BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (5 CÂU)

Câu 1: Em hãy nêu khái niệm của dòng điện xoay chiều và nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều?

Trả lời:

- Dòng điện xoay chiều là dòng điện khi nối hai đầu khung dây dẫn trên với điện trở thuần R tạo thành mạch kín, thì dòng điện trong khung dây dẫn biến thiên theo thời gian với tần số bằng tần số của suất điện động xoay chiều.

- Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều: đó là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện tử là làm cho từ thông qua khung dây dẫn biến thiên điều hoà theo thời gian.

Câu 2: Em hãy nêu khái niệm của suất điện động xoay chiều? Viết biểu thức tính suất điện động xoay chiều?

Trả lời:

Khái niệm: Suất điện động biến đổi theo thời gian theo định luật dạng cosin (hoặc sin) trong biểu thức bên dưới thì được gọi là suất điện động xoay chiều.

Biểu thức:

Trong đó: là suất điện động cực đại trong khung dây, là pha ban đầu của suất điện động.

Câu 3: Em hãy nêu khái niệm của dòng điện xoay chiều. Từ đó viết biểu thức của điện áp xoay chiều và dòng điện xoay chiều, giải thích các đại lượng?

Trả lời:

- Khái niệm: Dòng điện có cường độ biến thiên điều hoà với thời gian theo quy luật của hàm cosin (hoặc sin) như biểu thức (2) gọi là dòng điện xoay chiều.

- Biểu thức của điện áp xoay chiều: (V) (1)

- Biểu thức của dòng điện xoay chiều: (A) (2)

Trong đó:

+ u và i tương ứng là các giá trị điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời tại thời điểm t.

+ U₀ và I₀ tương ứng là giá trị cực đại của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều.

+ là tần số góc của dòng điện xoay chiều, có đơn vị là rad/s.

+ lần lượt là pha ban đầu của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều.

Câu 4: Máy phát điện xoay chiều hoạt động trên hiện tượng gì? Em hãy trình bày cấu tạo của máy phát điện xoay chiều?

Trả lời:

Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

Cấu tạo: có hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng. Một trong hai bộ phận chính được đặt cố dịnh, gọi là stato, phần còn lại quay quanh một trục, gọi là roto.

- Phần cảm là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu dùng để tạo ra từ trường.

- Phần ứng là các cuộn dây dẫn, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động.

Câu 5: Em hãy kể tên các ứng dụng của dòng điện xoay chiều trong đời sống?

Trả lời:

- Truyền tải điện năng đi xa, dẫn điện đến các nhà máy, xí nghiệp sản xuất, nơi tiêu thụ có sử dụng dòng điện xoay chiều.

- Các thiết bị như quạt điện, động cơ điện, đèn điện chuyển hoá năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác nhằm đáp ứng các như cầu sống, sinh hoạt, lao động,… của con người.

- Bên y học thì dòng điện xoay chiều dùng để vận hành các thiết bị y thế hoặc các máy hỗ trợ điều trị bệnh nhân.

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Máy phát điện xoay chiều 1 pha có roto là phần cảm gồm 10 cặp cực quay với tốc độ 360 vòng/phút. Tần số dòng điện do máy phát ra có giá trị bao nhiêu?

Trả lời:

Tần số dòng điện do máy phát ra có giá trị:

Câu 2: Để một máy phát điện xoay chiều roto có 8 cặp cực phát ra dòng điện tần số là 50Hz thì roto quay với vận tốc là bao nhiêu?

Trả lời:

Áp dụng công thức tính tần số của máy phát điện xoay chiều ta có:

vòng/phút.

Câu 3: Một máy phát điện xoay chiều một phan sản xuất ra suất điện động có biểu thức . Nếu roto quay 600 vòng/phút thì số cặp cực là bao nhiêu?

Trả lời:

Tần số của dòng điện là f = 50 Hz.

Số vòng mà roto quay được trong 1s là n = 600:60 = 10 vòng/s.

Số cặp cực của máy phát điện là .

Câu 4: Trong mạng điện xoay chiều ba pha hình sao có điện áp hiệu dụng giữa hai đầu một pha điện là 127V thì điện áp hiệu dụng giữa hai dây pha là bao nhiêu?

Trả lời:

Ta có, khi 3 pha mắc hình sao:

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm . Ở thời điểm t₁ điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là A. Còn ở thời điểm t₂ khi điện áp giữa hai đầu cuộn dây là 80V thì cường độ dòng điện qua nó là 0,6A. Tần số f của dòng điện xoay chiều bẳng bao nhiêu?

Trả lời:

Với mạch chỉ chứa cuộn dây thuần cảm, do có sự lệch pha giữa hiệu điện thế u và cường độ dòng điện i là nên ta cũng có biểu thức sau:

Dựa vào biểu thức trên, viết cho 2 thời điểm, ta được hệ 2 phương trình:

\

Câu 2: Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch có biểu thức

.

Ở thời điểm , cường độ dòng điện tức thời trong mạch có giá trị là bao nhiêu?

Trả lời:

Thay vào biểu thức của i ta có:

Ngoài ra, ngay sau thời điểm này, pha sẽ lớn hơn giảm nên i giảm.

Câu 3: Mắc một tải thuần trở 3 pha, đối xứng tam giác vào ba dây của mạng điện xoay chiều ba pha, toàn tải tiêu thụ công suát 600W. Nếu đứt một dây pha cấp điện, toàn tải tiêu thụ công suất là bao nhiêu?

Trả lời

Lúc đầu: nên

Về sau, khi đứt một dây pha cấp điện, mạch gồm (R nt R)//R nên tổng trở của mạch lúc này là và công suất sẽ là:

Câu 4: Người ta cần tải đi một công suất 200kW dưới hiệu điện thế 2kV. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau một ngày đêm chênh lệch nhau 600kWh. Em hãy tính hiệu suất của quá trình tải điện?

Trả lời:

Công suất hoa phí trong quá trình tải điện:

Hiệu suất của quá trình tải điện là:

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Một trạm phát điện, có hiệu điện thế 500V truyền đi một công suất P = 50kW trên một đường dây có điện trở tổng cộng là tới tải tiêu thụ.

a) Tính công suất hao phí trên đường dây, độ giảm thế, hiệu suất của sự truyền tải điện năng và hiệu điện thế tại nơi tiêu thụ.

b) Nếu trước khi đưa lên đường dây tải điện, người ta nối hai cực của máy phát điện với một máy biến thể lí tưởng có tỉ số các vòng dây của cuộn sơ cấp trên cuộn thứ cấp 0,1 để tăng áp. Hãy tính lại công suất hao phí trên đường dây, độ giảm thế, hiệu suất của sự truyền tải điện năng và hiệu điện thế tại nơi tiêu thụ.

Trả lời:

a) Khi chưa dùng máy tăng thế, hiệu điện thế đưa lên đường dây là 500V.

Công suất hao phí trên đường dây là:

Hiệu suất truyền tải:

Độ giảm thế trên đường dây:

Hiệu điện thế tại nơi tiêu thụ điện:

b) Khi dùng máy tăng thể với tỉ số số vòng dây theo đề ra , hiệu điện thế đưa lên đường dây được tăng lên 10 lần, tức là 5000V, tương tự ta có:

Công suất hao phí trên đường dây:

Hiệu suất truyền tải:

Độ giảm thế trên đường dây:

Hiệu điện thế tại nơi tiêu thụ điện:

Câu 2: Người ta cần truyền dòng xoay chiều một pha công suất 5MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhà máy 5km. Hiệu điện thế hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy tăng áp . Biết điện trở suất của dây tải điện là . Muốn độ giảm thế trên đường dây không vượt quá 1% U thì tiết diện S của dây dẫn tải điện phải thoả mãn điều kiện nào?

Trả lời:

Dòng xoay chiều một pha cần phải hai dây dẫn để truyền tải nên chiều dài tổng cộng của dây phải bằng hai lần khoảng cách :

Từ P = UI => dòng trên đường dây :

Theo bài thì :