Ngoài ứng dụng truyền tải điện năng máy biến áp còn có ứng dụng gì

Hiện nay, máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải, phân phối điện năng. Ngoài ra còn nhiều chức năng khác tuỳ thuộc mục đích sử dụng.

Máy biến áp

Máy biến áp là một thiết bị từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này (U1, I1, f) thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác (U2, I2, f), với tần số không thay đổi.

Cấu tạo máy biến áp

Lõi thép

• Lõi thép của máy biến áp được chế tạo bằng những vật liệu có độ dẫn từ cao vì nó được dùng để dẫn từ thông chính trong máy.
• Vật liệu chế tạo lõi thép là thép kỹ thuật điện (còn gọi là tôn silic).
• Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy trong lõi (dòng Fuco), người ta không làm thành khối liền mà dùng các lá thép có chiều dày từ 0,3mm – 0,5mm, có phủ cách điện ghép.
• Hình dạng khác nhau như hình chữ nhật, hình xuyến…

Lõi thép được chia làm hai phần:

• Trụ từ: là nơi để đặt dây quấn,
• Gông từ: là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.

Trụ từ và gông từ tạo thành mạch từ khép kín,

Dây quấn

• Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng (hoặc nhôm), tiết diện chữ nhật, hoặc tròn, phía ngoài có bọc cách điện.
• Dây quấn gồm nhiều vòng dây quấn quanh trụ từ. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn được cách điện với nhau và cách điện với lõi thép.

Máy biến áp thường có 2 hoặc nhiều dây quấn.

• Dây quấn nhận điện áp vào ⇒ sơ cấp.
• Dây quấn đưa điện áp ra ⇒ thứ cấp.

Ký hiệu dây quấn sơ cấp, thứ cấp:

Các đại lượng ứng với dây quấn sơ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 1: số vòng dây sơ cấp W1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện sơ cấp I1, công suất vào P1…

Các đại lượng ứng với dây quấn thứ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 2: số vòng dây thứ cấp W2, điện áp thứ cấp U2, dòng điện thứ cấp I2, công suất đưa ra P2 .

Thường trong các máy biến áp có một cuộn sơ cấp, nhưng có thể có một hay nhiều cuộn thứ cấp. Lúc này trong ký hiệu còn ghi thêm số cuộn. Ví dụ W21, W22; U21,.. ; I21, I22…

Các phần phụ khác

• Hệ thống làm mát: Nhiệt lượng sinh ra trong dây quấn và lõi thép của máy biến áp cần được thải ra môi trường xung quanh nhằm tránh hiện tượng tăng nhiệt độ làm hỏng máy.
• Làm mát khô: Làm mát bằng không khí, có loại không cưỡng bức và cưỡng bức.
• Làm mát ướt: Đặt lõi thép và dây quấn trong một thùng chứa dầu máy biến áp và hệ thống tản nhiệt (đối với các máy công suất lớn).
• Ngoài ra, còn có các sứ xuyên ra để đấu dây quấn ra ngoài, có bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơ le để bảo vệ máy, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm.

Nguyên ký làm việc của máy biến áp

Để nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy biến áp ta xét máy biến áp một pha hai dây quấn.

• Dây quấn sơ cấp có W1 vòng, dây quấn thứ cấp có W2 vòng.
• Cấp điện xoay chiều, điện áp U1 vào dây quấn sơ cấp, sẽ có dòng điện sơ cấp i1.
• Dây quấn thứ cấp nối với tải.

Dòng i1 sinh ra từ thông F biến thiên chạy trong lõi thép có chiều như hình vẽ (chiều của F theo quy tắc vặn nút chai), xuyên qua cả 2 dây quấn sơ cấp W1 và thứ cấp W2 và là từ thông chính của máy.

Dòng điện i1 biến thiên theo qui luật hàm sin ⇒ từ thông F biến thiên ⇒ theo định luật cảm ứng điện từ, ở các dây quấn có sức điện động cảm ứng.

• Dây quấn sơ cấp ⇒ sức điện động e1 Dây quấn thứ cấp ⇒ sức điện động e2.
• Từ thông F biến thiên theo qui luật hàm sin.

Các đại lượng định mức máy biến áp

Điện áp định mức

• Điện áp sơ cấp định mức U1đm (V,KV): là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp.
• Điện áp thứ cấp định mức U2đm (V,KV): là điện áp đo được giữa các cực của dây quấn thứ cấp khi dây quấn thứ cấp hở mạch (chưa đấu tải) và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức. Máy biến áp 1 pha: điện áp định mức là điện áp pha.

  Máy biến áp 3 pha: điện áp định mức là điện áp dây.

Dòng điện định mức

Dòng điện định mức sơ cấp I1đm (A) và thứ cấp I2đm (A) là dòng điện qui định cho mỗi dây quấn, ứng với công suất định mức và điện áp định mức.
Với máy 3 pha: dòng điện định mức là dòng điện dây.

Công suất định mức Sđm

• Máy 1 pha: Sđm = U2đm x I2đm = U1đm x I1đm.
• Máy 3 pha: Sđm = Căn 3 x U2đm x I2đm = Căn 3 x U1đm x I1đm.

Công dụng của máy biến áp

• Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện đi xa, và giảm điện áp ở cuối đường dây để cung cấp cho tải.
• Các máy biến áp công suất nhỏ, ổn áp, thiết bị sạc (230V sang DC 24, 12, 3V,…
• Ngoài ra máy biến áp còn được sử dụng trong các thiết bị lò nung (máy biến áp lò), trong hàn điện (máy biến áp hàn), biến áp khởi động động cơ, đo lường…

Các loại máy biến áp chính

Máy biến áp điện lực

Dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.

Máy biến áp chuyên dùng

Sử dụng ở lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn …

Máy biến áp tự ngẫu

Dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn.

Máy biến áp đo lường

Dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo tiêu chuẩn.

Máy biến áp thí nghiệm

Dùng để thí nghiệm điện áp cao.

Video giới thiệu máy biến áp

Kiến thức về truyền tải điện năng đi xa vô cùng quan trọng. Những kiến thức này được áp dụng rất nhiều vào trong đời sống. Bởi thế, các em học sinh không nên bỏ qua các bài tập truyền tải điện năng đi xa lớp 9 này. Đặc biệt hơn, với những học sinh giỏi môn vật lý, đây là kiến thức trọng tâm cần ôn tập. Nếu như bạn muốn tìm hiểu kỹ hơn nữa, cùng đọc tiếp bài viết của chúng tôi nhé. Những chia sẻ về bài học mà chúng tôi mang lại chắc chắn sẽ không làm bạn thất vọng.

Cách truyền điện năng đi xa

Lý do khiến nhiều người tò mò về truyền tải điện năng đi xa

Những đường dây tải điện Bắc Nam hẳn đã rất quen thuộc với nhiều người. Tại nước ta, hiệu điện thế của đường dây tải điện này là 500000V. Nếu là đường dây tải điện từ huyện cho đến xã, thì hiệu điện thế của chúng là 15000V. Đây đều được gọi là những đường dây cao thế. Nếu như mọi người ở gần đường dây này thì có thể gây nguy hiểm đến tính mạng. 

Lý do là bởi trong nhà, những dụng cụ điện chỉ tiếp xúc với dòng điện có hiệu điện thế là 220V mà thôi. Vậy, nhiều người thắc mắc tại sao phải xây dựng những đường dây cao thế như vậy? Chúng vừa nguy hiểm, lại tốn kém nhiều tiền bạc. Đó là lý do tại sao chúng ta cần nghiên cứu bài học truyền tải điện năng đi xa.

Sự hao phí điện năng ở trên dây tải điện

Khi ta truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn. Ta sẽ thấy được rằng có một phần điện năng hao phí. Lý do là bởi chúng xuất hiện hiện tượng tỏa nhiệt ở trên đường dây.

Điện năng hao phí trên dây dẫn điện có công thức gì?

Học về truyền tải điện năng đi xa, chúng có sự liên quan mật thiết đến công suất hao phí. Hao phí do tỏa nhiệt ở trên đường dây tải điện sẽ tỉ lệ nghịch với bình phương của hiệu điện thế, được đặt ở trên hai đầu đường dây.

Công thức truyền tải điện năng đi xa là: Phao phí =R.P^2/(U^2)

Dây điện sử dụng để truyền tải điện

Làm sao để giảm hao phí điện năng?

Muốn làm giảm hao phí điện năng ở trên đường dây tải điện gây ra bởi tỏa nhiệt. Ta có thể tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây lên. Đây là cách tốt nhất nên được áp dụng cực kỳ nhiều. Đó là lý do tại sao xuất hiện máy biến thế truyền tải điện năng đi xa.

Có thể thấy rằng đường dây tải điện Bắc Nam tại nước ta có hiệu điện thế lớn. Chúng lên đến 500000V. Thế nên, mọi người cần tuyệt đối tránh việc tiếp xúc với đường dây này. Chúng cực kỳ nguy hiểm và ảnh hưởng đến tính mạng của bạn.

Máy biến thế là gì?

Một trong những công cụ được rất nhiều người quan tâm là máy biến thế truyền tải điện năng đi xa. Máy biến thế hay còn có tên gọi khác là máy biến áp. Chúng là thiết bị điện có thể thực hiện truyền năng lượng, hoặc tín hiệu điện xoay chiều. Thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ, tín hiệu sẽ được truyền đến thông qua các mạch điện.

Máy biến áp bao gồm một cuộn dây sơ cấp. ngoài ra chúng có một hoặc nhiều cuộn dây thứ cấp. Các cuộn dây này đều được liên kết thông qua một trường điện từ. Khi ta đưa một dòng điện với điện áp xác định đi vào cuộn dây sơ cấp, ta sẽ thấy có một trường điện từ. Theo như định luật cảm ứng Faraday, trường điện từ này sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng tại các quận thứ cấp. Thế nên, ta cần bố trí mạch dẫn từ đi qua lõi của cuộn dây. Đây là cách để đảm bảo nhất sự truyền năng lượng hiệu quả. 

Tần số của vật dẫn

Vật dẫn từ sẽ phụ thuộc nhiều vào tần số làm việc của máy biến áp. Điều này có ảnh hưởng đến việc truyền tải điện năng đi xa.

• Ở tần số thấp như biến áp âm tần, biến áp điện lực, âm tần. Chúng ta cần dùng lá vật liệu từ mềm, và độ từ thẩm phải cao như permalloy, thép Silic… Mạch từ sẽ phải khép kín như các lõi ghép. Một số mẫu ghép phổ biến là hình chữ I, hình chữ U, hình chữ E.
• Ở tần số cao, sóng radio và vùng siêu âm sẽ phải dùng lõi ferit khép kín mạch từ. 

Truyền tải điện có khó không?

Bí quyết làm tốt bài tập truyền tải điện năng đi xa

Đối với những dạng bài tập truyền tải điện năng đi xa, để có thể làm đúng không phải là khó. Tuy nhiên, đối với những em học sinh không chuyên về vật lý, các em có thể thấy chúng dễ làm mình nản. Bởi thế, một số bí quyết sau đây có thể giúp các em học tốt, và làm chủ được môn vật lý này một cách dễ dàng hơn.

Luôn ghi nhớ nội dung của công thức: Ghi nhớ được công thức là một chuyện, các em phải hiểu và biết ứng dụng linh hoạt nữa. Việc nắm rõ từng đại lượng và các cách biến đổi công thức sẽ giúp các em làm bài nhanh hơn. Ngoài ra, nếu sợ mình bị lẫn lộn trong lúc làm bài. Cách tốt nhất là các em hãy ghi công thức ra và đối chiếu để có thể chắc chắn nhất.

Làm nhiều bài tập hơn: Không gì tốt bằng việc làm nhuần nhuyễn những dạng bài tập trên lớp. Đây là cách để các em in sâu công thức và cách giải vào đầu. Hơn thế nữa, nếu như đi thi mà gặp phải một dạng em đã học rồi, cách này sẽ giúp em tự tin hơn. Dù giỏi giang hay không, chắc chắn việc học hành chăm chỉ sẽ giúp các em nâng cao thành tích. Hãy làm theo để không hối hận về kết quả nhé.

Bài tập truyền tải điện năng đi xa

Dưới đây là những bài trắc nghiệm về truyền tải điện năng đi xa. Các em học sinh có thể tự làm, sau đó đối chiếu với kết quả mà chúng tôi cung cấp. Điều này sẽ giúp các em hiểu hơn những kiến thức mà mình đang học hỏi. Nếu có sai sót, hãy đọc kỹ để xem mình bị tính sai ở đâu các em nhé.

Bài 1: Để có thể truyền đi cùng một công suất điện. Khi đường dây tải điện dài gấp đôi, thì công suất hao phí bị tỏa ra bởi nhiệt sẽ ra sao?

A Tăng 2 lần

B Tăng 4 lần

C Giảm 2 lần

D Không tăng, không giảm giá trị

Bài 2: Ở trên cùng một đường dây dẫn được tải đi một công suất điện. Nếu như ta dùng dây dẫn có tiết diện tăng gấp đôi. Lúc này công suất hao phí gây ra bởi tỏa nhiệt sẽ như thế nào?

A Giảm 4 lần

B Tăng 4 lần

C Giảm 2 lần

D Tăng 2 lần

Bài 3: Ở trên cùng một đường dây dẫn được tải đi một công suất điện. Ta có hiệu điện thế được xác định. Nếu như sử dụng dây dẫn có đường kính tiết diện giảm một nửa. Khi này công suất hao phí gây ra bởi tỏa nhiệt sẽ thay đổi như thế nào?

A Giảm đi 4 lần

B Giảm đi 2 lần

C Tăng lên 4 lần

D Tăng lên 2 lần

Đáp án bài tập truyền tải điện năng

Bài 1: Đáp án A

Bài 2: Đáp án C

Bài 3: Đáp án A

Truyền tải điện năng đi xa là gì?

Trên đây là những thông tin chúng tôi mang đến cho bạn đọc về truyền tải điện năng đi xa. Chúng tôi tin rằng bài viết này đủ chất lượng và thú vị, để bạn tìm và học hỏi theo. Thời gian năm học lớp 9 sẽ trôi qua rất nhanh. Thế nên, các em hãy luôn trau dồi chủ động mỗi ngày nhé. Đừng quên tham khảo trên website của chúng tôi những bài viết mới lạ khác. Chúng tôi tin rằng những kiến thức mà mình mang đến sẽ không làm các em thất vọng. Có thể kể đến kiến thức về máy phát điện xoay chiều. Chúc các em luôn đạt được kết quả tốt trong học tập.

>>> Bên cạnh đó, mời bạn đọc cùng tìm hiểu những kiến thức mới