Bài giảng Vật lý 12 - Bài: Máy phát điện xoay chiều

Bài . MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀUBài . MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀUMÁY PHÁT ĐIỆN LÀ GÌ?Là thiết bị dùng để biến đổi cơ năng thành điện năngNGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦAMÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀUNếu từ thông qua mỗi vòng dây biến thiên theo quy luật:	 Φ1 = Φ0cost ( Φ0: từ thông cực đại trong 1 vòng dây)Cuộn dây có N vòng giống nhau  suất điện động xoay chiều trongcuộn dây:	 	 Hay e = E0cos(t - /2)E0= NΦ0 - Biên độ của sđđNguyên 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 trườngTừ 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 rôtoI. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHACác bộ phận chínhPhần cảm: là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu. Đó là phần tạo ra từ trườngI. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHANSS- 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 chínhPhần 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 độngI. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHAB2B1B3 Các cuộn dây phần ứng - statoPhần 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 = pnp- số cặp cực từ, n vòng/giây2. 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 statoSPhaàn ñöùng yeân: StatoPhaàn quay: Roâto2. 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 trònPhaàn ñöùng yeân: StatoPhaàn quay: RoâtoSSN NMaùy phaùt ñieän xoay chieàu 1 phaRoâto coù p = 2 caëp cöïcNNSSĐể tăng suất điện động của máy phát, phần ứng thường gồmnhiều cuộn dây, mỗi cuộn lại gồm nhiều vòng dây mắc nốitiếp với nhau. Phần cảm gồm nhiều nam châm điện tạo thànhnhiều cặp cực B – N, bố trí lệch nhau. Các cuộn dây của phần ứng và phần cảm thường được quấn trên các lõi thép kĩThuật 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 PHANNSSNNSSPhần ứng (các cuộn dây)Phần cảm( Các nam châm) MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHANNSSNNSSPhần ứng (các cuộn dây)Phần cảm( Các nam châm)NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHAMỘT SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎCấu 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 1200 	 trên 1 vòng tròn	* roto là một nam châm điệnII. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 1. Cấu tạo và nguyên tắt hoạt độngII. MÁY PHÁT XOAY CHIỀU 3 PHA NSA1B1A2B2A3B3(1)(2)(3)* Cấu tạo - Stato ( phần ứng ) : 3 cuộn dây giống nhau quấntrên ba lõi sắt đặt lệch 1200  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/3Trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 sđđ xoay chiều cùng f , cùng biên độ, lệch pha nhau 2/31. Cấu tạo và nguyên tắt hoạt độngII. MÁY PHÁT XOAY CHIỀU 3 PHA NSA1B1A2B2A3B3(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/3Trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 sđđ xoay chiều cùng f , cùng biên độ, lệch pha nhau 2/3e1 = E0 coste2 = E0 cos(t - 2/3)e3 = E0 cos(t - 4/3) 1 2 3NA2B2B3B1A1A3NSCó 2 cách mắc: Mắc hình sao , mắc tam giác2. Cách mắc mạch 3 pha :1230~~~Nguồn điện mắc theo hình sao3 điểm đầu của 3 dây đưa ra thành 3 dây pha 3 điểm cuối nối chung lại thành dây trung hòa .Các điện áp U1O, U20, U30 gọi là điện áp pha Up, còn U12, U23, U31, gọi là điện áp dây Ud- Trong các mạch 3 pha các tải được mắc theo hai cách.CÁCH MẮC MẠCH ĐIỆN 3 PHAa. Mắc hình sao- Mạch tiêu thụ điện năng gọi là tải123Dây trung hòaODây phaUphaUdayIPIdI0Ud = Up123Dây trung hòaODây phaUphaUdayIPIdI0CÁCH MẮC MẠCH ĐIỆN 3 PHAa. Mắc hình saoNếu các tải đối xứng thì cường độ dòng điện trong dây trung hòa bằng khôngId = IPa. Mắc hình sao2. Cách mắc mạch 3 pha :A1A3A2B1B2B33 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: Ud = Up; Id = Ipb.Mắc hình tam giác123IpUPUdIdUd = UPCÁCH MẮC MẠCH ĐIỆN 3 PHAId = Ipb. Mắc hình tam giác2. Cách mắc mạch 3 pha :Khi mắc hình tam giác: Id = Ip; Ud = UpA2A1A3B1,2,3điểm đầu pha này nối với điểm cuối của pha kia .Nguồn điện mắc theo hình saob. Mắc hình tam giác2. Cách mắc mạch 3 pha :Khi mắc hình tam giác: Id = Ip; Ud = Upđiểm 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 A2A3A1B1B3B2Dòng 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 .i1 = I0 costi2 = I0 cos(t - 2/3)i3 = I0 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 châmTần số của suất điện động phụ thuộc vào số vòng dây của phần ứngDòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện ở các cuộn dây của phần ứngCơ năng cung cấp cho máy được biến đổi hoàn toàn thành điện năng2. 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 đâyĐều có phần ứng quay, phần cảm cố địnhĐều có bộ góp điện để dẫn điện ra mạch ngoàiĐều có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từTrong mỗi vòng quay của roto, suất điện động của máy đều biến thiên tuần hoàn 2 lần3. 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 ra30Hz50Hz100Hz60Hz4. 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?105V83V89V94VC©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 lµA. 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 phát 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.