Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện

Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ.

Máy biến áp có thể chuyển đổi hiệu điện thế (điện áp) đúng với giá trị mong muốn, ví dụ từ đường dây trung thế 10 kV sang mức hạ thế 220 V hay 400 V dùng trong sinh hoạt dân cư. Tại các nhà máy phát điện, máy biến áp thường chuyển hiệu điện thế mức trung thế từ máy phát điện (10 kV đến 50 kV) sang mức cao thế (110 kV đến 500 kV hay cao hơn) trước khi truyền tải lên đường dây điện cao thế. Trong truyền tải điện năng với khoảng cách xa, hiệu điện thế càng cao thì hao hụt càng ít.

Ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp trong nhà, hay các cục biến thế, cục sạc,... dùng cho các thiết bị điện với hiệu điện thế nhỏ (230 V sang 24 V, 12 V, 3 V,...).

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

Câu hỏi số 1:

Thông hiểu

Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện với điện áp truyền đi là 20 kV. Nếu không sử dụng máy biến thế, công suất hao phí trên đường dây truyền tải là 8 kW. Nếu trước khi truyền tải, điện áp được nâng lên 100 kV bằng một máy biến áp lí tưởng thì công suất hao phí trên đường dây lúc này là bao nhiêu? (Coi công suất truyền đi và hệ số công suất không đổi).

A. 1,6 kW.

B. 0,32 kW.

C. 40 kW.

D. 0,16 kW.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:980116

Phương pháp giải

Công suất hao phí trên đường dây truyền tải tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp truyền đi: $\Delta P = \dfrac{P^{2}R}{{(U\cos\varphi)}^{2}}$.

Giải chi tiết

Khi điện áp truyền đi tăng từ $U_{1} = 20\text{kV}$ lên $U_{2} = 100\text{kV}$, tức là điện áp tăng lên 5 lần ($U_{2}/U_{1} = 5$).

Do hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp, công suất hao phí sẽ giảm đi $5^{2} = 25$ lần.

Công suất hao phí lúc sau là: $\Delta P_{2} = \dfrac{\Delta P_{1}}{25} = \dfrac{8}{25} = 0,32\text{kW}$.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 2:

Vận dụng

Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có $N_{1} = 1000$ vòng, cuộn thứ cấp có $N_{2} = 3000$ vòng. Điện áp hiệu dụng đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp là $U_{1} = 130\text{V}$ và điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp khi để hở là $U_{2} = 360\text{V}$. Tỷ số giữa điện trở thuần và cảm kháng của cuộn sơ cấp là

A. 0,42.

B. 0,55.

C. 0,33.

D. 0,25.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:980117

Phương pháp giải

+ Máy biến áp có cuộn sơ cấp không lí tưởng (có điện trở thuần $r$). Suất điện động cảm ứng trong cuộn sơ cấp là $E_{1}$. Tỉ số điện áp hai đầu cuộn thứ cấp (để hở) và suất điện động cuộn sơ cấp là $\dfrac{U_{2}}{E_{1}} = \dfrac{N_{2}}{N_{1}}$.

+ Điện áp hai đầu cuộn sơ cấp được tính theo công thức: $U_{1}^{2} = U_{r}^{2} + E_{1}^{2}$.

Giải chi tiết

Suất điện động cảm ứng ở cuộn sơ cấp là:

$E_{1} = U_{2}\dfrac{N_{1}}{N_{2}} = 360 \cdot \dfrac{1000}{3000} = 120\text{V}$.

Điện áp hiệu dụng trên điện trở thuần của cuộn sơ cấp:

$U_{r} = \sqrt{U_{1}^{2} - E_{1}^{2}} = \sqrt{130^{2} - 120^{2}} = 50\text{V}$.

Tỉ số giữa điện trở thuần và cảm kháng của cuộn sơ cấp bằng tỉ số giữa các điện áp tương ứng:

$\dfrac{r}{Z_{L}} = \dfrac{U_{r}}{E_{1}} = \dfrac{50}{120} = \dfrac{5}{12} \approx 0,42$.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 3:

Vận dụng

Một học sinh quấn một máy biến áp với dự định số vòng dây của cuộn sơ cấp gấp bốn lần số vòng dây của cuộn thứ cấp. Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu một số vòng dây. Muốn xác định số vòng dây thiếu, học sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kế xác định tỉ số điện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp. Lúc đầu tỉ số điện áp bằng 0,21. Sau khi quấn thêm vào cuộn thứ cấp 30 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng 0,24. Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp. Để được máy biến áp đúng như dự định, học sinh này phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp

A. 20 vòng dây.

B. 10 vòng dây.

C. 15 vòng dây.

D. 25 vòng dây.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:980118

Phương pháp giải

Sử dụng công thức máy biến áp lí tưởng: $\dfrac{U_{2}}{U_{1}} = \dfrac{N_{2}}{N_{1}}$.

Giải chi tiết

Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp là $N_{1}$, số vòng dây cuộn thứ cấp ban đầu là $N_{2\text{bd}}$.

Lúc đầu: $\dfrac{N_{2\text{bd}}}{N_{1}} = 0,21$ (1).

Sau khi quấn thêm 30 vòng: $\dfrac{N_{2\text{bd}} + 30}{N_{1}} = 0,24$ (2).

Từ (1) và (2) suy ra: $\left. \dfrac{30}{N_{1}} = 0,24 - 0,21 = 0,03\Rightarrow N_{1} = 1000\text{vòng} \right.$.

Số vòng dây cuộn thứ cấp lúc đầu là: $N_{2\text{bd}} = 0,21 \cdot 1000 = 210\text{~vòng}$.

Sau khi quấn thêm 30 vòng, số vòng dây cuộn thứ cấp hiện tại là $210 + 30 = 240\text{vòng}$.

Theo dự định, tỉ số $\left. \dfrac{N_{1}}{N_{2}} = 4\Rightarrow N_{2\text{du~dinh~}} = \dfrac{N_{1}}{4} = \dfrac{1000}{4} = 250\text{vòng} \right.$.

Số vòng dây cần quấn thêm là: $250 - 240 = 10\text{vòng}$.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 4:

Thông hiểu

Dựa vào đoạn thông tin đọc hiểu và các kiến thức vật lí về máy biến áp, các phát biểu sau đây là đúng hay sai?

	Đúng	Sai
a) Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi cả điện áp xoay chiều và điện áp không đổi (một chiều).
b) Trong truyền tải điện năng đi xa, việc sử dụng máy biến áp để tăng điện áp truyền tải nhằm mục đích chính là giảm hao phí điện năng tỏa nhiệt trên đường dây.
c) Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, trong đó tần số của dòng điện ở cuộn thứ cấp luôn lớn hơn tần số dòng điện ở cuộn sơ cấp.
d) Các cục sạc điện thoại di động thông thường tích hợp một máy biến áp hạ áp để biến đổi điện áp lưới điện quốc gia (220V) xuống mức vài vôn phù hợp với thiết bị.

Đáp án đúng là: S; Đ; S; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:980119

Phương pháp giải

Đọc kỹ đoạn thông tin kết hợp với lý thuyết sách giáo khoa về máy biến áp.

Giải chi tiết

Ý a) Sai. Máy biến áp chỉ hoạt động với dòng điện xoay chiều do nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ (từ thông qua cuộn dây phải biến thiên liên tục).

Ý b) Đúng. Văn bản nêu rõ "hiệu điện thế càng cao thì hao hụt càng ít". Tăng áp giúp giảm cường độ dòng điện truyền đi, từ đó làm giảm mạnh công suất hao phí $\Delta P = I^{2}R$.

Ý c) Sai. Máy biến áp lí tưởng làm thay đổi điện áp nhưng luôn giữ nguyên tần số của dòng điện xoay chiều.

Ý d) Đúng. Phát biểu này hoàn toàn phù hợp với thông tin đoạn cuối "các cục biến thế, cục sạc... dùng cho các thiết bị điện với hiệu điện thế nhỏ (230 V sang 24 V, 12 V, 3 V,...)".

Đáp án cần chọn là: S; Đ; S; Đ

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Một máy biến áp hạ áp lí tưởng được dùng để biến đổi điện áp xoay chiều từ lưới điện 220 V xuống còn 22 V. Cuộn sơ cấp của máy biến áp có 2000 vòng. Mạch thứ cấp được nối với một tải tiêu thụ hoạt động ổn định với công suất 110 W và có hệ số công suất bằng 1. Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy trong cuộn sơ cấp là bao nhiêu? (Học sinh điền kết quả theo đơn vị Ampe)

Đáp án:

Đáp án đúng là: 0,5

Xem lời giải

Câu hỏi:980120

Phương pháp giải

Với máy biến áp lí tưởng (hiệu suất 100%), công suất ở mạch sơ cấp bằng công suất ở mạch thứ cấp: $P_{1} = P_{2}$.

Sử dụng công thức tính công suất điện xoay chiều $P_{1} = U_{1}I_{1}\cos\varphi_{1}$ (với máy biến áp lí tưởng coi $\cos\varphi_{1} = 1$).

Giải chi tiết

Do máy biến áp lí tưởng nên công suất cuộn sơ cấp nhận vào bằng công suất cuộn thứ cấp tiêu thụ:

$P_{1} = P_{2} = 110\text{W}$.

Ta có: $\left. P_{1} = U_{1}I_{1}\Rightarrow 110 = 220 \cdot I_{1} \right.$

$\left. \Rightarrow I_{1} = \dfrac{110}{220} = 0,5\text{A} \right.$.

Đáp án cần điền là: 0,5

Câu hỏi số 6:

Vận dụng

Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số số vòng dây của cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp là $\dfrac{N_{2}}{N_{1}} = 5$. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng $U_{1} = 200\text{V}$. Cuộn thứ cấp được nối với một đường dây truyền tải điện có tổng điện trở $R = 10\Omega$ để cung cấp điện cho một xưởng sản xuất. Biết xưởng sản xuất tiêu thụ công suất điện 9000 W với hệ số công suất bằng 1. Điện áp hiệu dụng tại hai đầu xưởng sản xuất có giá trị là bao nhiêu?

A. 900 V.

B. 850 V.

C. 1000 V.

D. 950 V.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:980121

Phương pháp giải

Tính điện áp ở cuộn thứ cấp: $U_{2} = U_{1} \cdot \dfrac{N_{2}}{N_{1}}$.

Lập phương trình sụt áp trên đường dây: $U_{2} = U_{tai} + \Delta U = U_{tai} + I_{2}R$.

Sử dụng công thức cường độ dòng điện: $I_{2} = \dfrac{P_{tai}}{U_{tai}}$.

Giải chi tiết

Điện áp hai đầu cuộn thứ cấp (nơi phát đi lên đường dây):

$U_{2} = 200 \cdot 5 = 1000\text{V}$.

Cường độ dòng điện trên đường dây thứ cấp:

$I_{2} = \dfrac{P_{tai}}{U_{tai}} = \dfrac{9000}{U_{tai}}$.

Ta có phương trình cân bằng điện áp trên mạch thứ cấp (do hệ số công suất bằng 1, các điện áp đồng pha):

$\left. U_{2} = U_{tai} + I_{2}R\Rightarrow 1000 = U_{tai} + \dfrac{9000}{U_{tai}} \cdot 10 \right.$

$\left. \Rightarrow U_{tai}^{2} - 1000U_{tai} + 90000 = 0 \right.$.

Giải phương trình bậc hai này ta thu được hai nghiệm: $U_{tai} = 900\text{V}$ và $U_{tai} = 100\text{V}$.

Trong thực tế truyền tải điện năng, để đạt hiệu suất cao hệ thống luôn vận hành ở điện áp lớn nên giá trị $U_{tai} = 900\text{V}$ được chọn (nghiệm $100\text{~V}$ gây hao phí rất lớn nên bị loại).

Đáp án cần chọn là: A

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.