CHUYÊN ĐỀ : MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỂN TẢI ĐIỆN NĂNG

Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng

Sở giáo dục và đào tạo Vĩnh Phúc
Trường THPT ………….

CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG ÔN THI THPT QUỐC GIA MÔN VẬT LÍ

CHUYÊN ĐỀ
MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỂN TẢI ĐIỆN NĂNG

TÁC GIẢ: ĐỖ THANH HẢI
CHỨC VỤ: GIÁO VIÊN
ĐƠN VỊ CÔNG TÁC: TRƯỜNG THPT BÌNH XUYÊN
ĐỐI TƯỢNG HS BỒI DƯỠNG: HS LỚP 12
DỰ KIẾN SỐ TIẾT BỒI DƯỠNG : 5

…………..
Trang


Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng

TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG - MÁY BIẾN ÁP
I . LỜI MỞ ĐẦU
Máy biến áp là một hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến đổi điện áp của
dòng điện xoay chiều . Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ
trường để sinh ra suất điện động cảm ứng trong dây quấn thực hiện bằng phương pháp
điện. Mặt khác máy biến áp còn có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, như
trong công nghiệp , nông nghiệp, giao thông vận tải…. Máy biến áp được sử dụng quan
trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa, ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất
nhỏ ( ổn áp) dùng để ổn định điện trong sinh hoạt.

Từ những vai trò thực tiễn và quan trọng trên của máy biến áp, trong phạm vi kiến thức
nhỏ của chương trình vật lý lớp 12 về máy biến áp và truyền tải điện năng hôm nay tôi xin
trình bày một số lý thuyết và bài tập về vấn đề MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN
NĂNG. Trong nội dung chuyên đề có gì thiếu sót mong được sự đóng góp của thấy cô và
các em học sinh. Xin chân thành cảm ơn.
II. LÝ THUYẾT
1.TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA
Công suất cần truyền tải: P = UI cos ϕ 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, cos ϕ là hệ số công suất .
2

 P 
P2 R
∆
P
=
I
R
=
R
=
= I 2R
Công suất hao phí ∆P dưới dạng tỏa nhiệt:

÷
2
 U cos ϕ 
( U cos ϕ )
2

(Công suất tỏa nhiệt cũng chính là công suất hao phí trên đường dây)
l
S

Trong đó: +Điện trở của dây dẫn R = ρ ( Ω ) .
+ ρ ( Ω.m ) là điện trở suất của dây dẫn
+ l ( m ) là chiều dài dây
2
+ S ( m ) là tiết diện của dây dẫn.
2

 P 
Phần công suất có ích truyền tới nơi tiêu thụ là: PCo = P − ∆P = P − 
÷ R
 U cos ϕ 
P
P
P − ∆P
∆P
= 1−
Hiệu suất của quá trình truyền tải là: H = Co =
= 1 - U 2 cos 2 ϕ R
P
P
P

Cách làm giảm hao phí
Phương án 1: giảm R
Phương án 2: tăng U
2.MÁY BIẾN ÁP

a.Khái niệm
Hình
Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi
tần1
số của nó.
b.Cấu tạo

Trang


Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng

Gồm có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N 2 vòng. Lõi biến áp
gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh 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 có thể N1 > N 2
hoặc ngược lại.
Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ
điện.
Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 1, còn trong việc biểu diễn sơ
đồ máy biến áp thì có dạng như hình 2
c.Nguyên tắc hoạt động

Hình 2

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
3.CÁC CÔNG THỨC THƯỜNG DÙNG ĐỂ GIẢI TOÁN
 E1 = U1
 E2 = U 2

Cuộn dây cuộn sơ cấp và thứ cấp thuần cảm thì 

H = 100% (Bỏ qua hao phí dòng Fucô), ( cos ϕ 2 = 1) ⇒

U1 I 2 N1
= =
U 2 I1 N 2

 N1 U L1
=

N
U2
r
2
Cuộn dây cuộn sơ cấp có điên trở trong 1 thì 
U 2 = U 2 + U 2
L1
r1
 1

Cuộn dây cuộn sơ cấp có điên trở trong r1 và cuộn thứ cấp có điên trở trong r2 và mạch
ngoài có điên trở R
N1
I

= 2 =
k

N2

I1


U1
r
kr

= 1 +
k + 2

U2
kR
R

U L1
U L2

=

E1 I 2 N1
U 1 N1
= =
=
.
(Không
được
áp
dụng
công
thức

)
E2 I1 N 2
U2 N2
P

U .I .cos ϕ

2
2 2
2
Hiệu suất: H = P .100% = U .I .cos ϕ ×100%
1
1 1
1

CHÚ Ý:
MÁY TĂNG THẾ

U 1A , I1A
Sơ cấp
cấp

U 2 A = U 1B + I .R
Độ giảm áp: ∆U = I .R

U 2A , I
Thứ cấp

Đường dây R

MÁY HẠ THẾ

Nơi tiêu
thụ

Sơ cấp
Sơ đồ truyền tải điện
năng

Tải tiêu thụ
U,I
Thứ

Trang


Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng

• Sơ đồ truyền tải điện năng từ A đến B : Tại A sử dụng máy tăng áp để tăng điện áp
cần truyền đi. Đến B sử dụng máy hạ áp để làm giảm điện áp xuống phù hợp với nơi
cần sử dụng (thường là 220 ( V ) ). khi đó độ giảm điện áp : ∆U = IR = U 2 A − U1B , với U 2 A là
điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy tăng áp tại A, còn U1B là điện áp ở đầu vào
cuộn sơ cấp của máy biến áp tại B.
• Quãng đường truyền tải điện năng đi xa so với nguồn một khoảng là d thì chiều dài
dây là l = 2d .

Một số bài toán về máy biến áp và truyền tải điện năng
A.BÀI TOÁN TỰ LUẬN
Câu 1 Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U 1 = 110V lên 220V với lõi không phân
nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ , với số vòng các cuộn ứng

với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những
vòng cuối của cuộn sơ cấp. Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo được U 2 = 264 V so với cuộn sơ cấp
đúng yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 110V. Số vòng dây bị cuốn ngược là:
A 20
B 11
C . 10
D 22
Giải:Gọi số vòng các cuộn dây của MBA theo đúng yêu cầu là N1 và N2
N 1 110 1
=
= ⇒ N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110.1,2 = 132 vòng
Ta có
N 2 220 2
Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có
N 1 − 2n 110
N − 2n 110
=
⇒ 1
=
(2)
N2
264
2 N1
264
Thay N1 = 132 vòng ta tìm được n = 11 vòng. Chọn đáp án B
Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứn xuất hiện ở các cuộn sơ cấp
và thứ cấp lấn lượt là e1 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây.
N 1 − 2n e1 E1 U 1
N − 2n 110
=

=
=
⇒ 1
=
e2 = N2e0 Do đó
N2
e2 E 2 U 2
N2
264
Câu 2: Một người định quấn một máy hạ áp từ điện áp U 1 = 220 (V) xuống U2 =110 (V) với lõi không
phân nhánh, xem máy biến áp là lí tưởng, khi máy làm việc thì suất điện động hiệu dụng xuất hiện trên
mỗi vòng dây là 1,25 Vôn/vòng. Người đó quấn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại quấn ngược
chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Khi thử máy với điện áp U 1 = 220V thì điện áp hai đầu cuộn
thứ cấp đo được là 121(V). Số vòng dây bị quấn ngược là:
A. 9
B. 8
C. 12
D. 10
Giải: Gọi số vòng các cuộn dây của MBA theo đúng yêu cầu là N1 và N2
N 1 220
=
= 2 ⇒ N1 = 2N2 (1) Với N1 = 220 /1,25 = 176 vòng
Ta có
N 2 110
N 1 − 2n 220
N − 2n 220
=
⇒ 1
=
N1

Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có
N2
121
121 (2)------>
2
N 1 − 2n 110
=
----> 121(N1 – 2n) = 110N1 ----> n = 8 vòng. Chọn đáp án B
N1
121
Câu 3 : Một máy biến áp lý tưởng gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp có n1 = 1320
vòng , điện áp U1 = 220V. Cuộn thứ cấp thứ nhất có U 2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n 3 = 25
vòng, I3 = 1,2A.Hiệu suất của máy biến áp là 100%. Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là :
A. I1 = 0,035A B. I1 = 0,045A
C. I1 = 0,023A
D. I1 = 0,055A
Giải: Gọi dòng điện trong cuộn sơ cấp là I1.
U 3 n3
=
Hiệu điện thế hiệu dụng trên cuộn thứ cấp thứ 2 là U3. Ta có
U1 n1

Trang


Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng
n3U1 25.220 25
=
=
n1

1320
66
Hiệu suất máy biến áp là 100% nên ta có : U1I1 = U2I2 + U3I3
U I + U 3I3
I1 = 2 2
= 0, 045( A)
U1
. Chọn đáp án B.
Từ đó tính được U3 =

Câu 4. Cần tăng hiêụ điên thế ở 2 cực của máy phát điện lên bao nhiêu lần để công suất hao phí giảm
100 lần, coi công suất truyền đến tải tiêu thu không đổi. Biết rằng cosϕ =1. va khi chưa tăng thi độ
giảm điện thế trên đường dây = 15% hiệu thế giữa hai cực máy phát.
Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây
Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp
2 R
2 R
∆P1 = P1 2 Với P1 = P + ∆P1 ; P1 = I1.U1 ∆P2 = P2 2 Với P2 = P + ∆P2 .
U1
U2
P1
R = 0,15U1
Độ giảm điện thế trên đường dây khi chưa tăng điện áp ∆U = I1R = 0,15U1 ⇔
U1
R 0,15
 2 =
U1
P1
∆P1 P12 U 22
U

P
= 2 2 = 100 ⇒ 2 = 10 2
∆P2 P2 U1
U1
P1
P1 = P + ∆P1
P2 = P + ∆P2 = P + 0,01∆P1 = P + ∆P1 - 0,99∆P1 = P1 – 0,99∆P1
2 R
2 0,15
Mặt khác ∆P1 = 0,15P1 vì ∆P1 = P1 2 = P1 .
= 0,15P1
U1
P1
U2
P
P − 0,99∆P1
P − 0,99.0,15P1
= 10 2 = 10 1
= 10 1
= 8,515 Vậy U2 = 8,515 U1
Do đó:
U1
P1
P1
P1
Câu 5. Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều từ tram phát điện cách nơi tiêu thu 10km bằng dây
dẫn kim loại có điên trở suất ρ = 2,5.10-8 Ωm, tiết diện 0,4cm2. Hệ số công suất của mạch điện 0,9.
Điện áp và công suất ở trạm là 10kV và 500kw. Hiệu suất của của quá trình truyền tải điện là:
A 90,14%
B. 94,14%

C 92,28%.
D. 99,14%.
P − ∆P
∆P
= 1−
P
P
5
−8
4
R
∆P
Pρ .2l
5.10 2,5.10 2.10
=
=
= 7,716.10 − 2
∆P = P2
2 ----->
2
−4
8
(U cos ϕ )
P
S (U cos ϕ )
0,4.10 .10 .0,81
H = 1-0,0772 = 0,9228 = 92,28%. Chọn đáp án C

Giải: Gọi ∆P là công suất hao phí trên đường dây. Hiệu suất H =

Câu 6. Một máy phát điện gồm n tổ máy có cùng côn suất P. Điên sx ra được truyền đến nơi tiêu thụ
với hiệu suất H.. Hỏi nếu khi chỉ còn một tổ máy thì hiệu suất H’ bằng bao nhiêu, (tính theo n và H)
H
n + H −1
A. H ' =
B. H’ = H
C. H ' =
D. H’ = nH
n
n
R
nP − ∆P
∆P
∆P
= 1−
= n(1 − H ) (1) ∆P = n2 P2
Giải: Hiệu suất: H =
------->
(2)
(U cos ϕ ) 2
nP
nP
P
R
P − ∆P '
∆P '
∆P '
=1−
= 1 − H ' (3) ∆P’ = P2
H’ =

---->
(4)
(U cos ϕ ) 2
P
P
P
∆P '
1− H'
∆P ' 1
=
=
Từ (1) và (3) ta có:
(5) Từ (2) và (4) ta có:
(6)
∆P n(1 − H )
∆P n 2
1− H'
1
1− H
1− H n + H −1
= 2 ⇒ 1− H '=
⇒ H '= 1−
=
Từ (5) và (6) ta có
n(1 − H ) n
n
n
n
Trang

Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng
1− H n + H −1
=
Chọn đáp án C
n
n
Câu 7. Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất bằng 1 được nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp
hiệu dụng 5V. Biết số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 100 vòng và 150 vòng. Do cuộn sơ cấp
có 10 vòng bị quấn ngược nên điện áp thu được ở cuộn thứ cấp là:
A. 7,5V.
B. 9,37 V.
C. 8,33V.
D. 7,78V.
Đáp số: H ' = 1 −

GIẢI : Gọi e0 là suất điện động cảm ứng tức thời xuất hiện ở mỗi vòng dây khi biến áp được nối vào
nguồn điện xoay chiều. Suất điện đông tức thời xuất hiện ở cuộn sơ cấp và thứ cấp là e1 = (N1 – 10)e0
– 10e0 = 80e0
e1 E1
E
U
80
80
150.5
=
=
⇒ 1 = 1 =
⇒ U2 =
= 9,375V Chọn đáp án

e2 = N2e0 = 150e0 ---->
e2 E 2 150
E 2 U 2 150
80
B
Câu 8: Một học sinh quấn một máy biến áp có số vòng dây cuộn thứ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn
sơ cấp. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U thì điện áp hiệu
dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 1,92U Khi kiểm tra thì phát hiện trong cuộn thứ cấp có 40 vòng
dây bị quấn ngược chiều so với đa số các vòng dây trong đó. Bỏ qua mọi hao phí máy biến thế. Tổng
số vòng dây đã được quấn trong máy biến thế này là
A. 2000 vòng.
B. 3000 vòng.
C. 6000 vòng.
D. 1500 vòng.
Giải: Gọi N1 là số vòng dây cuộn sơ cấp. Khi đó số vòng dây cuộn thuwsb cấp N2 = 2N1 Tổng số
vòng dây của máy biến thế là 3N1
N1
U
Theo bài ra ta có:
=
------> 1,92N1 = 2N1 – 80 ------> N1 = 1000 vòng
1,92U N 2 − 80
Do đó Tổng số vòng dây đã được quấn trong máy biến thế này là 3000 vòng. Đáp án C
Câu 9 : Có hai máy biến áp lí tưởng (bỏ qua mọi hao phí) cuộn sơ cấp có cùng số vòng dây nhưng
cuộn thứ cấp có số vòng dây khác nhau. Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi
vào hai đầu cuộn thứ cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để
hở và cuộn sơ cấp của máy đó là 1,5. Khi đặt điện áp xoay chiều nói trên vào hai đầu cuộn sơ cấp của
máy thứ hai thì tỉ số đó là 2. Khi cùng thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp của mỗi máy 50 vòng
dây rồi lặp lại thí nghiệm thì tỉ số điện áp nói trên của hai máy là bằng nhau. Số vòng dây của cuộn sơ
cấp của mỗi máy là

A. 200 vòng
B. 100 vòng
C. 150 vòng
D. 250 vòng
Giải: Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp là N, cuộn thứ cấp là N1 và N2
U
N
Theo bài ra ta có
= 1 = 1,5 ------> N1 = 1,5N
N1
N
U 11 N
U 22 N 2
=
= 2 -------> N2 = 2N Để hai tỉ số trên bằng nhau ta
U
N
phải tăng N1 và giảm N2
N2
N
N 1 + 50
N 2 − 50
Do đó
=
------> N1+50 = N2 – 50
N
N
---> 1,5N + 50 = 2N - 50 -----> N = 200 vòng. Chọn đáp án A
Câu 10.Bằng đường dây truyền tải 1 pha điện năng từ 1 nhà máy phát điện được truyền đến nơi tiêu
thụ là 1 khu chung cư .Người ta thấy nếu tăng hiệu điện thế nơi phát từ U lên 2U thì số hộ dân có đủ

điện để thiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ.Biết chỉ có hao phí trên đường truyền là dáng kể các hộ dân
tiêu thụ điện năng như nhau.Nếu thay thế sợi dây trên băng sợi siêu dẫn để tải điện thì số hộ dân co đủ
điện tiêu thụ là bao nhiêu.Công suất nơi phát không đổi
A.100
B.110
C.160
D.175
Giải: Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P0.; điện trở đường
dây tải là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi dùng dây siêu dẫn
Công suất hao phí trên đường dây : ∆P = P2 R/U2 Theo bài ra ta có P = 80P0 + P2R/U2 (1)
Trang


Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng

P = 95P0 + P2R/4U2 (2) P = nP0 (3) Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 300P0
-------> P = 100P0 -------> n = 100 Chọn đáp án A

(4)

Câu 11: Người ta truyền tải điện năng đến một nơi tiêu thụ bằng đường dây một pha có điện trở R.
Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây là U = 220 V thì hiệu suất truyền tải điện năng là
60%. Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ vẫn không thay đổi
thì điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bằng bao nhiêu?
A. 359,26 V
B. 330 V
C. 134,72 V
D.146,67 V
Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây
Gọi P1, P2, U1,U2 lần lượt là công suất và hiệu điện thế ở nguồn trong trường hợp 1 và 2.

Vì hiệu suất 2 trường hợp là 60% và 90% mà công suất ở nơi tiêu thụ không đổi nên ta có
P 9 3
⇒ 1 = =
P2 6 2 (1)
P = 0,6P = 0,9 P
1

2.

Hiệu suất là : H1 = 1-

H2 = 1−

P1
P
R = 60% = 0,6 ⇒ 12 R = 0, 4 (2)
2
U1
U1
P2
P
R = 90% ⇒ 22 R = 0,1 (3)
2
U2
U2

Lấy (2) chia (3 ) ta được :

P1 U 22
.

= 4 (4)
P2 U12

Thay (1) vào (4) ta được : U 2 =

2
4.PU
4.2.2202
2 1
=
≈ 359, 26(V)
P1
3

Chọn đáp án A
Câu 12 : Trong một giờ thực hành một học sinh muốn một quạt điện loại 180 V - 120W hoạt động
bình thường dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt một biến
trở. Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70 Ω thì đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng trong
mạch là 0,75A và công suất của quạt điện đạt 92,8%. Muốn quạt hoạt động bình thường thì phải điều
chỉnh biến trở như thế nào?
A. giảm đi 20 Ω B. tăng thêm 12 Ω
C. giảm đi 12 Ω
D. tăng thêm 20 Ω
Giải : Gọi R0 , ZL , ZC là điện trở thuần, cảm kháng và dung kháng của quạt điện.
Công suấ định mức của quạt P = 120W ; dòng điện định mức của quạt I. Gọi R2 là giá trị của biến trở
khi quạt hoạt động bình thường khi điện áp U = 220V
Khi biến trở có giá tri R1 = 70Ω thì I1 = 0,75A, P1 = 0,928P = 111,36W
P1 = I12R0 (1) ------> R0 = P1/I12 ≈ 198Ω (2)
U
U

220
=
I1 = Z =
2
2
2
( R0 + R1 ) + ( Z L − Z C )
268 + ( Z L − Z C ) 2
1
(ZL – ZC )2 = (220/0,75)2 – 2682 ------> | ZL – ZC | ≈ 119Ω (3)
U
U
U 2 R0
2
=
Ta có P = I R0 (4) Với I = Z
(5) P =
( R0 + R 2 ) 2 + ( Z L − Z C ) 2
( R0 + R 2 ) 2 + ( Z L − Z C ) 2
---> R0 + R2 ≈ 256Ω ------> R2 ≈ 58Ω ; R2 < R1 -> ∆R = R2 – R1 = - 12Ω Phải giảm 12Ω.
Chọn đáp án C
Câu 13: Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện nhỏ được đưa đến
mộtkhu tái định cư. Các kỹ sư tính toán được rằng: nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên 2U thì số hộ dân
đượcnhà máy cung cấp đủ điện năng tăng từ 36 lên 144. Biết rằng chỉ có hao phí trên đường dây là
đáng kể;các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau. Điện áp truyền đi là 3U, nhà máy này cung cấp đủ điện
năng cho
Suy ra

Trang

Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng
A. 164 hộ dân

B. 324 hộ dân

C. 252 hộ dân.

D. 180 hộ dân

Giải: Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P0.; điện trở đường
dây tải là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi điện áp truyền đi là 3U
Công suất hao phí trên đường dây : ∆P = P2 R/U2
Theo bài ra ta có
P = 36P0 + P2R/U2 (1) P = 144P0 + P2R/4U2 (2)
P = nP0 + P2R/9U2 (3)
Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 540P0
(4) Nhân (3) với 9 trừ đi (1) 8P = (9n – 36)P0
Từ (4) và (5) ta có n = 164. Chọn đáp án A

(5)

Câu 14: Một máy biến thế lõi đối xứng gồm ba nhánh có tiết diện bằng nhau, hai nhánh được cuốn
hai cuộn dây. Khi mắc một hiệu điện thế xoay chiều vào một cuộn thì các đường sức do nó sinh ra
không bị thoát ra ngoài và được chia đều cho hai nhánh còn lại. Khi mắc cuộn 1 vào một hiệu điện
thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 240V thì cuộn 2 để hở có hiệu điện thế U 2. Hỏi khi mắc vào
cuộn 2 một hiệu điện thế U2 thì ở cuộn 1 để hở có hiệu điện thế bao nhiêu? Biết rằng điện trở của các
cuộn dây không đáng kể.
A. 60V
B. 30V

C. 40V
D. 120V
Giải: Gọi N1 và N2 là số vòng dây
∆Φ
của cuộn 1 và cuộn 2
là độ biến thiên từ thông
∆t
qua mỗi vòng dây cuộn sơ cấp
U2
U
1

∆Φ' 1 ∆Φ
=
là độ biến thiên từ thông qua mỗi vòng
∆t
2 ∆t
dây cuộn thứ cấp
∆Φ
∆Φ'
1 ∆Φ
= N2
Khi cuộn 1 là cuộn sơ cấp: e1 = N1
và e2 = N2
∆t
∆t
2 ∆t
e2 E1
N1 U 1
∆Φ

=2
=
-----> =
(1) Khi cuộn 2 là cuộn sơ cấp: e' 2 = N2
và e'1 = N1
e2 E 2
N2 U2
∆t
∆Φ'
1 ∆Φ
= N2
∆t
2 ∆t
e' 2 E '1
N
U'
U
=
= 2 2 = 2 = 2 (2) nhân 2 vế (1) và (2) Ta được U’1 = U1/4 = 60V. Chọn đáp án
----->
e' 2 E ' 2
N 1 U '1 U '1
A
( Nếu MBA có n lõi thép và cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn 2 trong n lõi thì từ thông của
cuộn sơ cấp được chia đều cho ( n – 1) lõi còn lại. Từ thông qua cuộn sơ cấp là φ thì từ thông
qua cuộn thứ cấp là
U1
φ
. Nên hiệu điện thế của cuộn sơ cấp và thứ cấp là U1, U2 có hệ thức liên hệ : n − 1 = N1 )
n −1

U2
N2
Câu 15: Điên năng tiêu thụ ở 1 trạm phát điện được truyền dưới điện áp hiệu dụng là 2kV.công suất
200kw.hiệu số chỉ của công to điện nơi phát và nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch 480 kW.h.hiệu
suất của quá trinh tải điện là:
A:94,24%
B:76%
C:90%
D:41,67%
480kW .h
Giải: Công suất hao phí ∆P =
= 20 kW
24.h
P − ∆P
200 − 20
Hiệu suất của quá trình tải điện H =
=
= 0,90 = 90%. Chọn đáp án C
P
200

Trang


Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng
Câu 16: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ở cuối nguồn không dùng máy hạ thế. Cần phải
tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây 100 lần nhưng vẫn
đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận được là không đổi. Biết điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện
tức thời i và ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 10% điện áp của tải tiêu thụ
A. 9,1 lần.

B. 10 lần.

C. 10 lần.

D. 9,78 lần.

Bài giải: Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây
Công suất hao phí khi chưa tăng điện áp và khi tăng điện áp

2

∆P1 = P1

R
U12

Với P1 = P + ∆P1 ; P1 =

I1.U1
2

∆P2 = P2

R
U 22

Với P2 = P + ∆P2 . Độ giảm điện áp trên đường dây khi chưa tăng điện áp

∆U = 0,1(U1-∆U) ---- 1,1 ∆U = 0,1U1

∆U = I1R =

U1
U2
U1
------>R =
= 1
11I 1
11P1
11

∆P1 P12 U 22
U
P
= 2 2 = 100 ⇒ 2 = 10 2 ;
P1 = P + ∆P1
∆P2 P2 U1
U1
P1
P2 = P + ∆P2 = P + 0,01∆P1 = P + ∆P1 - 0,99∆P1 = P1 – 0,99∆P1
U 12
2 R
Mặt khác ∆P1 = P1 2 = 2 11P1 P1
Do đó:
P1
=
U1
2
11

U1
P
P1 − 0,99. 1
P2
U2
P1 − 0,99∆P1
11 = 9,1 Vậy U2 = 9,1 U1 Chọn đáp án A: 9,1
= 10
= 10
= 10
U1
P1
P1
P1
Câu 17: Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp gấp 10 lần cuộn thứ cấp. Hai đầu cuộn sơ cấp mắc vào
nguồn xoay chiều có điện áp hiệu dụng U1 = 220V. Điện trở của cuộn sơ cấp là r1 ≈ 0 và cuộn thứ cấp r2 ≈
2Ω. Mạch từ khép kín; bỏ qua hao phí do dòng Fuco và bức xạ. Khi hai đầu cuộn thứ cấp mắc với điện trở R
= 20Ω thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp bằng bao nhiêu?
A. 18V;
B. 22V;
C. 20V;
D. 24V.
Giải: Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở: U2 = U1/10 = 22V =E2
Cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp khi nối với điên trở R: I2 = E2/(R +r2) = 1A
Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn thứ cấp U’2 = I2R = 20V. Chọn đáp án C
Câu 18: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị
không đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là 100V.Ở cuộn sơ cấp ,khi
ta giảm bớt đo n vòng dây thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U;nếu
tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là
U/2.Gía trị của U là:

A. 150V.
B. 200V
C. 100V
D. 50V
Giải: Gọi điên áp hiệu dụng đặt vào cuộn sơ cấp là U1, số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là N1 và N2
U1
N
U 1 N1 − n
2U 1 N 1 + n
= 1 (1)
=
=
Ta có:
(2)
(3)
1`00 N 2
U
N2
U
N2
U
N1
N1
=
(4) Lấy (1) : (3) ------>
1`00 N 1 − n
2`00 N 1 + n
200 N 1 + n
=
⇒ N 1 + n = 2 N 1 − 2 ⇒ N 1 = 3n

Lấy (4) : (5) ------>
1`00 N 1 − n
Lấy (1) : (2) ------>

U

=

(5)

Trang


Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng
(4) ------> U = 100

N1
= 150 (V) Chọn đáp án A
N1 − n

B.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
CHỦ ĐỀ1: MÁY BIẾN ÁP
Câu 1:Mộtmáybiến áp có số vòngdâycủacuộn sơcấp là3000 vòng, cuộn thứcấp là500
vòng, máybiếnáp được mắcvàomạngđiện xoay chiềucó tần số50 Hz, khiđó cườngđộ
dòngđiện
hiệudụngchạyquacuộnthứcấp
là12A
thìcườngđộ
dòngđiện
hiệu

dụngchạyquacuộn sơcấp sẽlà
A. 20 A
B. 7,2A
C. 72A
D. 2 A
Câu 2: Một động cơ có công suất 400W và hệ số công suất 0,8 được mắc vào hai đầu
cuộn thứ cấp của một máy hạ thế có tỉ số giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng k
= 5. Mất mát năng lượng trong máy biến áp không đáng kể. Khi động cơ hoạt động bình
thường thì cường độ hiệu dụng qua động cơ bằng 10A. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu
cuộn sơ cấp là:
A. 250V
B. 300V
C. 125V
D. 200V
Câu 3(ĐH – 2007): Một máy biến thế có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây được mắc vào mạng
điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng 220 V. Khi đó hiệu điện thế hiệu dụng ở hai
đầu cuộn thứ cấp để hở là 484 V. Bỏ qua mọi hao phí của máy biến thế. Số vòng dây của
cuộn thứ cấp là
A. 2500.
B. 1100.
C. 2000.
D. 2200.
Câu4(CĐ2008):Mộtmáybiếnthếdùnglàmmáygiảmthế(hạthế)gồmcuộndây100vòngvàcuộnd
ây500vòng.Bỏquamọihaophícủamáybiếnthế.Khinốihaiđầucuộnsơcấpvớihiệuđiệnthế u =
100√2sin100πt(V) thì hiệuđiện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp bằng
A. 10 V.
B. 20 V.
C. 50 V.
D. 500 V
Câu 5: Một máy tăng thế lý tưởng có tỉ số vòng dây giữa các cuộn sơ cấp N 1 và thứ cấp

N2 là 3. Biết cường độ dòng điện trong cuộn sơ cấp và hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai
đầu cuộn sơ cấp lần lượt là I1 = 6 A và U1 = 120 V. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong
cuộn thứ cấp và hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp lần lượt là
A. 2 A và 360 V.
B. 18 V và 360 V.
C. 2 A và 40 V. D. 18 A và 40
V.
Câu 6: Máy biến thế lý tưởng gồm cuộn sơ cấp có 960 vòng, cuộn thứ cấp có 120 vòng
nối với tải tiêu thụ. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế hiệu dụng 200V thì
cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn thứ cấp là 2A. Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu
cuộn thứ cấp và cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp lần lượt có giá trị nào sau
đây?
A. 25 V ; 16A.
B. 25V ; 0,25A.
C. 1600 V ; 0,25A.
D.
1600V ; 8A.
Câu 7: Một máy biến thế có tỉ số vòng n1/n2 = 5, hiệu suất 96% nhận một công suất
10(kW) ở cuộn sơ cấp và hiệu thế ở hai đầu sơ cấp là 1(kV), hệ số công suất của mạch thứ
cấp là 0,8, thì cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp là:
A. 30(A)
B. 40(A)
C. 50(A)
D. 60(A)
Câu 8: Cuộn sơ cấp của máy biến áp mắc qua ampe kế vào điện áp xoay chiều có giá trị
hiệu dụng 100V thì ampe kế chỉ 0.0125A. Biết cuộn thứ cấp mắc vào mạch gồm một cuộn
dây không thuần cảm có r= 1 Ω, độ tự cảm L và một điện trở R=9 Ω mắc nối tiếp. Tỉ số
giữa vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp bằng 20. Bỏ qua hao phí. Độ lệch pha giữa
cường độ dòng điện và điện áp ở cuộn thứ cấp là
Trang

Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng

A. π/4.
B. -π/4.
C. π/2.
D. π/3.
Câu 9: Mắc cuộn thứ nhất của một máy biến áp vào một nguồn điện xoay chiều
u = U 2 cos100π t thì điện áp hiệu dụng trong cuộn thứ hai để hở là 20 V. Mắc cuộn thứ hai
vào nguồn điện xoay chiều đó thì điện áp hiệu dụng trong cuộn thứ nhất để hở 7,2 V. Bỏ
qua điện trở thuần trong các cuộn dây của máy biến áp. Điện áp hiệu dụng của nguồn điện
bằng
A. 144 V
B. 12 V
C. 5,2 V
D. 13,6 V
Câu 10 tự cảm L = 0,1/ π(H) và điện trở trong r = 10 Ω . Nối cuộn sơ cấp với nguồn có f =
50 Hz và hiệu điện thế hiệu dụng U. Cho rằng từ thông không bị thất thoát ra ngoài lõi.
Tính hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp để hở
A. 2U
B. U 2
C. U/2
D. U
Câu 11: Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có N 1= 1000 vòng, cuộn thứ cấp có N 2=2000
vòng. Hiệu điện thế hiệu dụng của cuộn sơ cấp là U 1= 110 V và của cuộn thứ cấp khi để
hở là U2= 216 V. Tỷ số giữa điện trở thuần và cảm kháng của cuộn sơ cấp là:
A. 0,15.
B. 0,19.
C. 0,1.

D. 1,2.
Câu 12: Một người định quấn một máy hạ áp từ điện áp U 1 = 220V xuống U2 =110V với
lõi không phân nhánh, xem máy biến áp là lí tưởng, khi máy làm việc thì suất điện động
hiệu dụng xuất hiện trên mỗi vòng dây là 1,25 Vôn/vòng. Người đó quấn đúng hoàn toàn
cuộn thứ cấp nhưng lại quấn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Khi thử máy
với điện áp U1 = 220V thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp đo được là 121V. Số vòng dây bị
quấn ngược là:
A. 16 vòng.
B. 20 vòng.
C. 10 vòng.
D. 8 vòng.
Câu 13: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng một điện áp xoay
chiều có giá trị không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là
100V. Ở cuộn sơ cấp, khi ta giảm bớt n vòng dây thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu
mạch thứ cấp khi để hở là U; nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì điện áp hiệu dụng
giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là ½ U. Giá trị của U là:
A. 150V.
B. 100V.
C. 173V.
D. 200V.
Câu 14(ĐH - 2011): 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 dung 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. 60 vòng dây.
B. 84 vòng dây.

C. 100 vòng dây. D. 40 vòng dây.
Câu 15: Một máy biến áp lý tưởng gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp
có n1= 1320 vòng , điện áp U1 = 220V. Cuộn thứ cấp thứ nhất có U 2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn
thứ cấp thứ 2 có n3 = 25 vòng, I3 = 1,2A. Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là :
A. I1 = 0,035A
B. I1 = 0,045A
C. I1 = 0,023A
D. I1 = 0,055A
Câu 16(ĐH - 2013): Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến áp M 1 một điện áp xoay
chiều có giá trị hiệu dụng 200V. Khi nối hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến áp M 2 vào hai
đầu cuộn thứ cấp của M1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp của M 2 để hở bằng
12,5 V. Khi nối hai đầu cuộn thứ cấp của M 2 với hai đầu cuộn thứ cấp của M1 thì điện áp
hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp của M 2 để hở bằng 50 V. Bỏ qua mọi hao phí. M 1 có tỉ số
giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và số vòng dây cuộn thứ cấp bằng
A. 6.
B. 15.
C. 8.
D. 4.
Trang


Chuyên đề máy biến áp và truyền tải điện năng

CHỦ ĐỀ2: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
Câu 1: Một đường dây có điện trở 4Ω dẫn một dòng điện xoay chiều một pha từ nơi sản
xuất đến nơi tiêu dùng. Hiệu điện thế hiệu dụng ở nguồn điện lúc phát ra là U = 10kV,
công suất điện là 400kW. Hệ số công suất của mạch điện là
cosφ = 0,8. Có bao nhiêu
phần trăm công suất bị mất mát trên đường dây do tỏa nhiệt?
A. 1,6%.

B. 2,5%.
C. 6,4%.
D. 10%.
Câu 2: Điện năng ở một trạm điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 2kV, hiệu suất trong
quá trình truyền tải là
H 1 = 80%. Muốn hiệu suất trong quá trình truyền tải tăng
đến H2 = 95% thì ta phải
A. tăng điện áp lên đến 4kV.
B. tăng điện áp lên đến 8kV.
C. giảm điện áp xuống còn 1kV.
D. giảm điện áp xuống còn 0,5kV.
Câu 3: Ở đầu đường dây tải điện người ta truyền đi công suất điện 36MW với điện áp là
220kV. Điện trở tổng cộng của đường dây tải điện là 20Ω. Coi cường độ dòng điện và
điện áp biến đổi cùng pha.Công suất hao phí trên đường dây tải điện có giá trị xấp xỉ bằng
A.1,07MW.
B. 1,61MW.
C. 0,54MW.
D. 3,22MW.
Câu 4: Người ta truyền tải điện xoay chiều một pha từ một trạm phát điện cách nơi tiêu
thụ 10km. Dây dẫn làm bằng kim loại có điện trở suất 2,5.10 -8 Ω.m, tiết diện 0,4cm2, hệ số
công suất của mạch điện là 0,9. Điện áp và công suất truyền đi ở trạm phát điện là 10kV
và 500kW. Hiệu suất truyền tải điện là:
A. 93,75%
B. 96,14%
C. 92,28%
D. 96,88%
Câu 5: Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 2 kV và công
suất 200 k W. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm
chênh lệch nhau thêm 480 kWh. Hiệu suất của quá trình truyền tải điện là
A. H = 95 %

B. H = 80 %
C. H = 90 %
D. H = 85 %
Câu 6: Một đường dây tải điện xoay chiều một pha đến nơi tiêu thụ ở xa 3km. Giả thiết
dây dẫn làm bằng nhôm có điện trở suất ρ = 2,5.10-8 Ω.m và có tiết diện 0,5cm2. Điện áp
và công suất truyền đi ở trạm phát điện lần lượt là U = 6kV, P = 540kW. Hệ số công suất
của mạch điện là 0,9. Hãy tìm hiệu suất truyền tải điện.
A. 88,4%
B. 94,4%
C. 84,4%
D. 98,4%
Câu7: Người ta cần truyền dòng điện xoay chiều một pha từ địa điểm A đến địa điểm B
cách nhau 50km, công suất cần truyền là 22MW và điện áp ở A là 110kV, dây dẫn tiết diện
tròn có điện trở suất 1,7.10-8 Ω.m và sự tổn hao trên đường dây không vượt quá 10% công
suất ban đầu. Đường kính dây dẫn không nhỏ hơn
A. 6,27mm
B. 8,87mm
C. 4,44mm
D. 3,14mm
Câu 8(ĐH - 2012):Điện năng từ một trạm phát điện được đưa đến một khu tái định cư
bằng đường dây truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền đi tăng từ U lên
2U thì số hộ dân được trạm cung cấp đủ điện năng tăng từ 120 lên 144. Cho rằng chi tính
đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các hộ dân đều như nhau, công
suất của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau. Nếu
điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát huy này cung cấp đủ điện năng cho
A. 168 hộ dân.
B. 150 hộ dân.
C. 504 hộ dân.
D. 192 hộ dân.
Câu 9(ĐH - 2013): Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường

dây một pha với hiệu suất truyền tải là 90%. Coi hao phí điện năng chỉ do tỏa nhiệt trên
đường dây và không vượt quá 20%. Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng
20% và giữ nguyên điện áp ở nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên chính đường
dây đó là
A. 85,8%.
B. 87,7%.
C. 89,2%.
D. 92,8%.
Trang