Viết công thức tính công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện
Định nghĩa
Công suất hao phí là phần công suất vô ích thường là công suất tỏa nhiệt do khi các thiết bị điện hoạt động hoặc khi truyền tải điện năng một phần nhiệt làm dây nóng lên và làm thay đổi điện trở.
Công thức
Công suất hao phí được tính bằng công thức:
Trong đó:
Công suất hao phí (W)- I: Cường độ dòng điện trong mạch (A)
- R: Điện trở (Ω)
Công suất hao phí (W)Mở rộng
Công suất hao phí trên đường dây tải điện : 
Trong đó:
Công suất hao phí (W)
Công suất tại nơi truyền tải (W)- I: Cường độ dòng điện trong mạch (A)
- R: Điện trở (Ω)
- U: Hiệu điện thế (V)
Công suất hao phí (W)
Công suất tại nơi truyền tải (W)Cách giảm hao phí trên đường dây tải điện
Từ công thức: để giảm công suất hao phí có hai phương án là giảm R hoặc tăng U
Từ công thức tính công suất hao phí, ta có thể thấy cách làm giảm hao phí điện năng trên đường truyền, đó là giảm giảm điện trở R hoặc tăng hiệu điện thế U hoặc tăng giá trị của hệ số công suất cosφ. Cụ thể như sau:
*Giảm điện trở R
Điện trở của dây dẫn được xác định bằng tích điện trở suất của vật liệu của dây dẫn với chiều dài của dây dẫn chia cho diện tích mặt cắt của dây dẫn. Vì chiều dài của dây dẫn trên đường truyền là xác định nên ta có thể giảm điện trở bằng cách:
– Giảm điện trở suất của dây dẫn: Dùng các vật liệu có điện trở suất nhỏ làm dây tải điện như vàng, bạc,.. để tăng khả năng dẫn điện. Tuy nhiên, cách này quá tốn kém vì đây đều là các vật liệu đắt tiền.
– Tăng diện tích mặt cắt của dây dẫn bằng cách sử dụng dây to => Tăng khối lượng dây và cột đỡ.
=> Khi giảm điện trở R đi k lần thì công suất hao phí Php giảm k lần.
*Tăng hiệu điện thế U
Theo công thức tính công suất hao phí, khi tăng hiệu điện thế lên k lần thì Php sẽ giảm k2 lần. Do đó, tăng hiệu điện thế sẽ hiệu quả hơn so với phương án giảm điện trở. Để làm được điều này, người ra sử dụng máy tăng thế.
*Tăng giá trị của hệ số công suất cosφ
Để tăng giá trị của hệ số công suất cosφ, chúng ta phải sử dụng các loại tụ điện đắt tiền ở những nơi tiêu thụ điện năng. Do đó, cách này cũng không khả thi.
Một số giải pháp cho việc truyền tải điện năng đi xa
– Sử dụng máy tăng thế trước khi truyền tải để tăng hiệu điện thế
– Xây dựng hệ thống đường dây điện cao thế (110 kV – 500 kV), trung thế (11 kV – 35 kV) và hạ thế (220 V – 380 V) gồm: cột điện, dây dẫn,….
Các đơn vị đo công suất hao phí
Watt (W) là đơn vị đo công suất chính và chuẩn xác nhất- một số đơn vị đo nhỏ hơn như: mW, MW, KW, Kva.
Trong đó:
- KwA: mạch điện xoay chiều với công thức biểu kiến (S) và vectơ tổng của công suất thực (P) và công suất phản kháng (Q). VA là đơn vị đo của công suất dòng điện và được tính bằng việc nhân hiệu điện thế tính theo V cùng cường độ dòng điện A.
- Kw: là đơn vị đo công suất P trong hệ đo lường quốc tế, công suất này biểu thị cho sự thay đổi nguồn năng lượng ΔE trong khoảng thời gian Δt.
Bài tập tính công suất hao phí
Câu 1: Môt chiếc quạt điện đang hoạt động với phần công suất có ích là 30W. Quạt có điện trở là 10Ω. Tính công suất hao phí của quạt, biết rằng quạt sử dụng điện dân dụng có hiệu điện thế 220V.
Lời giải:
Cường độ dòng điện chạy trong quạt là:
Công suất hao phí của quạt là:
Câu 2: Người ta cần truyền một công suất 400kW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhà máy 50 km với điện áp ở nơi phát là 50kV. Điện năng được truyền tải bằng dây dẫn bằng nhôm, có tiết diện 600mm2. Tìm công suất hao phí trên đường dây. Cho biết điện trở suất của nhôm là 2,8.10-8 Ωm.
Lời giải:
Lưu ý chiều dài dây dẫn luôn gấp đôi khoảng cách giữa 2 địa điểm.
Điện trở của dây dẫn là:
Tìm công suất hao phí trên đường dây là:
Câu 3: Để truyền đi cùng một công suất điện, nếu đường dây tải điện được rút ngắn đi hai lần thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ:
A. Giảm 2 lần
B. Tăng 2 lần
C. Giảm 4 lần
D. Tăng 4 lần
Đáp án A
Khi đường dây truyền tải được rút ngắn đi 2 lần thì điện trở dây dẫn cũng giảm đi 2 lần.
Dựa vào công thức tính công suất hao phí 
→ hao phí tỏa nhiệt trên đường dây truyền tải cũng giảm đi lần.
Câu 4: Khi truyền đi cùng một công suất điện đi xa, muốn giảm công suất hao phí vì toả nhiệt, người ta hay dùng cách nào trong các cách dưới đây?
A. Giảm điện trở của đường dây
B. Giảm hiệu điện thế truyền tải
C. Tăng hiệu điện thế truyền tải
D. Tăng điện trở của đường dây
Đáp án C
Để giảm hao phí do tỏa nhiệt khi truyền tải điện năng đi xa thì tăng hiệu điện thế truyền tải là cách đơn giản và hiệu quả nhất. Vì vậy khi muốn giảm hao phí truyền tải thì người ta hay sử dụng cách này
Câu 5: Người ta cần truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến khu dân cư. Ban đầu công suất điện là 100kW, nhưng sau đó do nhu cầu cần sử dụng nên công suất điện truyền đi tăng lên thành 200kW. Hao phí do trong quá trình truyền tải thay đổi như thế nào?
A. Tăng lên 2 lần
B. Tăng lên 4 lần
C. Giảm đi 2 lần
D. Giảm đi 4 lần
Đáp án B
Dựa vào công thức tính công suất hao phí
Ta thấy khi công suất truyền tải tăng lên 2 lần thì hao phí truyền tải tăng lên 4 lần
Câu 6: Để truyền đi cùng một công suất điện, nếu đường dây tải điện tăng lên hai lần, công suất điện tăng lên 2 lần thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ:
A. Tăng lên 2 lần
B. Tăng lên 4 lần
C. Tăng lên 8 lần
D. Tăng lên 16 lần
Đáp án C
Dựa vào công thức tính công suất hao phí
→ khi công suất truyền tải tăng lên 2, điện trở dây dẫn tăng lên 2 lần lần thì hao phí truyền tải tăng lên 8 lần
Câu 7: Khi truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ người ta tính được công suất hao phí do truyền tải là 10kW. Nhưng do nhu cầu thay đổi nên người ta phải năng công suất dòng điện lên 2 lần. Muốn cho hao phí do truyền tải vẫn là 10kW thì người ta phải
A. tăng tiết diện dây dẫn lên 2 lần
B. giảm tiết diện dây dẫn đi 2 lần
C. tăng hiệu điện thế truyền tải lên 1,41 lần
D. tăng hiệu điện thế truyển tải lên 2 lần
Đáp án D
Khi công suất P tăng lên 2 lần và hiệu điện thế truyền tải U tăng lên 2 lần thì công suất hao phí không thay đổi.
Câu 8: Dựa vào công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trong quá trình truyền tải điện năng, em hãy nêu 2 biện pháp có thể áp dụng để giảm công suất hao phí khi truyền tải một công suất điện xác định?
Biện pháp thứ nhất: Tăng hiệu điện thế truyền tải
Biện pháp thứ hai: giảm điện trở dây dẫn (tăng tiết diện dây dẫn, giảm chiều dài, dùng vật liệu dẫn điện tốt)
Câu 9: Đường dây tải điện từ nhà máy thủy điện đến nơi tiêu thụ dài 120km. Dây dẫn được làm bằng đồng, cứ 1km có R = 0,4Ω. Người ta đo được cường độ dòng điện trên dây dẫn là 200A. Tính công suất hao phí trên đường dây?
Điện trở dây dẫn là: 120.0,4 = 48 (Ω)
Công suất hao phí trên đường dây là:
Php = R.I2 = 48.2002 = 1920000 (W)
Đs: 1920000W
Câu 10: Người ta cần truyền một công suất điện 100kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 5kV đi xa. Trong quá trình truyền tải người ta đo được công suất hao phí trên đường dây là 10kW. Điện trở của dây dẫn là bao nhiêu?
Đổi 100kW = 100000W; 10kW = 10000W; 5kV = 5000V
Áp dụng công thức 
Điện trở dây dẫn là
Câu 11: Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều từ trạm phát điện cách nơi tiêu thu 15km bằng dây dẫn kim loại có điên trở suất p = 4.10-7 Ωm, tiết diện 0,5cm2. Điện áp và công suất ở trạm là 10kV và 600kW. Tính công suất tỏa nhiệt trên đường dây trong quá trình truyền tải điện năng.
Đổi 15km = 15000m; 10kV = 10000V; 600kW = 600000W; 0,5cm2 = 0,5.10-4m2
Điện trở toàn dây dẫn là:
Công suất tỏa nhiệt trên đường dây là:
Đs: 432000W
Câu 12: Người ta cần truyền một công suất 5MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 40km. Hiệu điện thế hiệu tại nhà máy điện là U =100kV. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây và công suất điện tại nơi tiêu thụ? Biết điện trở suất của dây tải điện là 1.10-8Ωm, dây có tiết diện là 0,5cm2
Đổi 5MW = 5000000W; 40km = 40000m; 100kV = 100000V; 0,5cm2 = 0,5.10-4m2
Điện trở toàn dây dẫn là:
Công suất tỏa nhiệt trên đường dây là:
Công suất điện tại nơi tiêu thụ là
Pci = P – Php = 5000000 -80000 = 4920000(W)
Đs: 80000W; 4920000W
********************
Bạn đang xem: Viết công thức tính công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện
Đăng bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Giáo dục
