14:06:4929/10/2019
Vậy máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động như thế nào? cách mắc mạch mạch điện 3 pha hình sao, hình tam giác có gì khác với cách mắc song song và nối tiếp chúng ta thường dùng trong dòng điện không đổi, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Máy phát điện xoay chiều:
1. Máy phát điện xoay chiều là gì?
- Máy phát điên xoay chiều là thiết bị tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ hay máy phát điện xoay chiều là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng.
2. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều
• Gồm 2 bộ phận chính:
- Phần cảm: tạo ra từ trường là nam châm [thường là nam châm điện]
- Phần ứng: tạo ra dòng điện là cuộn dây
• Phần đứng yên gọi là Stato, phần còn lại quay quanh một trục gọi là Roto
II. Máy phát điện xoay chiều 1 pha
• Máy phát điện xoay chiều một pha được cấu tạo bởi hai bộ phận chính:
- Phần cảm [rôto]: là nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện, đây là phần tạo ra từ trường.
- Phần ứng [stato]: là những cuộn dây, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động
• Khi quay, nam châm [lúc này là rôto] tạo ra từ trường quay, sinh ra suất điện động xoay chiều trong các cuộn dây cố định [stato].
III. Máy phát điện xoay chiều 3 pha
1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
a] Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha
- Máy phát điện xoay chiều 3 pha cấu tạo gồm stato có 3 cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống nhau quấn lên 3 lõi sắt đặt lệch nhau 1200 trên một đường tròn, rôto là một nam châm điện.
b] Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều 3 pha
- Khi rôto quay đều, tạo ra từ trường quay, sinh ra hệ ba suất điện động trong ba cuộn dây giống nhau cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha 120o.
- Nếu nối các đầu dây của 3 cuộn với ba mạch ngoài [3 tải tiêu thụ] giống nhau thì ta có hệ ba dòng điện cùng biên độ, tần số nhưng lệch nhau về pha 1200.
2. Cách mắc mạch ba pha
a] Cách mắc mạch 3 pha hình sao
- Ba điểm đầu của 3 cuộn dây được nối với 3 mạch ngoài bằng 3 dây dẫn, gọi là dây pha. Ba điểm cuối nối chung với nhau trước rồi nối với 3 mạch ngoài bằng một dây dẫn gọi là dây trung hòa.
- Khi mắc hình sao ta có: Ud = √3.Up [Ud là điện áp giữa 2 dây pha, Up là điện áp giữa dây pha và dây trung hòa].
b] Cách măc mạch 3 pha hình tam giác
3. Dòng ba pha
- Dòng điện xoay chiều 3 pha: là hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều 1 pha được tạo ra từ 3 suất điện động cùng biên độ, cùng tần số, lệch pha nhau từng đôi một, một góc 1200 [2π/3].
4. Những ưu việt của dòng điện ba pha
- Truyền tải điện năng đi xa bằng dòng ba pha tiết kệm được dây dẫn so với truyền tải điện năng bằng dòng một pha.
- Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp.
IV. Bài tập về Máy phát điện xoay chiều
* Bài 1 trang 94 SGK Vật Lý 12: Các máy phát điện xoay chiều nói chung dựa trên nguyên tắc nào?
° Lời giải bài 1 trang 94 SGK Vật Lý 12:
- Nguyên tắc hoạt động của các máy điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
* Bài 2 trang 94 SGK Vật Lý 12: Phân biệt dòng điện một pha với dòng ba pha.
° Lời giải bài 2 trang 94 SGK Vật Lý 12:
- Dòng 1 pha: là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật hàm số sin hay côsin.
- Dòng 3 pha: là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều một pha có cùng tần số nhưng lệch pha nhau 120o từng đôi một.
→ Như vậy dòng điện một pha là một thành phần trong hệ thống dòng xoay chiều 3 pha.
* Bài 3 trang 94 SGK Vật Lý 12: Trong máy phát điện xoay chiều một pha, từ trường quay có vecto B quay 300 vòng/phút tạo bởi 20 cực nam châm điện [10 cực nam và 10 cực Bắc] quay với tốc độ bao nhiêu?
A. 10 vòng/s; B. 20 vòng/s;
C. 5 vòng/s; D. 100 vòng/s;
° Lời giải bài 3 trang 94 SGK Vật Lý 12:
¤ Chọn đáp án: C. 5 vòng/s;
- Tốc độ quay của từ trường: n = 300 vòng/phút = 300/60 = 5 [vòng/s]
[Tốc độ quay của từ trường khác với tần số dòng điện xoay chiều sinh ra là f = p.n, p là số cặp cực từ].
* Bài 4 trang 94 SGK Vật Lý 12: Trong trường hợp ba suất điện động của máy phát ba pha mắc theo hình sao và ba tải cũng được mắc theo hình sao thì phải có bốn đường dây nối từ nguồn đến tải. Hãy xét trường hợp ba tải đối xứng và chứng minh rằng trong số bốn đường dây nối ấy có một đường dây tại đó cường độ bằng không [đường dây trung hòa].
° Lời giải bài 4 trang 94 SGK Vật Lý 12:
- Khi các suất điện động và tải đối xúng đều mắc hình sao thì dòng điện trong các tải có cùng biên độ, tần số, và các dòng đôi một lệch pha nhau góc 2π/3 [tức 1200].
- Biểu thức cường độ dòng điện trong các tải là:
i1 = I0.cosωt; i2 = I0.cos[ωt - 2π/3]; i3 = I0.cos[ωt + 2π/3]
⇒ cường độ dòng điện trong dây trung hòa là:
i = i1 + i2 + i3 = I0.cosωt+ I0.cos[ωt - 2π/3] + I0.cos[ωt + 2π/3]
- Tổng hợp ba hàm điều hòa trên bằng giản đồ vectơ, ta được: i = 0;
⇒ Dòng điện qua dây trung hòa bằng 0.
Từ nội dung bài viết về Máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động cùng bài tập vận dụng ở trên, hy vọng các em đã hiểu rõ hơn, mọi thắc mắc và góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để hayhochoi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
» Muc lục SGK Hóa học 12 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục SGK Vật lý 12 Lý thuyết và Bài tập
Nhắc đến máy phát điện xoay chiều 1 pha thì ai cũng biết công dụng của nó. Tuy nhiên, nếu hỏi về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của dòng máy này thì ít người trả lời được. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp cho bạn kiến thức loại máy phát điện xoay chiều này.
Máy phát điện xoay chiều 1 pha là gì?
Máy phát điện xoay chiều 1 pha là máy phát điện xoay chiều tạo ra một dòng điện xoay chiều liên tục, thường được dùng trong các hệ thống điện 1 pha. Máy phát điện một pha có vai rất trò quan trọng trong công nghiệp và giao thông vận tải, nói chung nó quan trọng ở các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng như trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện,…
Quảng cáo: Việt Tín Express cung cấp dịch vụ vận chuyển gửi hàng đi Mỹ, chuyển phát nhanh đi Mỹ tại TPHCM. Việt Tín Express là đơn vị chuyên vận chuyển hàng đi Mỹ, có liên kết uy tín với các hãng chuyển phát nhanh DHL, UPS, FedEx, TNT… nổi tiếng trên toàn cầu.
Cấu tạo máy phát điện 1 pha
Máy phát điện 1 pha gồm 2 bộ phận chính cấu thành:
Phần cảm: cấu tạo từ các loại nam châm [nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu]. Đây là 1 bộ phận cực kỳ quan trọng của máy phát điện xoay chiều. Nó có tác dụng tạo ra từ trường làm máy phát hoạt động.
Phần ứng: cấu tạo bởi các khung dây và cuộn dây giống hệt nhau. Các sợi dây này sẽ được quấn sát với nhau và chồng lên nhau thành nhiều lớp. Bộ phận này có tầm quan trọng không kém gì nam châm. Nó tạo ra suất điện động cảm ứng và hoạt động phối hợp với phần cảm.
Khác với máy phát điện 3 pha, phần cảm là phần quay [Roto] và phần ứng là phần đứng yên [Stato]. Máy phát điện xoay chiều 1 pha sẽ có Roto và Stato khác nhau phụ thuộc vào công suất máy. Với máy công suất nhỏ thì nam châm sẽ là Stato và cuộn dây là Roto. Với máy công suất lớn hơn thì chức năng của hai phần này sẽ ngược lại.
Nguyên lý hoạt động
Khi roto quay thì sẽ xuất hiện một suất điện động biến thiên trong mạch. Nếu như đưa suất điện động xoay chiều này ra ngoài thì ở mạch ngoài sẽ tạo ra 1 dòng điện xoay chiều.
Ưu điểm lớn nhất của động cơ 1 pha là khả năng đồng bộ. Động cơ 1 pha không chỉ có thể tự điều chỉnh tốc độ, độ rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn và đồng thời lại đạt được chất lượng cao. Tuy nhiên, máy phát điện một pha có hệ thống cổ góp, chổi than nên việc vận hành không đáng tin cậy và không an toàn trong các môi trường rung chấn, rất dễ cháy nổ.
Ứng dụng trong cuộc sống
Các dòng động cơ 1 pha được sản xuất với mục đích phục vụ nhu cầu sinh hoạt. Chúng thường chạy với công suất không quá lớn nên được sử dụng tại các hộ gia đình hoặc các cửa hàng kinh doanh nhỏ lẻ. Phục vụ các thiết bị tải điện có công suất nhỏ:
- Tivi
- Tủ lạnh
- Quạt điện
- Bóng đèn
- Điều hòa gia đình
So sánh máy phát điện 3 pha và 1 pha
Vậy, làm thế nào để phân biệt được đâu là máy phát điện 1 pha, đâu là máy phát điện 3 pha?
Máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha giống nhau ở điểm nào?
- Điểm giống nhau cơ bản của hai loại máy này đó là đều có stato và roto gồm các cuộn dây và các thanh nam châm.
- Đều có phần ứng [quay] và phần cảm [cố định].
- Đều dẫn điện ra ngoài mạch bằng bộ góp điện.
- Hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ.
- Trong đó có các cuộn dây và các thanh nam châm.
- Đều có phần ứng quay, phần cảm cố định.
- Đều có bộ góp điện để dẫn điện ra mạch ngoài.
- Đều hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ để tạo ra dòng điện.
Máy phát điện 3 pha và 1 pha khác nhau ở điểm nào?
Máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha có những điểm khác nhau sau đây:
| Máy phát điện 1 pha | Máy phát điện 3 pha | |
| Roto và stato | Phần nào là roto hay stato còn phụ thuộc vào công suất máy phát điện | Roto là bộ phận chuyển động, stato đứng yên |
| Số cuộn dây | Không cố định, thường là 5 | 3 |
| Dải công suất | Thấp, [1 KVA – 50 KVA] | Cao, lên tới vài nghìn KVA |
| Đối tượng sử dụng | Thiết bị điện 1 pha | Thiết bị điện 3 pha và 1 pha [ cần phải chia pha ] |
| Địa điểm sử dụng | Các gia đình, văn phòng công ty quy mô nhỏ | Khu công nghiệp, xí nghiệp, bệnh viện,.. |
| Cách mắc mạch | Cuộn dây và nam châm chỉ có thể. | Đa dạng: Mắc mạch 3 pha hình tam giác, hình sao. |
| Số lượng cuộn dây và nam châm | Bằng nhau | Đa dạng: 3 cuộn dây – 2 nam châm hoặc 6 cuộn dây – 8 nam châm,.. |
| Hiệu điện thế [ ở Việt Nam ] | 220 V | 380V/3F |