Giải bài tập Công nghệ 8: Máy biến áp một pha.

Câu hỏi: Nguồn điện nhà em có điện áp 220V, làm thế nào em có thể sử dụng quạt điện 110V?

Trả lời: Muốn sử dụng được quạt điện 110V ở điện áp 220V cần có máy biến áp một pha để biến đổi điện áp từ 220V xuống 110V.

Câu hỏi: Nguồn điện của trường em có điện áp 220V, muốn sử dụng bóng đèn 6V - 12V để làm thí nghiệm em phải làm thế nào?

Trả lời: Muốn sử dụng bóng đèn 6V - 12V để làm thí nghiệm ở diện áp 220V cần có máy biến áp một pha để biến đổi điện áp từ 220V xuống 6V - 12V. Máy biến áp một pha dược trang bị phục vụ cho việc nghiên cửu kiến thức mới của HS, giúp cho HS tự mình khám phá và tự mình tìm kiếm kiến thức mới. Để dạy-học bài 46 cần chuẩn bị một số TBDH sau (Bộ GD và ĐT cung cấp theo cơ số 7: GV: 1, HS: 6, lớp chia thành 6 nhóm).

I. Chuẩn bị: (cho 1 nhóm)

STT	Tên TBDH	Số lượng	Ghi chú
1	Mô hình máy biến áp một pha	1	Các chi tiết có thể tháo rời.
2	Mô hình máy biến áp một pha	1	Có vỏ nhựa bảo vệ an toàn,GV và HS không tháo ra.
3	Vôn kế	1
4	Cầu chì	1
5	Bóng đèn	1
6	Công tắc 2 cực	1
7	Bảng điện	1

II. Trình tự tiến hành

1. Tổ chức

- Chia lớp thành 6 nhóm.

- Phân TBDH về các nhóm.

2. Tiến hành nghiên cứu

GV: Hướng dẫn HS quan sát cấu tạo của máy biến áp một pha, nguyên lí làm việc của máy.

HS: Tiến hành nghiên cứu theo sự hướng dẫn của GV về cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy biến áp.

a. Cấu tạo:

Câu hỏi: Em hãy cho biết cấu tạo của máy biến áp một pha?

Trả lời: Máy biến áp một pha gồm 2 bộ phận chính: Lõi thép và 2 cuộn dây.

- Quan sát cấu tạo của lõi thép.

Câu hỏi: Em có nhận xét gì về cấu tạo của lõi thép?

Trả lời: Lõi thép được làm bằng các lá thép kĩ thuật điện ghép với nhau, mặt ngoài các lá thép được phủ sơn cách điện.

Câu hỏi: Lõi thép có tác dụng gì?

Trả lời: Lõi thép dùng để dẫn từ giữa hai cuộn dây của biến áp.

- Quan sát hai cuộn dây. 

- Cuộn dây được nối với nguồn điện

- Cuộn dây lấy điện ra sử dụng

- Quan sát cuộn dây được nối với nguồn điện

Câu hỏi: Sau khi quan sát hai cuộn dây, em hãy điền vào bảng sau:

Cuộn dây được nối với nguồn điện	Cuộn dây lấy điện ra sử dụng
- Cuộn sơ cấp - U1 = …. - N1 = …. (Số vòng dây) - ϕ1 = …. (Đường kính của dây)	- Cuộn thứ cấp - U2 = …..    – U’2 = …. - N2 = ….     – N’2 =….. - ϕ2 = …..

Trả lời:

Cuộn dây được nối với nguồn điện	Cuộn dây lấy điện ra sử dụng
- Cuộn sơ cấp - U1 = 220V - N1 = 2750 (Số vòng dây) - ϕ1 = 0,28mm (Đường kính của dây)	- Cuộn thứ cấp - U2 = 6V             – U’2 = 12V - N2 = 75 vòng     – N’2 = 75 vòng + 75 vòng - ϕ2 = 1mm

b. Nguyên lí làm việc

Câu hỏi: Cuộn sơ cấp và thứ cấp có nối trực tiếp với nhau về điện không?

Trả lời: Cuộn sơ cấp và thứ cấp không nối trực tiếp với nhau về điện.

Câu hỏi: Khi dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp, ở cuộn thứ cấp sẽ có điện áp. Sự xuất hiện điện áp ở cuộn thứ cấp là do hiện tượng gì?

Trả lời: Khi máy biến áp làm việc, điện áp được dưa vào cuộn sơ cấp là U₁, trong cuộn sơ cấp có dòng điện. Nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp mà ở cuộn thứ cấp xuất hiện điện áp U₂. Tỉ số điện áp giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp bằng tỉ số giữa số vòng dây của chúng.

- Điện áp lấy ra ở cuộn thứ cấp:  

-  Máy biến áp có U₂: > U₁ Máy biến áp tăng áp.

-  Máy biến áp có U₂: < U₁: Máy biến áp hạ áp.

Câu hỏi: Hãy chọn kí hiệu thích hợp (>, <) điền vào chỗ trống (...) trong hai câu dưới đây:

- Máy biến áp tăng áp có N₂... N₁.

- Máy biến ấp giảm áp có N₂... N₁.

Trả lời:

- Máy biến áp tăng áp có N₂ > N₁.

- Máy biến áp giảm áp có N₂ < N₁.

Câu hỏi: Em hãy chọn bóng đèn và điện áp phù hợp (hình 3.7) để kiểm tra xem điện áp ra bằng bao nhiêu vôn?

Trả lời:

- Nếu em dùng bóng đèn 6V thì em dùng ổ 0V-6V hoặc ổ 6V-12V.

- Nếu em dùng bóng đèn 12V, em dùng ổ 0V-12V.

Cách sử dụng:

- Để nghiên cứu cấu tạo của máy biến áp, GV cho HS sử dụng mô hình máy biến áp, tháo lắp các bộ phận ra để nghiên cứu:

+ Lõi thép.

+ Cuộn sơ cấp.

+ Cuộn thứ cấp.

- Để nghiên cứu nguyên lí làm việc của máy biến áp GV cho HS sử dụng máy biến áp có vỏ nhựa bọc kín máy, khi sử dụng máy biến áp GV nhắc HS chú ý mấy điểm sau:

+ Không tháo vỏ nhựa ra khỏi máy.

+ Sử dụng bóng đèn phù hợp với điện áp ra như đã nhắc ở trên (nhiều HS không nghiên cứu kĩ đã làm cháy bóng đèn).

+ Điện áp đưa vào máy biến áp không được lớn hơn điện áp định mức (một số trường không tuân theo điều này).

+ Sau khi sử dụng xong phải rút phích cắm ra khỏi nguồn điện.

Câu hỏi: Mô tả cấu tạo của máy biến áp một pha?

Trả lời: Xem trang 158, 159 SGK.

Câu hỏi: Hãy nêu công dụng của máy biến áp một pha?

Trả lời: Máy biến áp một pha là thiết bị điện dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều một pha.

- Trong gia đình: Máy biến áp dùng để biến đổi điện áp mạng điện 220V để có điện áp bằng điện áp định mức của đồ dùng điện.

- Trong công nghiệp: Dùng máy biến áp tăng áp để tăng điện áp của các đường dây truyền tải điện năng. Ở cuối đường dây cao áp, dùng các máy biến áp giảm áp để đưa về điện áp thích hợp với nơi tiêu thụ điện.

Câu hỏi: Một may biến áp một pha có N₁ = 1650 vòng, N₂ = 90 vòng. Dây quấn sơ cấp đầu nối với nguồn điện áp 220V. Xác định điện áp đầu ra U₂ của cuộn thứ cấp. Muốn điện áp U₂ = 36V thì số vòng dây của cuộn thứ cấp phải là bao nhiêu?

Trả lời: Từ công thức: 

Điện áp đầu ra của cuộn thứ cấp U₂: 

Muốn điện áp U₂ = 36V thì số vòng dây cua cuộn thứ cấp N₂: 

Câu hỏi: Khi có một máy biến áp, em có ước lượng được công suất của biến áp để sử dụng cho thích hợp với dụng cụ dùng điện không?

Trả lời: Nếu lắp thiết bị điện vào biến áp có công suất nhỏ hơn thì biến áp dễ bị hỏng, vì vậy phải ước lượng được công suất biến áp khi trên biến áp không ghi công suất. Biến áp càng nặng tức là lõi thép lớn thì công suất càng lớn. Ta có thể dùng công thức thực dụng sau để ước lượng công suất của biến áp:

S= k√P

k: hệ số tỉ lệ tùy thuộc chất lượng lõi thép, lõi thép tốt thì k = 1,1 ÷ 1.3; lõi thép thường thì k = 1.5 ÷ 1.6. Lõi thép tốt là lõi thép bằng tôn silic mỏng, lõi E-1 ghép chặt; lõi thép thường tỉ lệ silic ít và lá thép dày (tỉ lệ silic ít thì thép dẻo, tỉ lệ silic nhiều thì thép ròn).

S: cm². dây là lõi thép trong lòng cuộn dây của biến áp.

P: VA

Dựa vào công thức trên ta tính được công suất của biến áp sau khi tính tiết diện lõi thép trong cuộn dây.