Vật lý 12 bài 17: Máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

ĐH KD & CN Hà Nội 18/02/2023

0 3 6 minutes read

Bạn đang xem: Vật lý 12 bài 17: Máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tại TRƯỜNG ĐH KD & CN Hà Nội

Vật lý 12 bài 17: Máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động. Máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha là những khái niệm chúng ta đã nghe và quen thuộc trong thực tế, trẻ cũng đã biết cách tạo ra dòng điện một chiều từ dòng điện xoay chiều.

Vậy máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Cách đấu mạch điện 3 pha hình sao, hình tam giác có gì khác so với cách đấu song song, nối tiếp mà chúng ta thường sử dụng ở dòng điện không đổi, hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Máy phát điện:

1. Máy phát điện xoay chiều là gì?

Máy phát điện 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 phần chính:

– Cuộn 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 1 pha

• Máy phát điện xoay chiều một pha gồm hai bộ phận chính:

– Cuộn cảm (rotor): là nam châm vĩnh cửu hay còn gọi là nam châm điện, đây là bộ phận tạo ra từ trường.

– Phần ứng (stato): là các cuộn dây trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy móc hoạt động

• Khi quay, nam châm (nay là rôto) tạo ra từ trường quay, từ trường này sinh ra suất điện động xoay chiều trong các cuộn dây cố định (stato).

III. máy phát điện 3 pha

1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

a) Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha

– Máy phát điện xoay chiều 3 pha gồm có stato có 3 cuộn dây riêng biệt, hoàn toàn giống nhau quấn trên 3 lõi sắt đặt cách nhau 1200 trên một vòng tròn, rôto là một nam châm điện.

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha

b) Nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều 3 pha

– Khi roto quay đều, tạo ra từ trường quay, sinh ra hệ ba suất điện động ở ba cuộn dây cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau 120o.

– Nếu nối các cực của 3 cuộn dây vào 3 mạch ngoài giống nhau (3 tải tiêu thụ) thì ta có hệ 3 dòng điện cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau 1200.

2. Cách mắc mạch điện ba pha

a) Cách mắc mạch điện 3 pha

– Ba điểm đầu của 3 cuộn dây được nối với 3 mạch ngoài bằng 3 dây dẫn gọi là dây pha. Ba điểm cuối được nối với nhau trước rồi nối với ba mạch ngoài bằng một dây dẫn gọi là dây trung tính.

– Khi lấy hình ngôi sao ta có: U_đ = 3.U_P (U_đ là hiệu điện thế giữa hai đầu dây pha U_P là hiệu điện thế giữa dây pha và dây trung tính).

b) Cách mắc mạch 3 pha hình tam giác

– Điểm cuối của cuộn này nối với đầu của cuộn tiếp theo theo thứ tự thành ba điểm nối chung. Ba mối nối đó được nối với 3 mạch ngoài bằng 3 dây pha.

3. Dòng điện ba pha

– Dòng điện xoay chiều 3 pha: là hệ gồm 3 dòng điện xoay chiều một pha được tạo ra từ 3 suất điện động cùng biên độ, cùng tần số, lệch pha nhau một góc 1200 (2π/3). .

4. Ưu điểm của dòng điện ba pha

– Truyền tải điện năng đi xa bằng dòng điện 3 pha giúp tiết kiệm dây dẫn so với truyền tải điện năng bằng dòng điện 1 pha.

– Cấp nguồn cho động cơ 3 pha, sử dụng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp.

IV. Bài tập máy phát điện xoay chiều

* Bài 1 trang 94 SGK Vật Lý 12: Máy phát điện xoay chiều thường hoạt động dựa trên nguyên tắc nào?

° Giải bài 1 trang 94 SGK Vật Lý 12:

Nguyên lý làm việc của 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 điện ba pha.

° Lời giải bài 2 trang 94 SGK Vật Lý 12:

– Dòng điện một pha: là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật hàm sin hoặc cosin.

– Đường dây 3 pha: là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều một pha có cùng tần số nhưng lệch pha nhau 120o, nối tiếp nhau.

→ Như vậy, dòng điện một pha là một thành phần trong hệ thống điện xoay chiều 3 pha.

* Bài 3 trang 94 SGK Vật Lý 12: Trong máy phát điện xoay chiều một pha, từ trường quay có véc tơ B quay với tốc độ 300 vòng/phút được tạo bởi 20 cực nam châm điện (10 cực Nam và 10 cực Bắc) với tốc độ bằng bao nhiêu?

A. 10 vòng/phút; B. 20 vòng/phút;

C. 5 vòng/phút; D. 100 vòng/phút;

° Giải bài 3 trang 94 SGK Vật Lý 12:

¤ Chọn câu trả lời: C. 5 vòng/s;

– Tốc độ quay của từ trường: n = 300 vòng/phút = 300/60 = 5 (vòng/phút)

(Tốc độ quay của từ trường khác với tần số của dòng điện xoay chiều sinh ra bởi f = pn, p là số cặp cực từ).

* Bài 4 trang 94 SGK Vật Lý 12: Trong trường hợp ba suất điện động của máy phát điện ba pha được nối sao và ba tải cũng được nối sao thì phải có bốn đường dây nối nguồn với tải. Xét trường hợp ba tải trọng đối xứng và chứng minh rằng trong bốn đường nối có một đường có độ lớn bằng không (đường trung hòa).

° Giải bài 4 trang 94 SGK Vật Lý 12:

– Khi suất điện động và tải đối xứng đều hình sao thì dòng điện trong các tải có cùng biên độ và tần số, hai dòng điện lệch pha nhau một góc 2π/3 (tức 1200).

– Biểu thức cường độ dòng điện trong các tải là:

Tôi_{Đầu tiên} = tôi₀.cosωt; Tôi₂ = tôi₀.cos(ωt – 2π/3); Tôi₃ = tôi₀.cos(ωt + 2π/3)

⇒ cường độ dòng điện trong dây trung hòa là:

tôi = tôi_{Đầu tiên} + tôi₂ + tôi₃ = tôi₀.cosωt+I₀.cos(ωt – 2π/3) + I₀.cos(ωt + 2π/3)

– Tổng hợp ba hàm số điều hòa trên bằng giản đồ véc tơ, ta được: i = 0;

⇒ Dòng điện qua dây trung tính bằng không.

Từ nội dung bài viết về máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các bài tập trên hi vọng các bạn đã hiểu rõ hơn, mọi thắc mắc và góp ý vui lòng đặt câu hỏi. Hãy để lại bình luận dưới bài viết để ĐH KD & CN Hà Nội ghi nhận và hỗ trợ, chúc bạn học tốt.

Đăng bởi: ĐH KD & CN Hà Nội

Bản quyền bài viết thuộc về trường ĐH KD & CN Hà Nội. Mọi sao chép đều là gian lận! Nguồn chia sẻ: ĐH KD & CN Hà Nội (hubm.edu.vn) Tags Vật Lý 12