ 1:
Một động cơ không đồng bộ 3 pha đấu theo hình tam giác vào một mạng điện
xoay chiều 3 pha có điện áp dây 220 V. Biết dòng điện dây là 10 A và hệ số
công suất cosϕ = 0,8. Tính công suất của động cơ?
Lời giải
Công suất của động cơ: P = 3U.I.cosϕ
Với: U = Up = Ud = 220 V
I = Ip =

Id
3

=

10
3

A

Vậy:
P = 3U.I.cosϕ = 1760 3 W
Ví dụ 2
Một động cơ điện xoay chiều khi hoạt động bình thường với điện áp hiệu
dụng 220 V thì sinh ra công suất cơ học là 170 W. Biết động cơ có hệ số công
suất 0,85 và công suất tỏa nhiệt trên dây quấn động cơ là 17 W. Bỏ qua hao
phí khác, cường độ dòng điện cực đại là bao nhiêu?
Lời giải
Cường độ dòng điện cực đại là:
Công suất động cơ: P = Pci + Php
Hay: P = U.I.cosϕ = Pci + Php
220.

I0
2

. 0,85 = 170 +17

Ta có: Cường độ dòng điện cực đại I 0 = 2 A.
Ví dụ 3:
Một động cơ điện xoay chiều khi hoạt động bình thường với điện áp hiệu
dụng 220 V thì sinh ra công suất cơ học là 85 W. Biết động cơ có hệ số công
suất 0,85 và điện trở dây quấn là 85 Ω .
b) Tính cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ?
c) Tính hiệu suất của động cơ?
Lời giải
a) Ta có: Công suất động cơ: P = Pci + Php
Hay: P = U.I.cosϕ = Pci + I2.R
Thay số ta có:

220.I. 0,85 = 85 + I2 85 ⇔ I 2 − 2 I + 1 = 0
Suy ra: I = 1A
b) Hiệu suất của động cơ:
H=

Pci
.100%
P

= 45,45%

Ví dụ 4:
Một động cơ không đồng bộ ba pha có điện áp định mức mỗi pha là 220V.
1.Hỏi mắc các cuộn dây của động cơ như thế nào để có thể cho động cơ này
đúng công suất định mức khi mạng điện có điện áp pha bằng 127V
GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

24


 Sáng kiến kinh nghiệm

Năm học 2015 - 2016

2.Biết rằng công suất của động cơ là 10kW và hệ số công suất cos ϕ = 0,8.Tính
cường độ dòng điện chạy qua các cuộn dây của động cơ
Lời giải
1. Cách mắc các cuộn dây của động cơ:

Do Up=127 V Ud = 3 Up220V
=> các cuộn dây của động cơ phải mắc hình tam giác, chỗ nối chung nối với
các dây pha, như vậy hiệu điện thế hai đầu mỗi cuộn dây là 220V
2. Công suất của động cơ là:
Vận dụng công thức:
P = 3 UdI cos ϕ (do có ba cuộn dây)
Cường độ dòng điện chạy qua các cuộn dây của động cơ:
I=

P
104
=
= 19 A
3U d cos ϕ 3.220.0,8

Vậy: Cường độ dòng điện chạy qua các cuộn dây của động cơ là 19A.
Trên đây là các dạng bài tập và các ví dụ điển hình khi làm trên lớp, sau mỗi
buổi dạy tôi thường đưa thêm các bài tập về nhà cho học sinh để các em rèn
luyện thêm.
VÍ DỤ CÁC BÀI TẬP LÀM THÊM
Câu 1: Một máy biến áp lí tưởng có hai cuộn dây lần lượt là 10000 vòng và
200vòng.
a. Muốn tăng áp thì cuộn nào là cuộn sơ cấp? Nếu đặt vào cuộn sơ cấp điện áp
hiệu dụng U1=220V thì điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu?
b. Cuộn nào có tiết diện lớn
HD giải: a. Để là máy tăng áp thì số vòng cuộn thứ cấp phải lớn hơn cuộn
sơ cấp:
-Nên ta có: N1=200vòng, N2=10000 vòng
U2

N2

N2

10.000

.220
-Điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp: U = N ⇒ U 2 = N .U1 =
200
1
1
1
=11000V
b. Cuộn sơ cấp có tiết diện dây lớn hơn vì N1 < N2
Câu 2: Một máy biến áp gồm có cuộn sơ cấp 300 vòng, cuộn thứ cấp 1500
vòng. Mắc cuộn sơ cấp vào một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V.
a. Tính điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp.
b. Cho hiệu suất của máy biến áp là 1 (không hao phí năng lượng). Tính
cường độ hiệu dụng ở cuộn thứ cấp, nếu cường độ hiệu dụng ở cuộn sơ
cấp là I1=2A.
U

N

2
2
HD Giải: a. Ta có U = N . Điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp:
1
1

U 2 = U1

N2
1500
= 120.
= 600 V.
N1
300

GV: Lê Thị Thu Hà

Trường THPT Mỹ Hào

25