Là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đôie một hệ thống điện áp xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống điện áp xoay chiều ở điện áp kh[r]
Trang 1GMAIL: HONGMINHBKA 1
I Bài toán truyền tải điện năng đi xa
Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện tới nơi tiêu thụ điện cần một hệ thống đường dây tải điện Nếu khoảng cách từ nơi sản xuất điện tới nơi tiêu thụ điện là lớn thì có một vấn đề đặt ra là truyền tải thế nào cho kinh tế nhất?
Gọi I là cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây tải điện U là hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu dây tải điện Xét hệ thống dây tải điện có tổng điện trở là Rd, 𝜑 là góc lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện trên dây Php là công suất tỏa nhiệt trên dây P là công suất muốn truyền tải đi
Cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây là I = 𝑃
𝑈𝑐𝑜𝑠𝜑 (A) Công suất tỏa nhiệt trên dây là Php = RI2 = R (𝑈𝑐𝑜𝑠𝜑𝑃 )2
Tỷ lệ 𝑃ℎ𝑝
𝑃 =
𝑅.𝑃
𝑈2.𝑐𝑜𝑠2𝜑
Cùng một công suất truyền đi nhưng khi điện áp cao thì hao phí càng bé
Nên khi truyền tải điện năng đi xa thì người ta thường dùng các đường dây cao thế 35KV, 110 kV,500 kV…
Thực tế máy phát chỉ tạo ra hiệu điện thế 3÷21kV, nên khi truyền tải điện năng đi xa thì người ta phải dùng thiết bị tăng hiệu điện thế lên Điên năng truyền tới khu dân cư chưa dùng được ngày vì điện sinh hoạt chỉ cỡ 0,4 ÷6kV nên phải dùng thiết bị hạ điện áp xuống
Tóm lại ta cần 1 thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều ( Vừa có khả năng tăng điện áp, vừa có khả năng giảm điện áp)
II Máy biến áp
Là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đôie một hệ thống điện áp xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống điện áp xoay chiều ở điện áp khác mà không làm thay đổi tần số
Máy biến áp là thiết bị điện từ nhằm biến đổi điện áp xoay chiều
Cấu tạo máy biến áp
Phần 1: Lõi sắt được ghép từ các tấm sắc non mỏng pha silic và ghép sát nhau để chống dòng fuco Phần 2: Gồm 2 cuộn dây là cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp
Cuộn sơ cấp (N1) gồm N1 vòng dây quấn quanh lõi thép Hai đầu nối vào nguồn xoay chiều
Cuộn thứ cấp gồm N2 vòng dây quấn quanh lõi thép cho điện ra các tải tiêu thụ
Trang 2GMAIL: HONGMINHBKA 2
III Công thức thực nghiệm
(1) Máy biến áp lý tưởng
Cuộn dây không có điện trở
Từ thông trong lõi thép không có từ thông tản, nghĩa là từ thông ở hai cuộn dây là như nhau
Độ từ thẩm của thép lớn
(2) Công thức thực nghiệm
Giả sử hiệu điện thế u1 hai đầu cuộn sơ cấp, u2 là hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp
u1 = U10 sin(𝜔𝑡 + 𝜑) (V)
Từ thông sinh ra trong cuộn sơ cấp bằng từ thông trong cuộn dây thứ cấp vì không có hao tổn từ thông trong lõi
Khi đó sẽ có dòng I1 chạy trong cuộn dây sơ cấp, từ thông chính Φ móc vòn cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp Khi đó Φ = Φ0 Sin(𝜔𝑡 + 𝜑) (Wb) (1)
Sẽ sinh ra trong cuộn sơ cấp suất điện động xoay chiểu e1 = - N1 𝑑Φ
𝑑𝑡 e1 = 𝜔N1 Φ0 sin(𝜔𝑡 − 90) = √2 U1sin(𝜔𝑡 − 90) (V)
Trong cuộn thứ cấp từ thông Φ = Φ0 Sin(𝜔𝑡 + 𝜑) (Wb) gây ra suất điện động xoay chiều
e2 = - N2 𝑑Φ
𝑑𝑡 = 𝜔N2 Φ0 sin(𝜔𝑡 − 90) = √2 E2sin(𝜔𝑡 − 90) (V)
Vì máy biến áp lý tưởng nên hai đầu cuộn dây có u2 = √2 E2sin(𝜔𝑡 + 𝜑) (V)
Vậy ta có tỷ số 𝐸1
𝐸2 =
𝜔N1 Φ0 𝜔N2 Φ0 = 𝑁1
𝑁2 = 𝑈1
𝑈2 ( Do hai cuộn dây có điện trở bằng 0) nên E1~U1, E1 ~U2
Đó là với máy biến áp lý tưởng thì hệ số công suất trong cả mạch sơ cấp và mạch thứ cấp bằng 1
Công suất được bảo toàn: P1 = P2
U1I1 = U2I2 ⟹ 𝑈1
𝑈2 = 𝑁1
𝑁2 = 𝐼1
𝐼2 (Hệ thức khi máy biến áp lý tưởng) N1> N2 thì gọi là máy hạ áp N2 > N1 thì gọi là máy tăng áp
Trang 3GMAIL: HONGMINHBKA 3
Máy biến áp không lý tưởng
(1) Định luật máy thu, phát
Máy thu: Suất điện động trong máy là r, hiệu điện thế 2 đầu máy là u thì
u = e + i.r
Máy phát : u = e – i.r
(2) Công thức thực nghiệm máy biến áp không lý tưởng
Áp dụng cho máy biến áp với cuộn sơ cấp là một phần của máy thu, cuộn thứ cấp là một phần của máy phát
H = 𝑃2
𝑃1 100% = 𝑈2.𝐼2.𝑐𝑜𝑠𝜑2
𝑈1.𝐼1.𝑐𝑜𝑠𝜑1 100% (1) 𝑒2
𝑒1 = 𝑢1−𝑖1.𝑟1
𝑢2+𝑖2.𝑟2 = 𝑁2
Trong công thức 1 thì 𝜑2 , 𝜑1chính là góc lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện Giá trị của chúng phụ thuộc vào mạch sơ cấp và mạch thứ cấp chứa các thiết bị gì?
Vấn đề này sẽ được bàn kỹ hơn trong phần bào tập