MÁY BIẾN ÁP – TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

I – MÁY BIẾN ÁP.

1. 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 động

Cấu tạo

 

– Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 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 U2

– Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện.

* Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

– Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là \({\Phi _1} = {\rm{ }}{N_1}{\Phi _0}cos(\omega t)\)  và \({\Phi _2} = {\rm{ }}{N_2}{\Phi _0}cos(\omega t)\)

 – Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức  \({e_2} =  – \frac{{d\Phi }}{{dt}} = {N_2}\omega {\Phi _0}sin\omega t\)

3. Khảo sát máy biến áp

Gọi 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.

Suy ra, tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng \(\frac{{{e_2}}}{{{e_1}}} = \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}}\)

Tỉ số e2/e1 không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được \(\frac{{{E_2}}}{{{E_1}}} = \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}}\)(1)

Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên U1 = E1, khi mạch thứ cấp hở nên U2 = E2, (2)

Từ (1) (2) ta được \(\frac{{{N_2}}}{{{N_1}}} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}}\), (*)

* 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.

\( \to {P_1} = {\rm{ }}{P_2} \leftrightarrow {U_1}{I_1} = {\rm{ }}{U_2}{I_2}\) (**)

Từ (*) và (**) ta có \(\frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}}\)

Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại.

Công thức (*) luôn được áp dụng cho máy biến áp, còn công thức (**) chỉ được áp dụng khi hao phí không đáng kể hoặc hai đầu cuộn thứ cấp để hở

II – TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG.

Công suất cần truyền tải điện năng \({\bf{P}}{\rm{ }} = {\rm{ }}{\bf{UIcos}}\varphi \) , (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.

Đặt \(\Delta P{\rm{ }} = {\rm{ }}{I^2}R\) là công suất hao phí, từ (1) suy ra \(I = \frac{P}{{Uc{\rm{os}}\varphi }} \to \Delta P = {I^2}R = {\left( {\frac{P}{{U\cos \varphi }}} \right)^2}R = \frac{{{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}R\)

với R là điện trở đường dây. Vậy công suất tỏa nhiệt trên đường dây khi truyền tải điện năng đi xa là:

\(\Delta P = \frac{{{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}R\)

Để khi đến nơi sử dụng thì mục tiêu là làm sao để giảm tải công suất tỏa nhiệt P để phần lớn điện năng được sử dụng hữu ích ta phải tăng U.

You may also like...

Trả lời