Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 17: Máy phát điện xoay chiều - Trường THPT Chu Văn An
Nguyên tắc hoạt động: MPĐXC hoạt động dựa trên nguyên tắc của hiện tượng cảm ứng điện từ: khi từ thông qua 1 vòng dây biến thiên điều hòa, trong vòng dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều.
Nếu từ thông qua mỗi vòng dây biến thiên theo quy luật:
Φ1 = Φ0cost ( Φ0: từ thông cực đại trong 1 vòng dây)
Các bộ phận chính
* Phần cảm: là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu. Đó là phần tạo ra từ trường.
* Phần ứng: là những cuộn dây, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động
Phần cố định gọi là stato; phần quay quanh 1 trục gọi là rôto
- Phần cảm (roto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay
- Có p cặp cực từ N- S.
- Tốc độ quay của roto: n vòng/giây
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 17: Máy phát điện xoay chiều - Trường THPT Chu Văn An, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút TẢI VỀ ở trên
Bài 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU GIÁO VIÊN: TRẦN VIẾT THẮNG Trường THPT CHU VĂN AN TN Bài 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MÁY PHÁT ĐIỆN LÀ GÌ? Là thiết bị dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Nếu từ thông qua mỗi vòng dây biến thiên theo quy luật : Φ 1 = Φ 0 cos t ( Φ 0 : từ thông cực đại trong 1 vòng dây ) Cuộn dây có N vòng giống nhau suất điện động xoay chiều trong cuộn dây: Hay e = E 0 cos( t - /2) E 0 = N Φ 0 - Biên độ của sđđ Nguyên tắc hoạt động: MPĐXC hoạt động dựa trên nguyên tắc của hiện tượng cảm ứng điện từ: khi từ thông qua 1 vòng dây biến thiên điều hòa, trong vòng dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều. Suất điện động của máy phát điện xoay chiều phụ thuộc vào các yếu tố nào? Các cách tạo ra suất điện động xoay chiều thường dùng? Từ trường cố định, các vòng dây quay trong từ trường Từ trường quay, các vòng dây đặt cố định Các bộ phận chính * Phần cảm : là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu . Đó là phần tạo ra từ trường . * Phần ứng : là những cuộn dây , trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động Phần cố định gọi là stato; phần quay quanh 1 trục gọi là rôto I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA Các bộ phận chính Phần cảm : là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu . Đó là phần tạo ra từ trường I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA N S S - Phần cảm (roto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay Các cuộn nam châm điện của phần cảm - roto - Tốc độ quay của roto: n vòng/giây - Có p cặp cực từ N- S. 1.Các bộ phận chính Phần cảm : là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu . Đó là phần tạo ra từ trường . Phần ứng : là những cuộn dây , trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA B 2 B 1 B 3 Các cuộn dây phần ứng - stato Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vòng tròn. Khi roto quay, từ thông qua các vòng dây stato biến thiên tuần hoàn với tần số f = pn p- số cặp cực từ, n vòng/giây 2. Hoạt động: theo 2 cách - Cách 1: phần ứng quay, phần cảm cố định * Stato là nam châm đặt cố định * Rôto là khung dây quay quanh 1 trục trong từ trường tao bởi stato S Phaàn ñöùng yeân: Stato Phaàn quay: Roâto 2. Hoạt động: theo 2 cách - Cách 1: phần ứng quay, phần cảm cố định * Stato là nam châm đặt cố định * Rôto là khung dây quay quanh 1 trục trong từ trường tao bởi stato Cách 2: phần cảm quay, phần ứng cố định * Rôto là nam châm, thường là nam châm điện được nuôi bởi dòng điện 1 chiều * Stato gồm nhiều cuộn dây có lõi sắt, xếp thành 1 vòng tròn Phaàn ñöùng yeân: Stato Phaàn quay: Roâto S S N N Maùy phaùt ñieän xoay chieàu 1 pha Roâto coù p = 2 caëp cöïc N N S S Để tăng suất điện động của máy phát , phần ứng thường gồm nhiều cuộn dây , mỗi cuộn lại gồm nhiều vòng dây mắc nối tiếp với nhau . Phần cảm gồm nhiều nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực B – N, bố trí lệch nhau . Các cuộn dây của phần ứng và phần cảm thường được quấn trên các lõi thép kĩ Thuật để tăng cường từ thông qua chúng . Lõi thép gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau để giảm hao phí do dòng Fu –cô I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA N N S S N N S S Phần ứng ( các cuộn dây ) Phần cảm ( Các nam châm ) MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHA N N S S N N S S Phần ứng ( các cuộn dây ) Phần cảm ( Các nam châm ) NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHA MỘT SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha - Dòng điện xoay chiều 3 pha được tạo ra bởi máy phát điện xoay chiều 3 pha . Máy này có cấu tạo giống như máy phát điện 1 pha hoạt động theo cách thứ 2 * stato có 3 cuộn dây riêng rẽ , hoàn toàn giống nhau quấn trên 3 lõi sắt đặt lệch nhau 120 0 trên 1 vòng tròn * roto là một nam châm điện II. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 1. Cấu tạo và nguyên tắt hoạt động II. MÁY PHÁT XOAY CHIỀU 3 PHA N S A 1 B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 (1) (2) (3) * Cấu tạo - Stato ( phần ứng ) : 3 cuộn dây giống nhau quấn trên ba lõi sắt đặt lệch 120 0 trên vòng tròn - Rôto ( phần cảm) : Một nam châm NS quay quanh trục 0 với tốc độ góc không đổi * Hoạt động : Khi nam châm quay từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên điều hòa với tần số góc , cùng biên độ, lệch pha nhau 2 /3 Trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 sđđ xoay chiều cùng f , cùng biên độ, lệch pha nhau 2 /3 1. Cấu tạo và nguyên tắt hoạt động II. MÁY PHÁT XOAY CHIỀU 3 PHA N S A 1 B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 (1) (2) (3) * Hoạt động : Khi nam châm quay từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên điều hòa với tần số góc , cùng biên độ, lệch pha nhau 2 /3 Trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 sđđ xoay chiều cùng f , cùng biên độ, lệch pha nhau 2 /3 e 1 = E 0 cos t e 2 = E 0 cos( t - 2/3) e 3 = E 0 cos( t - 4/3) 1 2 3 N A 2 B 2 B 3 B 1 A 1 A 3 N S Có 2 cách mắc: Mắc hình sao , mắc tam giác 2. Cách mắc mạch 3 pha : 1 2 3 0 ~ ~ ~ Nguồn điện mắc theo hình sao 3 điểm đầu của 3 dây đưa ra thành 3 dây pha 3 điểm cuối nối chung lại thành dây trung hòa . Các điện áp U 1O , U 20 , U 30 gọi là điện áp pha U p , còn U 12 , U 23 , U 31 , gọi là điện áp dây U d - Trong các mạch 3 pha các tải được mắc theo hai cách . CÁCH MẮC MẠCH ĐIỆN 3 PHA a. Mắc hình sao - Mạch tiêu thu ̣ điện năng gọi là tải 1 2 3 Dây trung hòa O Dây pha U pha U day I P I d I 0 U d = U p 1 2 3 Dây trung hòa O Dây pha U pha U day I P I d I 0 CÁCH MẮC MẠCH ĐIỆN 3 PHA a. Mắc hình sao Nếu các tải đối xứng thi ̀ cường đô ̣ dòng điện trong dây trung hòa bằng không I d = I P a. Mắc hình sao 2. Cách mắc mạch 3 pha : A 1 A 3 A 2 B 1 B 2 B 3 3 điểm đầu của 3 dây đưa ra thành 3 dây pha, 3 điểm cuối nối chung lại thành dây trung hòa . Khi mắc hình sao: U d = U p ; I d = I p b.Mắc hình tam giác 1 2 3 I p U P U d I d U d = U P CÁCH MẮC MẠCH ĐIỆN 3 PHA I d = I p b. Mắc hình tam giác 2. Cách mắc mạch 3 pha : Khi mắc hình tam giác: I d = I p ; U d = U p A 2 A 1 A 3 B 1,2,3 điểm đầu pha này nối với điểm cuối của pha kia . Nguồn điện mắc theo hình sao b. Mắc hình tam giác 2. Cách mắc mạch 3 pha : Khi mắc hình tam giác: I d = I p ; U d = U p điểm đầu cuộn dây này nối với điểm cuối cuộn dây kia .Điểm nối chung đưa ra thành dây pha . Nguồn điện mắc theo hình tam giác A 2 A 3 A 1 B 1 B 3 B 2 Dòng điện xoay chiều 3 pha do máy phát điện xoay chiều 3 pha phát ra.Đó là hệ 3 dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số f ,cùng biên độ và lệch pha nhau 2 /3 . i 1 = I 0 cos t i 2 = I 0 cos( t - 2/3) i 3 = I 0 cos( t - 4/3) 3. Dòng ba pha - Truyền tải điện năng đi xa ,tiết kiệm dây dẫn. - Cung cấp điện cho động cơ ba pha . 4. Ưu điểm của dòng điện ba pha 1. Phát biểu nào sau đây đúng với máy phát điện xoay chiều ? Biên độ của suất điện động phụ thuộc vào số cặp cực của nam châm Tần số của suất điện động phụ thuộc vào số vòng dây của phần ứng Dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện ở các cuộn dây của phần ứng Cơ năng cung cấp cho máy được biến đổi hoàn toàn thành điện năng 2. Máy phát điện xoay chiều 1 pha có roto là phần ứng và máy phát điện xoay chiều 3 pha giống nhau ở điểm nào sau đây Đều có phần ứng quay, phần cảm cố định Đều có bộ góp điện để dẫn điện ra mạch ngoài Đều có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Trong mỗi vòng quay của roto , suất điện động của máy đều biến thiên tuần hoàn 2 lần 3. Roto của máy phát điện xoay chiều là nam châm có 3 cặp cực , quay với tốc độ 1200 vòng/phút . Tính tần số của suất điện động do máy tao ra 30Hz 50Hz 100Hz 60Hz 4. Phần ứng của 1 máy phát điện xoay chiều có N=200 vòng dây giống nhau . Từ thông qua mỗi vòng dây có giá trị cực đại là 2 mWb và biến thiên điều hòa với tần số 50 Hz. Suất điện động của máy có giá trị hiệu dụng là bao nhiêu ? 105V 83V 89V 94V C©u 5 VÒ cÊu t¹o m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu, mÖnh ®Ò nµo sau ®©y ®óng? PhÇn t¹o ra tõ trêng lµ phÇn øng. PhÇn t¹o dßng ®iÖn lµ phÇn øng. PhÇn t¹o ra tõ trêng lu«n quay. PhÇn t¹o ra dßng ®iÖn lu«n ®øng yªn. C©u 6 . Mét m¸y ph¸t ® iÖn xoay chiÒu cã p cÆp cùc , r« to quay víi tèc ®é n vßng/phót th × dßng ® iÖn xoay chiÒu do nã ph¸t ra cã tÇn sè lµ A. f = np/60; B. f= 2np C. f = np/2 D. f = np C©u 7. § iÒu nµo sau ®©y lµ sai khi nãi vÒ m¸y pha ́ t điện xoay chiÒu mét pha ? A. R«to cã thÓ lµ phÇn c¶m hoÆc phÇn øng . B. PhÇn quay gäi lµ r«to , phÇn ® øng yªn gäi lµ stato . C. PhÇn c¶m t¹o ra tõ trêng , phÇn øng t¹o ra suÊt ® iÖn ® éng . D. PhÇn c¶m t¹o ra dßng ® iÖn , phÇn øng t¹o ra tõ trêng . C©u 8 Mét m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu mét pha cã r«to gåm 4 cÆp cùc tõ, muèn tÇn sè dßng ®iÖn xoay chiÒu mµ m¸y ph¸t ra lµ 50Hz th× r«to ph¶i quay víi tèc ®é lµ bao nhiªu? A. 3000vßng/phót. B. 1500vßng/phót. C. 750vßng/phót. D. 500vßng/phót. C©u 9. Mét m¹ng ®iÖn 3 pha m¾c h×nh sao, hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai d©y pha lµ 220V. HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a mét d©y pha vµ d©y trung hoµ nhËn gi¸ trÞ nµo sau? 381V. 127V. 660V. 73V. C©u 10 Mét m¸y ph¸t ®iÖn mµ phÇn c¶m gåm hai cÆp cùc tõ quay víi tèc ®é 1500 vßng/ phót vµ phÇn øng gåm hai cuén d©y m¾c nèi tiÕp, cã suÊt ®iÖn ®éng hiÖu dông 220V, tõ th«ng cùc ®¹i qua mçi vßng d©y lµ 5mWb. Mçi cuén d©y phÇn øng gåm bao nhiªu vßng? 198 vßng. 99 vßng. 140 vßng. 70 vßng.
File đính kèm:
bai_giang_vat_li_lop_12_bai_17_may_phat_dien_xoay_chieu_truo.ppt
