Các dạng toán về máy điện xoay chiều Vật lí 12 NC

BÀI TẬP VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU 1/ Từ một trạm phát điện xoay chiều một pha đặt tại vị trí M, điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ N, cách M 180 km.. Để xác định vị trí Q, trước tiê

BÀI TẬP VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU

1/ Từ một trạm phát điện xoay chiều một pha đặt tại vị trí M, điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ

N, cách M 180 km Biết đường dây có điện trở tổng cộng 80 Ω (coi dây tải điện là đồng chất, có điện trở tỉ

lệ thuận với chiều dài của dây) Do sự cố, đường dây bị rò điện tại điểm Q (hai dây tải điện bị nối tắt bởi một vật có điện trở có giá trị xác định R) Để xác định vị trí Q, trước tiên người ta ngắt đường dây khỏi máy phát và tải tiêu thụ, sau đó dùng nguồn điện không đổi 12V, điện trở trong không đáng kể, nối vào hai đầu của hai dây tải điện tại M Khi hai đầu dây tại N để hở thì cường độ dòng điện qua nguồn là 0,40

A, còn khi hai đầu dây tại N được nối tắt bởi một đoạn dây có điện trở không đáng kể thì cường độ dòng điện qua nguồn là 0,42 A Khoảng cách MQ là

A. 90 km

B. 167 km

C. 135 km

D. 45 km

1 2

R

MQ

MN  R  R ; R1 R2  80  ; 1 3

U

R R

I

  ; 2 3

1

2 3 '

R

 2/ Một mạch điện là cuộn dây có điện trở r   8 , tiêu thụ công suốt 32W với hệ số công suất 0,8 Điện năng được đưa từ máy phát điện xoay chiều một pha nhờ dây dẫn có điện trở R   4 Điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây máy phát là:

A. 24V

B.10 5 V

C.12 5V

D. 28V

HD: cos d

d

r

Z

  ; P  I r2 ; Z  ( R  r )2 ZL2 ; U  IZ  12 5 V

3/ 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 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 này cung cấp đủ điện năng cho

A. 192 hộ dân

B. 504 hộ dân

C. 168 hộ dân

D. 150 hộ dân

HD: P  nP0  P; P  120 P0  P; 144 0

4

P

P  P   ; 0

16

P

P  NP   4/ Xét một mạch điện gồm một động cơ điện ghép nối tiếp với một tụ điện Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U= 100V thì mạch có hệ số công suất là 0,9 Lúc này động cơ hoạt động bình thường với hiệu suất 80% và hệ số công suất 0,75 Biết điện trở trong của động cơ là 10Ω Điện áp hiệu dụng hai đầu động cơ và cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ lần lượt:

A. 120V, 6A

B. 125V, 6A

C. 120V, 1,8A

D. 25V, 1,8A

r



U.0,9=Uđc 0,75→ Uđc =120V

5/ 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 không đổi Biết điện áp tức thời u cùng pha với điện áp tức thời i và ban đầu độ giảm điện thế trên đường dây bằng 10% điện áp của tải tiêu thụ

A 10

B 7,5

C 8,7

D 9,1 HD: Gọi Uo, U lần lượt là điện áp hai đầu nguồn và điện áp hai đầu tải, ta có

hp t i

Pnguồn  P  Pả

U I  UI  UI  U  U (1)

Để cơng suất hao phí giảm 100 lần thì CĐDĐ sẽ giảm 10 lần, suy ra

'

' 0

0

0,1

10, 01

10 100

U I UI

Từ (1) và (2) ⇒

'

0 9,1

o

U

U  hoặc Áp dụng cơng thức:

2

1 (1 )







6/ Một máy biến áp lý tưởng dùng trong quá trình truyền tải điện đặt ở đầu đường dây tải điện (nơi đặt máy phát) cĩ hệ số biến thế là 50 Điện áp hiệu dụng và cường độ dịng điện hiệu dụng ở cuộn sơ cấp lần lượt là 100V và 5A Biết cơng suất hao phí trên đường dây bằng 10% cơng suất truyền đi Độ giảm thế trên đường dây và cơng suất truyền tải nơi tiêu thụ điện lần lượt là

A. 4450V;500W

B. 5000V;50W

C. 0,5kV;450W

D. 500kV;450W HD:U1 500 ( ) 0 V , I  0,1 ( ) A , P  500 W ( )

Từ giả thiết ta cĩ:

1 1

10%

cos

R

P

Độ giảm thế trên đường giây là:

1

10%

U H U



   ΔU=5000.0,1=500(V)=0,5kV

Cơng suất nơi tiêu thụ là: tt 1 90%

cc

H

    P

P

.0, 9 450 ( )

7/ Một học sinh quấn máy biến áp với điện áp sơ cấp là khơng đổi Khi quấn các vịng dây thứ cấp do khơng đếm số vịng dây nên học sinh này đã dừng lại và đo điện áp thứ cấp để hở được 13V, học sinh này tiếp tục quấn thêm 27 vịng rồi đo điện áp thứ cấp để hở được 17,5V Biết điện áp sơ cấp cĩ giá trị hiệu dụng khơng đổi Số vịng dây đã quấn ban đầu là

A. 78

B. 105

C. 51

D. 130

27 17, 5

N

8/ Một máy phát điện xoay chiều một pha cĩ 4 cặp cực từ Khi từ thơng qua mạch là 0,4Wb thì suất điện động của máy phát là 100πV, cịn khi từ thơng qua mạch là 2Wb thì suất điện động máy phát là 20πV Tốc

độ quay của rơto là:

A. 600 vịng/phút

B. 750 vịng/phút

C. 20 vịng/giây

D. 375 vịng/giây

HD:   0cos(  t   ); e  0sin(  t   ): Hai dao động vuơng pha nên

2

0 2

e



 

Vậy:

2 1

50



 9/ Người ta truyền tải điện xoay chiều một pha từ một trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 10 Km Dây dẫn làm bằng kim loại cĩ điện trở suất 2,5.10−8 Ωm, tiết diện 0,4 cm2, hệ số cơng suất của mạch điện là 0,9 Điện áp và cơng suất truyền đi ở trạm phát điện là 10 KV và 500 KW Hiệu suất truyền tải điện là

A. 93,75%

B. 96,14%

C. 97,41%

D. 96,88%

HD: H   1  P

P

10/ Máy biến thế lí tưởng gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp có số vòng dây N0

=1000 vòng, được nối với nguồn điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 200V Cuộn thứ cấp thứ nhất có hiệu điện thế là U1 =20 V và cường độ dòng điện là I1 =2A Cuộn thứ cấp thứ 2 có N2 =200 vòng dây và cường độ dòng điện tương ứng là I2 =1A Biết dòng điện và hiệu điện thế tại các cuộn dây dao động đồng pha Cường độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn sơ cấp là:

A. I = 0,4A

B. I = 0,5A

C. I = 0,8A

D. I = 1A

HD: Dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp: I1 I12 I13 ; 12 1

1

I  U ;

13 2 2

I  U  N

11/ Một nhà máy phát điện có công suất 36MW, điện áp hai cực máy phát 4kV Người ta nối hai cực máy phát với cuộn sơ cấp của máy tăng thế, tỉ số vòng dây của hai cuộn dây là 50 Hiệu suất của máy là 90% Biết hệ số công suất ở cuôn thứ câp là 0,9 Dòng điện hiệu dụng ở cuôn thứ cấp là:

A. 160 A

B. 120 A

C. 180 A

D. 140 A

HD: 1 1 1

2 2 2 2

1 cos 0,9

P  U I   ;

I  U  N

12/ Máy biến thế có N1 =1000;N2 =50 (vòng dây) Nối 2 đầu đoạn mạch cuộn thứ cấp với cuộn dây không thuần cảm có r=10Ω; L=1/10π H Biết tần số dòng điện f=50Hz; công suất tỏa nhiệt cuộn sơ cấp là 10W Cho hiệu suất máy biến thế bằng 1 và hệ số công suất cosφ1 =1 Tính U; I tại mạch sơ cấp:

A. 320V;0,06A

B. 280V;0,04A

C. 480V;4.8A

D. 220V;0,1A HD:

13/ Công suất hao phí trên đường dây tải là 500W Sau đó người ta mắc vào mạch một tụ điện nên hao phí giảm đến cực tiểu 245W Tìm hệ số công suất lúc đầu?

A. 0,65

B. 0,8

C. 0,75

D 0,7

HD:

2

2 2

cos

P R

P

2

cos

P P







14/ Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100V Nếu giữ nguyên số vòng dây của cuộn sơ cấp, giảm số vòng dây cuộn thứ cấp đi 100 vòng thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 90V Nếu giữ nguyên số vòng dây của cuộn thứ cấp như ban đầu, giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp đi 100 vòng thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 112,5V Giá trị của U bằng

A. 40V

B. 90V

C. 125V

D. 30V

HD: 1 1

2 2 100

N  U  ;

2 100 2' 90

N   U  ;

2 2''

100

112,5



15/ Một động cơ không đồng bộ ba pha đấu hình sao vào mạng điện xoay chiều ba pha, có điện áp dây 380V Động cơ có công suất 10 kW, hệ số công suất 0,8 Cường độ dòng điện hiệu dụng đi qua mỗi cuộn dây có giá trị bao nhiêu?

A. 18,99A

B. 56,97A

C. 32,89A

D. 26,32A HD: Ud  3 Up ; P  3 U Ip pcos 

16/ Người ta truyền điện năng từ A đến B Ở A dùng một máy tăng áp còn ở B dùng một máy

hạ áp, dây dẫn từ A đến B có điện trở 40 Ω Cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây dẫn là 50A, công suất hao phí trên dây do tỏa nhiệt chiếm 5% công suất tiêu thụ ở B, điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp máy hạ áp là 200V Biết cường độ dòng điện và điện áp luôn cùng pha

Bỏ qua hao phí trên các máy biến áp Ở hạ thế tỉ số giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và số vòng dây cuộn thứ cấp bằng:

A. 19

B. 190

C. 20

D. 200

HD:   P I R2  5% P1; P1 U I1 1 U1; 1 1

2 2

N  U

17/ Trong một giờ thực hành một học sinh muốn một quạt điện loại 180V−120W hoạt động bình thường dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V, nên mắc nối tiếp với quạt một biến trở Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70Ω 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 20Ω

B tăng thêm 12Ω

C giảm đi 12Ω

D tăng thêm 20Ω

HD: Ta có UR  I R1. 1 52, 5  ; P  U I cos1 .1   92,8

111, 6 148, 48

0, 75.

cos



Từ giản đồ vecto, áp dụng đính lí hàm số cos ta được: U1 173, 36 V

suy ra cos  0,857

Để quạt chạy bình thường, U1 180 , V P  120 W nên I1 0, 779 A

Đến đây thì nên dùng vecto trượt chứ nếu giản đồ vecto bình thường chắc hơi khó nhìn, suy

ra UR  45, 3 V  R  58,15 

Vậy giảm 11,84Ω

18/ Tại một điểm M có máy phát điện xoay chiều một pha có công suất phát điện và hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu của máy phát đều không đổi Nối hai cực của máy phát với một trạm tăng áp có hệ số tăng

áp là k đặt tại đó Từ máy tăng áp điện năng được đưa lên dây tải cung cấp cho một xưởng cơ khí cách xa điểm M Xưởng cơ khí có các máy tiện cùng lại công suất khi hoạt động là như nhau Khi hệ số k=2 thì ở xưởng cơ khí có tối đa 120 máy tiện cùng loại hoạt động Khi hệ số k=3 thì ở xưởng cơ khí có tối đa 125 máy tiện cùng hoạt động Do xảy ra sự cố ở trạm tăng áp người ta phải nối trực tiếp dây tải vào hai cực của máy phát điện Khi đó ở xưởng cơ khí có thể có tối đa bao nhiêu máy tiện cùng hoạt động Coi rằng chỉ có hao phí trên dây tải điện là không đáng kể Điện áp và dòng điện trên dây tải luôn cùng pha

A. 93

B. 112

C. 84

D. 108 HD: Tương tự bài 3 nhé