Máy biến áp - Sự truyền tải điện năng
I. MÁY BIẾN ÁP
1. Khái niệm Hình 1
- 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
a. Cấu tạo:
- Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N
1
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. Hình 2
- Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N
1
> 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
b. Nguyên tắc hoạt động:
- Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn.
Gọi từ thông này là: φ = φ
0
cosωt

, I
2
là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. Trong khoảng thời gian Δt vô cùng nhỏ từ thông biến thiên gây ra trong mỗi vòng dây của cả hai cuộn
suất điện động bằng:
Suất điện động trên một cuộn sơ cấp là:
Suất điện động trên cuộn thứ cấp:
=> Tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng
Tỉ số không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được , (1)
Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên , khi mạch thứ cấp hở nên , (2)
Từ (1) và (2) ta được , (*)
• Nếu N
2
> N
1
=> U
2
> U
1
: gọi là máy tăng áp.
• Nếu N
2
< N
1
=> U
2
< U
1

* Chú ý :
- Công thức tính điện trở của dây dẫn . Trong đó p(Ω.m) là điện trở suất của dây dẫn, ℓ là chiều
dài dây, S là tiết diện của dây dẫn.
- Công suất tỏa nhiệt cũng chính là công suất hao phí trên đường dây, phần công suất hữu ích sử dụng
được là
Từ đó hiệu suất của quá trình truyền tải là
- 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 220V). khi
đóđộ giảm điện áp : , với U
2A
là điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy tăng
áp tại A, còn U
1B
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.
5. Các ví dụ điển hình
Ví dụ 1 : Một máy biến áp có tỉ số vòng dây , 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 có giá trị là bao nhiêu ?
* Hướng dẫn giải:
Gọi P
1
là công suất của cuộn sơ cấp, P
2
là công suất ở cuộn thứ cấp của máy biến áp
Theo bài ta có
Do với máy biến áp ta luôn có
Từ đó
Vậy cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp của máy biến áp là 60A
Ví dụ 2: Người ta cần tải 1 công suất 5 MW từ nhà máy điện đến một nơi tiêu thụ cách nhau 5 km. Hiệu

Bài 4: Một máy biến áp có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng. Điện áp và cường
độ dòng điện ở mạch sơ cấp là 120V, 0,8A. Điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
Bài 5: Công suất hao phí dọc đường dây tải có điện áp 500kV, khi truyền đi một công suất điện 12000kW
theo một đường dây có điện trở 10 là bao nhiêu?
Bài 6: Một máy biến thế có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây được mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp
hiệu dụng 220V. Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 484V. Bỏ qua mọi hao phí
của máy biến thế. Số vòng dây của cuộn thứ cấp là bao nhiêu? Admin tổ khoa học tự nhiên: Duy Khoa
yahoo: duykhoa144
các vấn đề thắc mắc gọi hỏi trực tiếp qua skype : khoa.khoa9
sang chỉ trả lời qua tin nhắn chat skype
chiều:2h đến 4h
Tối 7h đến 8h