Title Chủ đề 5. Truyền tải điện năng.doc ✅

Công thức trên chứng tỏ rằng, với cùng một công suất và một điện áp truyền đi, với điện trở đường dây xác định, mạch có hệ số công suất lớn thì công suất hao phí nhỏ. Đối với một hệ thống truyền tải điện với cosφ và P xác định, có hai cách giảm P . Cách thứ nhất: giảm điện trở R của đường dây. Đây là cách làm tốn kém vì phải tăng tiết diện của dây, do đó tốn nhiều kim loại làm dây và phải tăng sức chịu đựng của các cột điện. Cách thứ hai: tăng điện áp U ở nơi phát điện và giảm điện áp ở nơi tiêu thụ điện tới giá trị cần thiết Cách này có thể thực hiện đơn giản bằng máy biến áp, do đó được áp dụng rộng rãi. 1025110500 Nhà máy điện Khu dân cư 220V 220V 6kV 6kV35kV Chú ý: Hiệu suất truyền tải điện được đo bằng tỉ số giữa công suất điện nhận được ở nơi tiêu thụ và công suất điện truyền đi ở nơi phát điện. Điện áp ở đầu ra của nhà máy điện thường vào khoảng 10  25 kV. Trước khi truyền điện đi xa, điện áp thường được tăng đến giá trị trong khoảng 110  500 kV bằng máy tăng áp. Ở gần nơi tiêu thụ, người ta dùng các máy hạ áp để giảm điện áp xuống các mức phù hợp với đường dây tải điện của địa phương và yêu cầu sử dụng. Mức cuối cùng dùng trong các gia đình, công sở là 220V. B. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1. Các đại lượng cơ bản: 1025 R,cos PUIcos 2 PIR UIR   P'PP U'UU     Cường độ hiệu dụng chạy trên đường dây: P I Ucos  Độ giảm thế trên đường dây: PR UIR Ucos  thông thường PR cos1U U. Công suất hao phí trên đường dây: 2 2P PIRR. Ucos     Điện năng hao phí trên đường dây sau thời gian t: APt. Phần trăm hao phí: 2 PPR h PUcos   
Hiệu suất truyền tải: tieuthuPPP H1h PP   Điện trở tính theo công thức: R. Sℓ Nếu cos1 thì 2 PPRU h. PUU   Ví dụ 1: Người ta cần truyền một công suất điện 200 kW từ nguồn điện có điện áp 5000 V trên đường dây có điện trở tổng cộng 20 và hệ số công suất bằng 1. Độ giảm thế trên đường dây truyền tải là: A. 40 V. B. 400 V. C. 80 V. D. 800 V. Hướng dẫn 2P200.10UIRR.20800V Ucos5000.1  Chọn D Ví dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều có công suất 1000 kW. Dòng điện nó phát ra sau khi tăng thế được truyền đi xa bằng một dây dẫn có tổng chiều dài 200 km có đường kính 0,39 cm và làm bằng hợp kim có điện trở suất bằng 1,8.10 −8 (Ωm). Biết hệ số công suất đường dây bằng 1. Tính công suất hao phí trên đường dây nếu điện áp đưa lên là 50 kV. A. 0,16 MW. B. 0,03 MW. C. 0,2 MW. D. 0,12 MW. Hướng dẫn Điên trở đường dây: 38 22 2 1200.10 R1,8.10.301 Sr 0,195.10      ℓ Công suất hao phí trên đường dây:  22 3 6 3 P1000.10 PR.3010,12.10W Ucos50.10.1      Chọn D. Ví dụ 3: Ở nơi phát người ta truyền công suất truyền tải điện năng là 1,2 MW dưới điện áp 6 kV. Điện trở của đường dây truyền tải từ nơi phát đến nơi tiêu thụ là 4,05 Ω. Hệ số công suất của đoạn mạch 0,9. Giá điện 1000 đồng/kWh thì trung bình trong 30 ngày, số tiền khấu hao là A. 144 triệu đồng. B. 734,4 triệu đồng. C. 110,16 triệu đồng. D. 152,55 triệu đồng. Hướng dẫn Công suất hao phí trên đường dây:  22 6 3 3 P1,2.10 PR.4,05200.10W Ucos6.10.0,9      Điện năng hao phí trên đường dây sau 30 ngày: 3APt200kW.30.24h144.10 (kWh) Tiền điện khấu hao: 144.10 3 x 1000 = 144.10 6 (VVĐ)  Chọn A. Chú ý: Khi công suất đưa lên đường dây không đổi, điện áp tăng n lần thì công suất hao phí giảm n 2 . Ví dụ 4: (THPTQG − 2017) Điện năng được truyền từ một trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Biết công suất truyền đi không đổi và coi hệ số công suất của mạch điện bằng 1. Để công suất hao phí trên đường dây truyền tải giảm n lần (n > 1) thì phải điều chinh điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện A. tăng lên n 2 lần. B. giảm đi n 2 lần. C. giảm đi n lần. D. tăng lên n lần. Hướng dẫn * Từ  2 2 2 PPR PUIcosIPIR UcosUcos  ta thấy P tỉ lệ nghịch với U 2 nên khi ΔP giảm n lần thì U tăng n lần  Chọn D. Ví dụ 5: Bằng một đường dây truyền tải, điện năng từ một nhà máy phát điện nhỏ có công suất không đổi được đưa đến một xưởng sản xuất. Nếu tại nhà máy điện, dùng máy biến áp có tỉ số vòng dây của cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp là 5 thì tại nơi sử dụng sẽ cung cấp đủ điện năng cho 80 máy hoạt động. Nếu dùng máy biến áp có tỉ số vòng dây của cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp là 10 thì tại nơi sử dụng cung cấp đủ điện năng cho 95 máy hoạt động. Nếu đặt xưởng sản xuất tại nhà máy điện thì cung cấp đủ điện năng cho bao nhiêu máy? A. 90. B. 100. C. 85. D. 105. Hướng dẫn Gọi P,P và P 1 lần lượt là công suất nhà máy điện, công suất hao phí trên đường dây khi chưa dùng máy biến thế và công suất tiêu thụ của mỗi máy ở xưởng sản suất: Theo bài ra: 1 1 1 P P80P 25 P100P P P95P 100          Chọn B
Ví dụ 6: (ĐH − 2012) Điện năng từ một trạm phát điện được đưa đến một khu tái định cư bằng đường dây truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền đi tăng từ U lên 2U thì số hộ dân được trạm cung cấp đủ điện năng tăng từ 120 lên 144. Cho rằng chỉ tính đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các hộ dân đều như nhau, công suất của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau. Nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát này cung cấp đủ điện năng cho A. 168 hộ dân. B. 150 hộ dân. C. 504 hộ dân. D. 192 hộ dân. Hướng dẫn Cách 1: Theo bài ra: 1 1 11 1 1111 PP120P P32P P P152PP144P 4 32PP PnPnP152P150P 1616             Cách 2: Khi U tăng gấp đôi thì hao phí giảm 4 lần nghĩa là phần điện năng có ích tăng thêm 1113P/4144P120PP32P . Khi U tăng 4 lần thì phần điện năng có ích tăng thêm 115P/1630P , tức là đủ cho 120 + 30 = 150 hộ dân. Ví dụ 7: Một đường dây có điện trở tổng cộng 4 Ω dẫn một dòng điện xoay chiều một pha từ nơi sản xuất đến nơi tiêu dùng. Điện áp hiệu dụng ở nguồn điện lúc phát ra là 10 kV, công suất điện là 400 kW. Hệ số công suất của mạch điện là cosφ = 0,8. Có bao nhiêu phần trăm công suất bị mất mát trên đường dây do tỏa nhiệt? A. 1,6%. B. 2,5%. C. 6,4%. D. 10%. A B RC V L Hướng dẫn 2 3 2 228 PPPR400.10.4 PIRRh0,0252,5% UcosPUcos10.0,64      Chọn B. Ví dụ 8: Truyền tải một công suất điện 1 (MW) đến nơi tiêu thụ bằng đường dây 1 pha, điện áp hiệu dụng đưa lên đường dây 10 (kv). Mạch tải điện có hệ số công suất 0,8. Muốn cho tỉ lệ năng lượng mất mát trên đường dây không quá 10% công suất truyền thì điện trở của đường dây phải có giá trị tỏa mãn A. R6,4. . B. R4,6. . C. R3,2. D. R6,5. Hướng dẫn 82 226 PPR0,1.10.0,8 h10%R6,4 PUcos10    Chọn A Ví dụ 9: Một trạm phát điện xoay chiếu có công suất không đổi, truyền điện đi xa với điện áp đưa lên đường dây là 200 kv thì tổn hao điện năng là 30%. Biết hệ số công suất đường dây bằng 1. Nếu tăng điện áp truyền tải lên 500 kV thì tổn hao điện năng là A. 12% B. 75% C. 24% D. 4,8% Hướng dẫn 12 2 11 2122 2 22 2 PR h UUPPR hhh.4,8% PRPUU h U          Chọn D. Ví dụ 10: Người ta truyền tài điện xoay chiều một pha từ một trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn có tổng chiều dài 20 km. Dây dẫn làm bằng kim loại có điện trở suất 2,5.10 −8 Ωm, tiết diện 0,4 cm 2 , hệ số công suất của mạch điện là 1. Điện áp hiệu dụng và công suất truyền đi ở trạm phát điện là 10 kV và 500 kW. Hiệu suất truyền tải điện là? A. 93,75%. B. 96,14% C. 97,41%. D. 96,88%. Hướng dẫn 84 23 22222 2.100000 R2,5.10.12,5 S0,4.10 PRPPPR5000.10.12,5 PH1193,75% PUcosUcos10000.1             ℓ  Chọn A. Chú ý: Khi cho hiệu suất truyền tải và công suất nhận được cuối đường dây thì tính được công suất đưa lên đường dây, công suất hao phi trên đường dây: 22 22 P'P'PPU HP;P1HP;PRR PHUP   Ví dụ 11: Từ một máy phát điện người ta muốn truyền tới nơi tiêu thụ, bằng đường dây tải điện có điện trở 40 Ω và hệ số công suất bằng 1. Biết hiệu suất truyền tải là 98% và nơi tiêu thụ nhận được công suất điện 196 kW. Điện áp hiệu dụng đưa lên đường dây là A. 10 kV. B. 20 kV. C. 40 kV. D. 30 kV. Hướng dẫn