Tại sao máy biến áp luôn được sử dụng trong quá trình truyền tải điện năng đi xa

Với tỷ số tương ứng giữa số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp chúng ta sẽ có tỷ lệ tương ứng giữa điện áp sơ cấp và thứ cấp.

Mô hình máy biến thếMBA có những bộ phận chính gồm : Lõi thép ( mạch từ ), dây cuộn và vỏ máy .Lõi thép của máy biến thế thường là những lá thép kỹ thuật điện ( tôn silic ) có tính năng dẫn từ thông đồng thời làm khung để đặt dây cuốn. Đối với những loại biến áp dùng trong nghành thông tin, tần số cao thường được cấu trúc bởi những lá thép permalloy ghép lại .

Dây quấn của máy biến thế làm nhiệm vụ truyền dẫn năng lượng và thường được làm bằng đồng hoặc nhôm. Với biến áp quấn bằng dây đồng thì sẽ dẫn điện tốt hơn, tránh được ôxi hoá, tăng tuổi thọ của biến áp.

Vỏ máy biến thế thường được làm bằng nhựa hoặc sắt, thép, … tuỳ vào phong cách thiết kế của từng loại biến áp. Nhiệt lượng sinh ra trong quy trình hoạt động giải trí của máy biến áp sẽ làm những cuộn dây và lõi thép nóng lên hoàn toàn có thể gây hư hỏng hoặc giảm hiệu suất thao tác của máy. Nhưng mạng lưới hệ thống làm mát bằng dầu hoặc không khí được phong cách thiết kế trong mỗi máy biến thế sẽ giảm thiểu tối đa yếu tố này .Ngoài ra còn có sứ cách điện, rơ le bảo vệ máy, bộ kiểm soát và điều chỉnh điện áp, …PAGEPAGE 10CHUYÊN ĐỀ : SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA – MÁY BIẾN ÁPVẬT LÍ 12 ( 1 tiết )Người triển khai : Lê Thị Thía – Tổ toán lý, Trường trung học phổ thông Nguyên Bình .I. Xác định yếu tố cần xử lý của chuyên đềNgười ta sử dụng điện năng ở khắp mọi nơi, nhưng chỉ sản xuất điện năng trên quy mô lớn, ở một vài khu vực. Điện năng phải được tiêu thụ ngay khi sản xuất ra. Vì vậy luôn luôn có nhu yếu truyển tải điện năng với số lượng lớn, đi xa tới hàng trăm, hàng nghìn kilômet. Điện trở trên dây là R, một phần điện năng biến thành nhiệt năng tỏa vào khí quyển. Vậy làm thế nào để giảm hiệu suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây ?II. Nội dung kiến thức và kỹ năng cần thiết kế xây dựng trong chuyên đề1. Bài toán truyền tải điện năng đi xa- Công suất phát từ nhà máy sản xuất : Pphát = UphátI trong đó I là cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây .- Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây :® Muốn giảm Php ta có 2 cáchCách 1 : Giảm R bằng cách tăng tiết diện S ( tốn kém, không khả thi, ít được sử dụng )Cách 2 : Tăng Uphát trước khi truyền tải bằng cách sử dụng máy biến áp .2. Máy biến ápa. Định nghĩa : Là những thiết bị có năng lực đổi khác điện áp ( xoay chiều ) mà không tác động ảnh hưởng đến tần số của dòng điện .b. Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp :* Cấu tạo : ( Sgk )U1U2D2D1* Nguyên tắc hoạt động giải trí- Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn .- Gọi từ thông này là : F = F0coswt- Từ trải qua cuộn sơ cấp và thứ cấp :F1 = N1F0coswtF2 = N2F0coswt- Trong cuộn thứ cấp Open suất điện động cảm ứng e2 :Vậy : nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp dựa vào hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ .3, Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp* Công thức biến hóa điện áp : > 1 : máy tăng áp ; < 1 : máy hạ áp .* Công thức đổi khác cường độ dòng điện .* Công thức tổng quát :Phương pháp sử dụng trong quy trình tổ chức triển khai dạy học. Dạy học theo hướng hoạt động giải trí nhóm và sử dụng giải pháp điều tra và nghiên cứu tài liệu ( SGKVL12 )nhằm mục đích tu dưỡng được nhiều năng lượng thành phần của năng lượng chuyên biệt môn Vật líIII. Mục tiêu dạy học1. Kiến thức- Giải thích được vì sao có sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện .- Viết được biểu thức của điện năng hao phí trên đường dây tải điện, từ đó suy ra những giải pháp giảm điện năng hao phí trên đường dây tải điện, trong đó tăng áp là giải pháp triệt để và hiệu suất cao nhất .- Nêu được hiệu suất hao phí trên đường dây tải điện tỉ lệ nghịch với bình phương của điện áp hiệu dụng đặt vào hai đầu dây dẫn .- Phát biểu được định nghĩa, nêu được cấu trúc và nguyên tắc thao tác của máy biến áp .- Nêu được điện áp hiệu dụng ở hai đầu những cuộn dây máy biến áp tỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn .- Nêu được một số ít ứng dụng của máy biến áp .2. Kĩ năng- Lập được công thức tính hiệu suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện :- Giải thích được nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp- Vận dụng được công thức .- Vận dụng giải được bài tập trong SGK3. Thái độ+ Hứng thú học tập, tích cực dữ thế chủ động sở hữu kiến thức và kỹ năng+ Có niềm tin học tập hợp tác4. Định hướng những năng lượng hình thành+ Năng lực sử dụng kiến thức và kỹ năng .+ Năng lực giải pháp .+ Năng lực trao đổi thông tin- Bảng diễn đạt những năng lượng hoàn toàn có thể tăng trưởng trong chủ đềNhóm năng lựcNăng lực thành phầnMô tả mức độ triển khai trong chủ đềNăng lực sử dụng kiến thức và kỹ năng vật líK1 : Trình bày được kỹ năng và kiến thức về những hiện tượng kỳ lạ, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, những phép đo, những hằng số vật lí - Nêu được những cách giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện .- Nêu được định nghĩa, cấu trúc và nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp- Biết được vị trí lắp ráp máy biến áp trên đường dây tải điệnK2 : Trình bày được mối quan hệ giữa những kỹ năng và kiến thức vật lí - Viết được biểu thức của Php- Viết được biểu thức của máy biến áp liên hệ giữa U1, N1 và U2, N2 và I1, I2K3 : Sử dụng được kiến thức và kỹ năng vật lí để thực thi những trách nhiệm học tập - Giải được bài tập về máy biến áp- Giải được bài tập về hiệu suất hao phí trên đường dây tải điệnK4 : Vận dụng ( lý giải, Dự kiến, đo lường và thống kê, đề ra giải pháp, nhìn nhận giải pháp … ) kỹ năng và kiến thức vật lí vào những trường hợp thực tiễn - Giải thích được sơ đồ truyền tải điện năng .- Ứng dụng máy biến áp để hàn điện, nấu chảy sắt kẽm kim loại ... Năng lực về giải phápP1 : Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí - Để giảm điện năng hao phí trong quy trình truyền tải điện năng cần dùng thiết bị nào ?+ Thiết bị đó có cấu trúc và nguyên tắc hoạt động giải trí như thế nào ? P2 : Thu thập, nhìn nhận, lựa chọn và xử lí thông tin từ những nguồn khác nhau để xử lý yếu tố trong học tập vật lí - Thu thập, nhìn nhận, lựa chọn, xử lí thông tin trải qua SGK, sách tìm hiểu thêm, báo chí truyền thông, những thông tin khoa học trong đời sống ... về những yếu tố tương quan truyền tải điện năng, máy biến áp. P3 : Vận dụng sự tương tự như và những quy mô để kiến thiết xây dựng kỹ năng và kiến thức vật líVận dụng quy mô máy Biến áp trong thí nghiệm để điều tra và nghiên cứu giải pháp truyền tải điện năng đi xaP4 : Lựa chọn và sử dụng những công cụ toán học tương thích trong học tập vật lí. Tích hợp với môn toán để tìm tỉ lệ đối sánh tương quan giữa U1, N1 và U2, N2 và I1, I2. P5 : Đề xuất được giả thuyết ; suy ra những hệ quả hoàn toàn có thể kiểm tra được. Để xuất được giải pháp về tăng và giảm điện ápNăng lực trao đổi thông tinX1 : trao đổi kỹ năng và kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn từ vật lí và những cách diễn đạt đặc trưng của vật lí HS trao đổi kiến thức và kỹ năng bằng ngôn từ vật líX2 : Phân biệt được những diễn đạt những hiện tượng kỳ lạ tự nhiên bằng ngôn từ đời sống và ngôn từ vật lí ( chuyên ngành ) Sử dụng những kỹ năng và kiến thức vật lí như cuộn sơ cấp, thứ cấpX3 : lựa chọn, nhìn nhận được những nguồn thông tin khác nhau, So sánh, nhận xét tác dụng nhóm mình với nhóm khác và Kết luận nêu ở SGKX4 : diễn đạt được cấu trúc và nguyên tắc hoạt động giải trí của những thiết bị kĩ thuật, công nghệMô tả được cấu trúc, nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến ápX5 : Ghi lại được những hiệu quả từ những hoạt động giải trí học tập vật lí của mình ( nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, thao tác nhóm … ) Ghi chép được nội dung hoạt động giải trí nhómBiểu diễn tác dụng thí nghiệm dưới dạng bảng biểuX6 : trình diễn những tác dụng từ những hoạt động giải trí học tập vật lí của mình ( nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, thao tác nhóm … ) một cách phù hợpGiải thích được số liệu, tác dụng đo đượcTrình bày được tác dụng hoạt động giải trí nhóm dưới dạng mạng lưới hệ thống văn bản, báo cáo giải trình thí nghiệm X7 : tranh luận được tác dụng việc làm của mình và những yếu tố tương quan dưới góc nhìn vật lí Thảo luận đúng trọng tâm và đúng ngôn từ vật lí để trao đổi thông tin với nhómX8 : tham gia hoạt động giải trí nhóm trong học tập vật líPhân công việc làm trong nhóm hợp lý để đạt hiệu suất cao cao nhấtNăng lực cá thểC1 : Xác định được trình độ hiện có về kỹ năng và kiến thức, kĩ năng, thái độ của cá thể trong học tập vật líHS xác lập được kỹ năng và kiến thức đã có về P, Php, R ; dòng điện cảm ứngC2 : Lập kế hoạch và triển khai được kế hoạch, kiểm soát và điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm mục đích nâng cao trình độ bản thân. Lập kế hoạch và nỗ lực thực thi kế hoạchC3 : chỉ ra được vai trò ( thời cơ ) và hạn chế của những quan điểm vật lí trong những trường hợp đơn cử trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí Chỉ ra được vai trò của truyền tải điện năng và những hạn chế trong những giải pháp nêu raC4 : so sánh và nhìn nhận được - dưới góc nhìn vật lí - những giải pháp kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế tài chính, xã hội và thiên nhiên và môi trường So sánh, nhìn nhận được những giải pháp khác nhau trong việc thiết kế xây dựng giải pháp truyền tải điện năng đi xaC5 : sử dụng được kiến thức và kỹ năng vật lí để nhìn nhận và cảnh báo nhắc nhở mức độ bảo đảm an toàn của thí nghiệm, của những yếu tố trong đời sống và của những công nghệ tiên tiến văn minh Cảnh báo được nguy hại trên những dây cao thế và trạm Biến thế, đặc biệt quan trọng là khi có sét, mưa giôngC6 : nhận ra được ảnh hưởng tác động vật lí lên những mối quan hệ xã hội và lịch sử dân tộc. Biết được tầm quan trọng của truyền tải điện năng và máy biến áp đến đời sống kinh tế tài chính xã hội hiện nayIV. Tiến trình dạy học : Truyền tải điện năng đi xa máy biến ápHoạt động 1 : Tìm hiểu truyền tải điện năng đi xa : ( 10 phút )TTHoạt độngNội dung1Chuyển giao trách nhiệm - Đọc sách giáo khoa phần I ( trang 86 ) vấn đáp những câu hỏi :+ Công thức tính hiệu suất của máy phát điện ?+ Công thức tính hiệu suất hao phí trên đường dây truyền tải điện năng ?+ Nêu những cách làm giảm điện năng hao phí trên đường dây tải điện ? 2T hực hiện nhiệm vụHọc sinh thao tác và luận bàn nhóm để vấn đáp những câu hỏiHS trình diễn hiệu quả hoạt động giải trí của nhóm3Báo cáo, bàn luận - Giáo viên tổ chức triển khai cho học viên những nhóm báo cáo giải trình bàn luận về tác dụng thu được- Thảo luận từng câu hỏi trước lớp- Một nhóm cử đại diện thay mặt báo cáo giải trình trước lớp- Các nhóm khác lắng nghe, đưa ra quan điểm tranh luận- Giáo viên xác nhận quan điểm đứng từng câu hỏi4Kết luận nhận định-GV Nhận xét hiệu quả thao tác của học viên- HS ghi nhận kỹ năng và kiến thức

+Công suất phát từ nhà máy:Pphát = UphátI

+ Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây :+ Các cách giảm Php :Cách 1 : Giảm R bằng cách tăng tiết diện S ( tốn kém, không khả thi, ít được sử dụng )Cách 2 : Tăng Uphát trước khi truyền tải bằng cách sử dụng máy biến áp. Hoạt động 2 : Tìm hiểu máy biến áp ( 20 phút ) :TTHoạt độngNội dung1Chuyển giao trách nhiệm – HS đọc SGK phần II ( trang 87,88,89 ), quan sát bảng khảo sát đặc tính của máy biến áp ( trang 88 ) và quan sát những quy mô của máy biến áp để vấn đáp những câu hỏi sau :+ Nêu định nghĩa, cấu trúc, nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp ?+ Công thức đổi khác điện áp ? Thế nào là máy tăng áp, máy hạ áp ?+ Công thức đổi khác dòng điện ? 2T hực hiện nhiệm vụHS triển khai trách nhiệm theo nhómHoạt động nhóm luận bàn vấn đáp những câu hỏi 3B áo cáo, đàm đạo – Giáo viên hướng dẫn báo cáo giải trình đàm đạo- Mỗi nhóm cử đại diện thay mặt báo cáo giải trình trước lớpHS trình diễn hiệu quả hoạt động giải trí của nhóm- Các nhóm khác lắng nghe, đưa ra quan điểm bàn luận- Giáo viên xác nhận quan điểm đứng từng câu hỏi4Kết luận nhận định-GV Nhận xét tác dụng thao tác của học viên- HS ghi nhận kỹ năng và kiến thức* Định nghĩa : Máy biến áp là những thiết bị có năng lực biến hóa điện áp ( xoay chiều ) .* Cấu tạo :+ Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng mảnh ghép cách điện với nhau .+ Cuộn nối với nguồn điện là cuộn sơ cấp. U1, N1, I1 .+ Cuộn được nối với tải tiêu thụ điện năng là cuộn thứ cấp. U2, N2, I2 .* Nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp dựa vào hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ .* Công thức đổi khác điện áp :- > 1 : máy tăng áp. – < 1 : máy hạ áp .* Công thức biến hóa cường độ dòng điện : Hoạt động 3 : Tìm hiểu về ứng dụng của máy biến áp. ( 5 phút )TTHoạt độngNội dung1Chuyển giao nhiệm vụHS nghiên cứu và điều tra Sgk và những hiểu biết của mình để nêu những ứng dụng của máy biến áp. 2T hực hiện nhiệm vụHS triển khai trách nhiệm theo nhómHoạt động nhóm tranh luận vấn đáp những câu hỏi 3B áo cáo, bàn luận - Giáo viên hướng dẫn báo cáo giải trình bàn luận- Mỗi nhóm cử đại diện thay mặt báo cáo giải trình trước lớpHS trình diễn tác dụng hoạt động giải trí của nhóm- Các nhóm khác lắng nghe, đưa ra quan điểm tranh luận- Giáo viên xác nhận quan điểm đứng từng câu hỏi4Kết luận nhận định và đánh giá- GV Nhận xét tác dụng thao tác của học viên- HS ghi nhận kiến thức và kỹ năng1. Truyền tải điện năng .2. Nấu chảy sắt kẽm kim loại, hàn điện .3. Qui định khoảng cách thẳng đứng của đường dây điện cao áp trên không với đất :Cấp điện áp của DDKĐi qua khu vực dân cưKhoảng cáchpha - đất ( m ) Đến 110 kVKhu vực đông dân cư7, 0 mĐến 220 kVKhu vực đông dân cư8, 0 mĐến 500 kVKhu vực đông dân cư14, 0 mHoạt động 4 : Tổng kết bài học kinh nghiệm ( 10 phút )TTHoạt độngNội dung1Chuyển giao nhiệm vụ-Tổ chức cuộc thi Ai vấn đáp nhanh nhất ; Nêu thể lệ cuộc thi- Các câu hỏi được chiếu lần lượt- Ai giơ tay trước có quyền vấn đáp, nếu vấn đáp đúng được kiếm được điểm, nếu vấn đáp sai học viên khác liên tục được vấn đáp- Trong vòng 1 ’ nếu không có câu vấn đáp đúng đáp án được chiếu2Thực hiện trách nhiệm HS tham gia cuộc thi3Tổng kết cuộc thi - Giáo viên công bố hiệu quả cuộc thi- Giao trách nhiệm về nhà- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà .- Ghi những sẵn sàng chuẩn bị cho bài sau4Kết luận đánh giá và nhận định- Sau khi thực thi thí nghiệm tìm tòi - điều tra và nghiên cứu, những câu vấn đáp từ từ được xử lý, kiến thức và kỹ năng được hình thành, tuy nhiên vẫn chưa có mạng lưới hệ thống hoặc chưa chuẩn xác một cách khoa học .- GV có trách nhiệm tóm tắt, Kết luận và mạng lưới hệ thống lại để học viên ghi vào vở coi như là kiến thức và kỹ năng của bài học kinh nghiệm- Mở rộng : Cảnh báo nguy hại trên đường dây tải điện cao áp khi trời mưa giông, sấm sét và khoảng cách bảo đảm an toàn. V. Kiểm tra, nhìn nhận trong quy trình dạy học1. Hình thức kiểm tra, nhìn nhận : Kiểm tra sau bài dạy2. Công cụ kiểm tra, nhìn nhậna. Trắc nghiệm :Câu 1 : Hiện nay người ta thường dùng cách nào sau đây để làm giảm hao phí điện năng trong quy trình truyền tải đi xa ?A. tăng tiết diện dây dẫn dùng để truyền tảiB. kiến thiết xây dựng xí nghiệp sản xuất điện gần nơi tiêu thụC. dùng dây dẫn bằng vật liệus iêu dẫnD. tăng điện áp trước khi truyền tải điện năng đi xaCâu 2 .Nhận xét nào sau đây về máy biến áp là không đúng ?A. Máy biến áp hoàn toàn có thể tăng điện áp .B. Máy biến áp hoàn toàn có thể giảm điện ápC. Máy biến áp hoàn toàn có thể đổi khác tần số dòng điện .D. Máy biến áp hoàn toàn có thể biến hóa cường độ dòng điệnCâu 3 : Một máy biến thế có cuộn sơ cấp gồm N1 = 1000 vòng dây, mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế U1 = 200V, khi đó hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là U2 = 10V. Bỏ qua hao phí của máy biến thế thì số vòng dây cuộn thứ cấp làA. 100 vòng B. 50 vòng C. 500 vòng D. 25 vòngCâu 4 : Một máy biến thế có hiệu suất xê dịch bằng 100 %, có số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn 10 lần số vòng dây cuộn thứ cấp. Máy biến thế nàyA. làm tăng tần số dòng điện ở cuộn sơ cấp 10 lần .B. là máy tăng thế .C. làm giảm tần số dòng điện ở cuộn sơ cấp 10 lần .D. là máy hạ thế .b. Tự luậnCâu 1 ( Nhận biết - K1, K2, X2 ) : Em hãy nêu định nghĩa, cấu trúc của máy biến áp ?Câu 2 ( Nhận biết - X1, C6 ) : Máy biến áp được lắp ráp ở đâu trên đường dây tải điện ?Câu 3 ( Nhận biết - K2, P5, C1 ) : Công thức tính hao phí trên đường dây tải điện là gì ?Câu 4 ( Nhận biết - K1, K4, P1, C4 ) : Phương án tốt nhất để giảm hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện là gì ?Câu 5 ( Thông hiểu - K1, X2, X4 ) : Em hãy trình diễn nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp ?Câu 6 ( Thông hiểu - K1, C1 ) : Nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp hàn ?Câu 7 ( Thông hiểu - C5 ) : Khi trời mưa giông, sấm sét ta có nên trú mưa gần đường dây cao thế và trạm biến áp không ? Vì sao ?Câu 8 ( Vận dụng thấp - K2, P5 ) : Trên đường dây tải điện nếu dùng máy biến thế tăng điện áp lên 100 lần thì hiệu suất hao phí do tỏa nhiệt trên dường dây sẽ giảm đi bao nhiêu lần ?Câu 9 ( Vận dụng thấp - K3, P5 ) : Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 500 vòng. Muốn tăng hiệu điện thế lên 3 lần thì phải dùng cuộn thứ cấp có bao nhiêu vòng ?Câu 10 ( Vận dụng cao - K4, X4 ) : Có thể dùng máy biến thế để đổi khác điện áp của dòng điện một chiều không đổi được không ? Tại sao ?PHỤ LỤCPHIẾU HỌC TẬP SỐ 1Đọc sách giáo khoa phần I ( trang 86 ) luận bàn nhóm vấn đáp những câu hỏi :- Công thức tính hiệu suất của máy phát điện ?- Công thức tính hiệu suất hao phí trên đường dây truyền tải điện năng ?- Nêu những cách làm giảm điện năng hao phí trên đường dây tải điện ?PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2HS đọc SGK phần II ( trang 87,88,89 ), quan sát bảng khảo sát đặc tính của máy biến áp ( trang 88 ) và quan sát những quy mô của máy biến áp để vấn đáp những câu hỏi sau :- Nêu định nghĩa, cấu trúc, nguyên tắc hoạt động giải trí của máy biến áp ?

– Công thức biến đổi điện áp? Thế nào là máy tăng áp, máy hạ áp?

– Công thức đổi khác dòng điện ?PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3HS điều tra và nghiên cứu Sgk và những hiểu biết của mình để nêu những ứng dụng của máy biến áp .

Source: https://dvn.com.vn
Category: Tư Vấn