Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều
Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông qua một vòng dây biến thiên điều hòa, trong vòng dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều.
1. Máy phát điện xoay chiều một pha
* Khái niệm: là máy tạo ra một suất điện động xoay chiều hình sin.
* Cấu tạo
Máy phát điện xoay chiều 1 pha [còn gọi là máy dao điện] gồm 2 phần chính:
+ Phần cảm: Là nam châm dùng để tạo ra từ trường. Nam châm của phần cảm có thể là nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện.
+ Phần ứng: Là khung dây dẫn dùng để tạo ra dòng điện.
Một trong hai phần cảm và phần ứng đứng yên, phần còn lại quay, bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận quay gọi là rôto.
Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số \[f = np\] trong đó: n [vòng/s], p: số cặp cực.
Nếu N [vòng/phút] thì tần số \[f = \dfrac{{Np}}{{60}}\]
2. Máy phát điện xoay chiều ba pha
* Khái niệm: Là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau \[2 \pi\]/3.
*Cấu tạo:
+ Stato: là 3 cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đường tròn lệch nhau một góc 1200
+ Roto: là một nam châm có thể quay quanh một trục cố định với tốc độ quay không đổi là \[\omega \]
Khi đó trên 3 cuộn dây xuất hiện 3 dòng điện xoay chiều có cùng tần số góc \[\omega \], cùng biên độ nhưng lệch pha nhau góc 1200, dòng điện sinh ra từ máy phát điện xoay chiều ba pha gọi là dòng ba pha.
Cấu tạo bên trong của máy phát điện xoay chiều 3 pha:
Mắc hình sao: \[{U_d} = \sqrt 3 {U_p},{I_d} = {I_p}\]
Mắc hình tam giác: \[{U_d} = {U_p},{I_d} = \sqrt 3 {I_p}\]
Công suất của dòng điện 3 pha: \[P = 3{U_p}{I_p}{\rm{cos}}\varphi {\rm{ }}\]
* Ưu điểm của dòng điện 3 pha:
+ Truyền tải điện năng bằng dòng 3 pha tiết kiệm được nhiều dây dẫn.
+ Máy phát điện 3 pha có cấu tạo đơn giản, dòng 3 pha được sử dụng rộng rãi cho các động cơ chạy điện 3 pha được sử dụng ở hầu hết các nhà máy sản xuất, xí nghiệp.
Video mô phỏng về máy phát điện - động cơ điện
Sơ đồ tư duy về máy phát điện xoay chiều - Vật lí 12
-
Lý thuyết máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều một pha
Xem chi tiết -
Câu C1 trang 92 SGK Vật lý 12
Giải Câu C1 trang 92 SGK Vật lý 12
Xem lời giải -
Câu C2 trang 92 SGK Vật lý 12
Giải Câu C2 trang 92 SGK Vật lý 12
Xem lời giải -
Câu C3 trang 94 SGK Vật lý 12
Giải Câu C3 trang 94 SGK Vật lý 12
Xem lời giải -
Bài 1 trang 94 sgk vật lý 12
Giải bài 1 trang 94 SGK Vật lí 12. Các máy phát điện xoay chiều
-
Bài 2 trang 94 sgk vật lý 12
Giải bài 2 trang 94 SGK Vật lí 12. Phân biệt dòng một pha với dòng ba pha
Xem lời giải -
Bài 3 trang 94 sgk vật lý 12
Giải bài 3 trang 94 SGK Vật lí 12. Trong máy phát điện xoay chiều một pha,
Xem lời giải -
Bài 4 trang 94 sgk vật lý 12
Giải bài 4 trang 94 SGK Vật lí 12. Trong trường hợp ba suất điện động
Xem lời giải
Quảng cáo
Máy phát điện: Là thiết bị dùng để biến cơ năng thành điện năng.
Máy phát điện xoay chiều: Là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng xoay chiều.
Nguyên lí hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông qua một vòng dây biến thiên điều hòa, trong vòng dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều.
Phân loại: Người ta chia ra làm hai loại
- Máy phát điện xoay chiều 1 pha;
- Máy phát điện xoay chiều 3 pha.
II. Máy phát điện xoay chiều một pha
1. Cấu tạo:
Gồm:
- Phần cảm: tạo ra từ trường biến thiên, là nam châm vĩnh cữu hay nam châm điện. Các nam châm mắc xe kẽ nối tiếp nhau 1 cực Bắc và một cực Nam được gọi là các cặp cực.
- Phần ứng: là những cuộn dây, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng.
Phần đặt cố định gọi là stato, phần còn lại quay quanh một trục gọi là roto.
2. Hoạt động
Cách 1: Phần ứng quay [roto], phần cảm cố định [stato]
- Stato là nam châm đặt cố định.
- Roto là khung dây quay quanh một trục trong từ trường tạo bởi nam châm [Stato].
Cách 2: Phần cảm quay, phần ứng cố định
- Stato: là các cuộn dây có lõi sắt.
- Roto: là nam châm điện.
3. Tần số của máy phát điện xoay chiều 1 pha
f = p.n
Trong đó
- p: Là số cặp cực
- n: tốc độ quay của roto [vòng/giây]
- f: tần số của máy phát điện xoay chiều 1 pha.
Đổi đơn vị: n [vòng/giây] = n/60 vòng/phút.
III. Máy phát điện xoay chiều 3 pha
Máy phát điện xoay chiều 3 pha là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau $\frac{2\pi }{3}$.
1. Cấu tạo
- Stato: gồm 3 cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đường trong lệch nhau một góc 1200.
- Roto: Là một nam châm có thể quay quanh một trục cố định với tốc độ quay không đổi là w.
Nếu nối các đầu dây của ba cuộn với ba mạch ngoài [ba tải tiêu thụ] giống nhau thì ta có hệ ba dòng điện cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha là $\frac{2\pi }{3}$.
2. Cách mắc mạch ba pha
Máy phát điện ba pha được nối với ba mạch tiêu thụ điện năng. Các tải có cùng điện trở, dung kháng, cảm kháng [các tải đối xứng].
Trong máy phát điện xoay chiều ba pha, có hai cách lắp tải:
Mắc hình sao
Mắc hình tam giác
Điện áp pha: u1O, u2O, u3O là các điện áp pha, u12, u23, u31 là các điện áp dây.
Mối liên hệ giữa điện áp dây hiệu dụng và điện áp pha hiệu dụng:
- Mắc hình sao: Udây = $\sqrt{3}$Upha
- Mắc tam giác: Ud = Up
3. Dòng ba pha
Dòng điện xoay chiều do máy phát điện xoay chiều ba pha phát ra là dòng ba pha.
Dòng ba pha là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau $\frac{2\pi }{3}$ từng đôi một.
4. Ưu điểm của dòng ba pha
- Tiết kiệm dây dẫn, tiết kiệm chi phí.
- Cung cấp động cơ điện ba pha dùng trong các nhà máy.