Truyền tải điện năng và máy biến áp hay chi tiết nhất
Truyền tải điện năng, công suất hao phí khi truyền tải, hiệu suất truyền điện năng, dùng máy biến áp để giảm công suất hao phí, nguyên tắc hoạt động và các ứng dụng trong thức tế
Hôm nay, HocThatGioi sẽ cùng các bạn tìm hiểu về bài Truyền tải điện năng và máy biến áp. Đây là những kiến thức khá thực tế và được dùng để cung cấp điện cho gia đình chúng ta mỗi ngày đấy. Vậy thì truyền tải điện năng có sự hao phí, hiệu suất như thế nào? Làm sao để giảm sự hao phí? Máy biến áp hoạt động ra sao? Tất cả đã được HocThatGioi gói gọn vào bài viết ngày hôm nay rồi đấy nên các bạn cứ thoải mái tham khảo nhé!
1. Truyền tải điện năng
1.1 Công suất hao phí khi truyền tải điện năng
Điện năng được truyền từ nhà máy phát điện đến nơi tiêu thụ nhờ đường dây có điện trở r.
Giả sử công suất phát điện tại nhà máy là P = UIcosφ(1). Trong đó P là công suất cần truyền đi, U là điện áp tại nơi truyền đi, cosφ là hệ số công suất
Khi đó công suất hao phí trên đường dây là: P_{hp} = I^2R(2)
Do mắc nối tiếp nên cường độ dòng điện phát đi cũng bằng cường độ dòng điện trên dây nên từ (1), (2) ta có:
P_{hp}=\frac{P^2}{(Ucos \varphi)^2}R.
1.2 Giảm công suất hao phí
2 cách giảm công suất hao phí:
- Giảm R bằng thay đồng bằng vật liệu dẫn điện tốt hơn như bạc, vật liệu siêu dẫn,… → tốn kém. Tăng diện tích dây → khối lượng đồng tăng lên, lượng cột điện tăng lên → tốn kém.
- Tăng hiệu điện thế nơi phát: khi U tăng 10 lần thì P_{hp} giảm 100 lần → hiểu quả, không tốn kém→ cần một thiết bị biến đổi điện áp. Đây là biện pháp tối ưu nhất.
1.3 Hiệu suất truyền tải điện năng
Công thức tính hiệu suất truyền tài điện năng:
H=\frac{P-P_{hp}}{P}.
2. Máy biến áp
2.1 Khái niệm
Máy biến áp là máy có thể biến đổi điện áp xoay chiều.
Kí hiệu: như hình bên.
Phân loại:
- Máy tăng áp: máy làm tăng hiệu điện thế xoay chiều.
- Máy giảm áp: máy làm giảm hiệu điện thế xoay chiều.
Cấu tạo
Gồm 2 bộ phận chính:
- Lõi biến áp: một khung sắt non có pha silic giúp truyền toàn bộ từ thông từ cuộn dây này sang cuộn dây kia.
- Hai cuộn dây D_1,D_2 quấn trên 2 cạnh đối diện của khung, có ddienj trở nhỏ và hệ số tự cảm lớn, có số vòng dây lần lượt là N_1,N_2. Cuộn dây nối vào nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây được nối ra các cơ sơ tiêu thụ là cuộn thứ cấp .
2.2 Nguyên tắc hoạt động
Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng là U_1 vào đầu cuộn dây sơ cấp có N_1 vòng, tạo ra một dòng xoay chiều có giá trị hiệu dụng là I_1. Nhờ lõi biến áp mà từ thông ở mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp luôn bằng từ thông ở mỗi vòng dây của cuộn thứ cấp đều bằng Ф. Vì dòng điện xoay chiều nên tư thông do nó sinh ra cũng biên thiên điều hòa với cùng tần số. nên ở cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện một hiện điện thế thứ cấp có giá trị hiệu dụng là U_2 và có cường độ dòng điện có giá trị hiệu dụng là I_2.
2.3 Ứng dụng
Nấu chảy kim loại, hàn điện, dùng trong truyền tải điện năng. ở nhà máy phát điện cần sử dụng máy tăng áp đẻ tăn hiệu điện thế trước khi phát làm giảm hao phí trên đường dây, ở nơi tiêu thụ cần máy hạ áp để có hiệu điện thế phù hợp để sử dụng,…
2.4 Thực nghiệm chứng minh
\frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}Nếu máy biến áp lý tưởng ( không có hao phí điện năng P_1 = P_2): \frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}=\frac{I_1}{I_2}
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi về Truyền tải điện năng và máy biến áp đầy đủ chi tiết nhất. Nếu các bạn thấy hay và bổ ích, hãy chia sẻ cho bạn bè của mình để cùng nhau học thật giỏi nhá. Đừng quên để lại 1 like, 1 cmt để tạo động lực cho HocThatGioi và giúp HocThatGioi ngày càng phát triển hơn nhé! Chúc các bạn học thật tốt!
