Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng điện tại các khu dân cư và các cơ sở sản xuất không ngừng

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng điện tại các khu dân cư và các cơ sở sản xuất không ngừng gia tăng, việc đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, các nhà máy sản xuất điện năng thường phải đặt ở những nơi cách xa khu dân cư để đảm bảo an toàn, bảo vệ môi trường và tận dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên. Thách thức lớn nhất trong quá trình này là làm thế nào để truyền tải điện năng đi xa một cách hiệu quả, giảm thiểu tối đa hao phí năng lượng do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây dẫn. Để giải quyết bài toán này, lưới điện quốc gia luôn sử dụng hệ thống đường dây tải điện kết hợp với các máy biến áp đặt ở các trạm trung chuyển.

Xét một mô hình truyền tải điện năng cụ thể: Điện năng được truyền từ một trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Ban đầu, điện áp hiệu dụng ở trạm phát được duy trì ổn định ở mức $10\text{kV}$ và công suất truyền đi có giá trị không đổi là $500\text{kW}$. Trong quá trình truyền tải, hệ số công suất của toàn mạch luôn đạt giá trị tối đa bằng 1. Đường dây tải điện có điện trở tổng cộng là $20\Omega$, đây là nguyên nhân chính gây ra hao phí năng lượng. Khi đến khu vực tiêu thụ, để đảm bảo an toàn mạng lưới điện dân dụng và phù hợp với các thiết bị sinh hoạt của hộ dân, người ta bắt buộc phải sử dụng một máy hạ áp lí tưởng nhằm chuyển đổi điện áp truyền tải về mức điện áp định mức tiêu chuẩn.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Thông hiểu

Để giảm điện năng hao phí trên đường dây tải điện trong thực tế, biện pháp nào sau đây là tối ưu nhất và được sử dụng phổ biến nhất?

A. Giảm điện trở của dây dẫn bằng cách tăng tiết diện dây dẫn.

B. Sử dụng dây dẫn bằng vật liệu siêu dẫn để loại bỏ hoàn toàn điện trở.

C. Tăng điện áp ở trạm phát điện bằng máy tăng áp trước khi truyền tải.

D. Giảm công suất truyền đi từ trạm phát điện.

Đáp án đúng là: C

Xem lời giải

Câu hỏi:978518

Phương pháp giải

Vận dụng kiến thức về nguyên tắc truyền tải điện năng đi xa.

Giải chi tiết

Công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp truyền tải. Việc tăng điện áp trước khi truyền tải bằng máy biến áp là cách tối ưu và kinh tế nhất để giảm hao phí vì không tốn kém chi phí thay đổi vật liệu hay kích thước đường dây tải điện lớn.

Đáp án cần chọn là: C

Câu hỏi số 2:

Vận dụng

Điền số thích hợp vào chỗ trống:

Với điện áp ban đầu ở trạm phát là $10\text{~kV}$, công suất hao phí trên đường dây tải điện là ________ $\text{kW}$.

Đáp án:

Đáp án đúng là: 50

Xem lời giải

Câu hỏi:978519

Phương pháp giải

Sử dụng công thức tính công suất hao phí: $\Delta P = R\dfrac{P^{2}}{{(U\cos\varphi)}^{2}}$

Giải chi tiết

Đổi các đơn vị về chuẩn:

$U = 10\text{kV} = 10000\text{V}$

$P = 500\text{kW} = 5.10^{5}\text{W}$

$\cos\varphi = 1$

Thay vào công thức ta được:

$\Delta P = 20 \cdot \dfrac{{(5 \cdot 10^{5})}^{2}}{10000^{2}} = 20 \cdot \dfrac{25.10^{10}}{10^{8}} = 20.2500 = 50000\text{W} = 50\text{kW}$

Đáp án cần điền là: 50

Câu hỏi số 3:

Thông hiểu

Các nhận định sau đây là đúng hay sai khi nói về quá trình truyền tải điện năng và máy biến áp trong hệ thống trên?

	Đúng	Sai
a) Máy biến áp có khả năng làm thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều để giúp giảm hao phí.
b) Nếu sử dụng máy biến áp để tăng điện áp truyền tải lên gấp 3 lần thì công suất hao phí sẽ giảm đi 9 lần.
c) Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp đặt tại nơi tiêu thụ dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
d) Máy hạ áp ở nơi tiêu thụ có số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp.

Đáp án đúng là: S; Đ; Đ; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:978520

Phương pháp giải

Áp dụng lý thuyết về đặc điểm, nguyên tắc hoạt động của máy biến áp và sự phụ thuộc của công suất hao phí vào điện áp.

Giải chi tiết

a. Sai vì máy biến áp không làm thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều.

b. Đúng vì theo công thức, công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp nên $U$ tăng 3 lần thì $\Delta P$ giảm $3^{2} = 9$ lần.

c. Đúng vì mọi máy biến áp đều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

d. Đúng vì với máy hạ áp điện áp đầu ra nhỏ hơn điện áp đầu vào nên số vòng dây cuộn thứ cấp phải nhỏ hơn số vòng dây cuộn sơ cấp.

Đáp án cần chọn là: S; Đ; Đ; Đ

Câu hỏi số 4:

Vận dụng

Hiệu suất truyền tải điện năng lúc đầu (khi điện áp trạm phát là $10\text{kV}$) là bao nhiêu?

A. $80\%$

B. $90\%$

C. $95\%$

D. $85\%$

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:978521

Phương pháp giải

Áp dụng công thức tính hiệu suất truyền tải: $H = \dfrac{P - \Delta P}{P} \cdot 100\%$

Giải chi tiết

Từ kết quả tính ở câu 2 ta có công suất hao phí là $\Delta P = 50\text{kW}$.

Công suất truyền đi là $P = 500\text{kW}$.

Hiệu suất truyền tải là:

$H = \dfrac{500 - 50}{500} \cdot 100\% = \dfrac{450}{500} \cdot 100\% = 90\%$

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Người ta muốn nâng hiệu suất truyền tải điện năng lên đến $98\%$. Cần phải sử dụng máy tăng áp để đẩy điện áp tại trạm phát lên thành bao nhiêu? (Coi công suất truyền đi và hệ số công suất không đổi).

A. $20\text{kV}$.

B. $50\text{kV}$.

C. $22,36\text{kV}$.

D. $31,62\text{kV}$.

Đáp án đúng là: C

Xem lời giải

Câu hỏi:978522

Phương pháp giải

Tính công suất hao phí lúc sau $\Delta P_{2}$ dựa vào hiệu suất $H_{2}$ sau đó lập tỉ số so sánh sự thay đổi của hao phí theo điện áp.

Giải chi tiết

Khi hiệu suất là $98\%$ thì công suất hao phí lúc này là:

$\Delta P_{2} = (100\% - 98\%) \cdot P = 0,02.500 = 10\text{kW}$.

Ta thấy công suất hao phí đã giảm đi số lần là:

$\dfrac{\Delta P_{1}}{\Delta P_{2}} = \dfrac{50}{10} = 5$ lần.

Vì công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp nên $\Delta P$ giảm 5 lần thì $U$ phải tăng $\sqrt{5}$ lần.

Điện áp lúc sau cần truyền tải là:

$U_{2} = U_{1}\sqrt{5} = 10\sqrt{5}\text{kV}$.

Đáp án cần chọn là: C

Câu hỏi số 6:

Vận dụng

Điền số thích hợp vào chỗ trống:

Quay lại với trường hợp ban đầu (điện áp truyền đi là $10\text{kV}$). Để cung cấp điện áp hiệu dụng định mức là $225\text{V}$ cho các hộ dân, người ta dùng máy hạ áp đặt tại nơi tiêu thụ. Bỏ qua mọi hao phí trong máy hạ áp, tỉ số giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và số vòng dây cuộn thứ cấp của máy hạ áp này phải bằng ________.

Đáp án:

Đáp án đúng là: 40

Xem lời giải

Câu hỏi:978523

Phương pháp giải

Tìm độ sụt áp trên đường dây để suy ra điện áp thực tế đưa vào cuộn sơ cấp của máy biến áp tại nơi tiêu thụ sau đó dùng công thức máy biến áp lí tưởng $\dfrac{U_{1}}{U_{2}} = \dfrac{N_{1}}{N_{2}}$.

Giải chi tiết

Lúc đầu công suất truyền đi $P = 500000\text{W}$ và điện áp $U = 10000\text{V}$.

Cường độ dòng điện trên đường dây là:

$I = \dfrac{P}{U} = \dfrac{500000}{10000} = 50\text{A}$.

Độ sụt áp trên đường dây truyền tải là:

$\Delta U = I.R = 50.20 = 1000\text{V}$.

Điện áp thực tế đưa vào cuộn sơ cấp của máy hạ áp tại nơi tiêu thụ là:

$U_{tt} = U - \Delta U = 10000 - 1000 = 9000\text{V}$.

Điện áp lấy ra ở cuộn thứ cấp để sử dụng là $U_{ra} = 225\text{V}$.

Tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp ($N_{1}$) và cuộn thứ cấp ($N_{2}$) của máy hạ áp là:

$\dfrac{N_{1}}{N_{2}} = \dfrac{U_{tt}}{U_{ra}} = \dfrac{9000}{225} = 40$

Đáp án cần điền là: 40

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.