14:17:3825/01/2021
Cái đinamô ở xe đạp nhỏ xíu và nhà máy thủy điện Hòa Bình khổng lồ đều cho dòng điện xoay chiều. Vậy cấu tạo và hoạt động của chúng có gì giống và khác nhau?
Để trả lời câu hỏi trên, chúng ta cùng tìm hiểu về cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều qua bài viết dưới đây.
I. Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều
1. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều
- Các máy phát điện xoay chiều đều có hai bộ phận chính là Nam châm [roto] và cuộn dây dẫn [stato].
2. Hoạt động của máy phát điện xoay chiều
- Khi cho nam châm [hoặc cuộn dây] quay thì ta thu được dòng điện xoay chiều trong các máy trên khi nối hai cực của máy với các dụng cụ tiêu thụ điện.
II. Máy phát điện xoay chiều trong kỹ thuật
1. Đặc tính kỹ thuật
- Máy phát điện xoay chiều trong công nghiệp có thể cho dòng điện có cường độ 10kA và hiệu điện thế xoay chiều 10,5kV.
- Đường kính tiết diện ngang của máy phát điện trong công nghiệp đến 4m, chiều dài đến 20m, công suất 110MW. Các cuộn dây là stato còn rôto là nam châm điện mạnh.
2. Cách làm quay máy phát điện
- Để làm quay rôto của máy phát điện, trong kỹ thuật, người ta dùng: Động cơ nổ, tuabin nước, cánh quạt gió.
III. Vận dụng
* Câu C3 trang 94 SGK Vật Lý 9: Hãy so sánh chỗ giống nhau và khác nhau về cấu tạo và hoạt động của đinamô xe đạp và máy phát điện xoay chiều trong công nghiệp.
* Lời giải:
• Giống nhau:
+ Cấu tạo: Đều có nam châm và cuộn dây dẫn, phần đứng yên [stato] là cuộn dây tạo ra dòng điện, phần quay [rôto là nam châm tạo ra từ trường.
+ Hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
• Khác nhau:
+ Cấu tạo:
- Diamo: dùng nam châm vĩnh cửu, tạo ra dòng điện có công suất nhỏ. Phần ứng chỉ có một cuộn dây.
- Máy phát điện công nghiệp: dùng nam châm tạo dòng điện có công suất lớn. Phần ứng có nhiều cuộn dây. Ngoài ra, một số máy phát điện còn có bộ góp điện để lấy điện ra ngoài.
> Có thể em chưa biết: Trong các máy phát điện lớn dùng trong công nghiệp, người ta dùng nam châm điện thay cho nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường mạnh. Để đưa dòng điện một chiều vào nam châm điện, người ta dùng bộ góp điện. Bộ góp điện gồm hai vành khuyên gắn vai hai đầu cuộn dây của nam châm điện và hai thanh quét [hay chổi than] luôn tì sát vào hai vành khuyên. Dây dẫn nối hai chổi than với hai cục nguồn điện ở ngoài. Nhờ thế mà khi nam châm quay, dây dẫn nối không bị xoắn lại.
Như vậy, với bài viết về cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ở trên, các em cần ghi nhớ: Cấu tạo máy phát điện gồm 2 bộ phận chính là nam châm và cuộn dây dẫn [bộ phận nào quay gọi là roto, bộ phận đứng yên gọi là stato; thường trong công nghiệp roto là nam châm stato là cuộn dây]. Hoạt động là ghi roto quay thì tạo ra dòng điện xoay chiều.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
» Mục lục bài viết SGK Hóa 9 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục bài viết SGK Vật lý 9 Lý thuyết và Bài tập
I. Máy phát điện xoay chiều 1 pha:
1. Nguyên tắc:
Cho một khung dây quay đều trong từ trường đều thì trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều. Nối hai đầu khung dây với một mạch ngoài kín thì trong mạch ngoài tạo ra dòng điện xoay chiều.
2. Cấu tạo:
Có 2 bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.
- Phần cảm : tạo ra từ trường là nam châm
- Phần ứng : tạo ra suất điện động cảm ứng là khung dây hoặc các cuộn dây.
Người ta có thể bố trí cho phần cảm quay, phần ứng đứng yên hoặc ngược lại.
- Phần đứng yên được gọi là stato.
- Phần quay được gọi là rôto.
a. Với máy phát điện xoay chiều một pha công suất nhỏ:
- Phần cảm là stato [nam châm đứng yên].
- Phần ứng là rôto [khung dây quay].
Bộ phận tạo ra dòng điện là khung dây nhưng nó lại quay nên người ta phải dùng thêm bộ góp
b.Với máy phát điện xoay chiều một pha công suất lớn
Vì dòng điện máy phát ra rất lớn nên không thể dùng bộ góp để lấy điện ra bên ngoài nên người ta phải bố trí cho khung dây đứng yên, nam châm quay[nam châm điện có khả năng tạo ra từ trường rất mạnh].. Như vậy, đối với máy phát điện xoay chiều 1 pha công suất lớn người ta bố trí cho
- Phần cảm là rôto.
- Phần ứng là stato.
Để làm giảm vận tốc quay của rôto trong khi vẫn giữ nguyên tần số của dòng điện do máy phát ra người ta chế tạo máy với n cặp cực nam châm [đặt xen kẻ nhau trên vành tròn của rôto] và p cặp cuộn dây [đặt xen kẻ nhau trên vành tròn của stato].
Hình trên là rôto gồm có 6 cặp cực nam châm [tổng cộng 12 cực: 6 cực Bắc, 6 cực Nam] sắp xếp xen kẻ nhau trên vành tròn của rôto, chúng là các nam châm điện. Ở bên ngoài ta thấy có tổng cộng 12 cuộn dây trên stato, chúng tạo thành 6 cặp cuộn dây. Các cuộn dây này được nối với nhau theo cách phù hợp.
Hình trên chụp một rô to. Ta thấy mỗi cực nam châm là một nam châm điện.
II. Máy phát điện xoay chiều ba pha
1. Dòng điện xoay chiều ba pha
Là một hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, cùng tần số, nhưng lệch pha nhau 2/3. Ba cuộn dây trên stato của phần ứng lệch nhau 1/3 vòng tròn.
2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha [Máy phát điện xoay chiều ba pha]
Trên vành của stato bố trí cho ba cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120o . Khi nam châm quay thì từ thông cực đại qua mỗi cuộn dây sẽ hơn kém nhau về thời gian bằng 1/3 chu kỳ, tức là lệch pha nhau góc .Nối hai đầu mỗi cuộn dây với một tải bên ngoài [các tải này giống hệt nhau] thì trong các tải có dòng điện xoay chiều ba pha.
3. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ba pha:
- Phần cảm là nam châm điện quay [Phần cảm là rôto]
- Phần ứng gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120o trên vành tròn của stato.
4. Đồ thị dòng điện của máy phát điện xoay chiều 3 pha [vẽ trên cùng một hệ trục] :
5. Cách mắc điện ba pha
a. Cách mắc hình sao:
b. Cách mắc hình tam giác
Trong cách mắc này ta thấy:
- Cần có 3 dây pha khi tải điện, không có dây trung hòa.
- Điện áp hiệu dụng đặt vào mỗi tải là điện áp Ud.
Nguồn Sưu tầm
17/09/2016 04:25 CH | 46807
1. Nguyên tắc:
Nguyên tắc của máy phát điện xoay chiều 1 pha đã được xét trong phần " I. Cách tạo ra dòng điện xoay chiểu" ở bài học trước.
2. Cấu tạo
Máy phát điện xoay chiều gồm 2 bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.
- Phần cảm là bộ phận tạo ra từ trường [là nam châm]
- Phần ứng là bộ phận tạo ra suất điện động cảm ứng [là khung dây hoặc các cuộn dây].
Người ta có thể bố trí cho phần cảm quay, phần ứng đứng yên hoặc ngược lại.
- Phần đứng yên được gọi là stato.
- Phần quay được gọi là rôto.
a] Với máy phát điện xoay chiều một pha công suất nhỏ:
- Phần cảm là stato [nam châm đứng yên].
- Phần ứng là rôto [khung dây quay].
Do khung dây là bộ phận cung cấp dòng điện ra bên ngoài nhưng nó lại quay nên người ta phải dùng thêmbộ góp [Xem lại " I. Cách tạo ra dòng điện xoay chiểu"]
b] Với máy phát điện xoay chiều một pha công suất lớn
Dòng điện do máy phát ra rất lớn nên không thể dùng bộ góp để lấy điện ra bên ngoài nên người ta phải bố trí cho khung dây đứng yên, nam châm [thường là nam châm điện có khả năng tạo ra từ trường rất mạnh].quay.Như vậy, đối với máy phát điện xoay chiều 1 pha công suất lớn người ta bố trí cho
- Phần cảm là rôto.
- Phần ứng là stato.
Để làm giảm vận tốc quay của rôto trong khi vẫn giữ nguyên tần số f của dòng điện do máy phát ra người ta chế tạo máy với p cặp cực nam châm [đặt xen kẻ nhau trên vành tròn của rôto] và p cặp cuộn dây [đặt xen kẻ nhau trên vành tròn của stato].
Ở hình bên trái ta thấy rôto [phần bên trong] gồm có 6 cặp cực nam châm [tổng cộng 12 cực: 6 cực Bắc, 6 cực Nam] sắp xếp xen kẻ nhau trên vành tròn của rôto, chúng là các nam châm điện. Ở bên ngoài ta thấy có tổng cộng 12 cuộn dây trên stato, chúng tạo thành 6 cặp cuộn dây. Các cuộn dây này được nối với nhau theo cách phù hợp.
Ở hình bên phải là hình chụp một rô to. Ta thấy mỗi cực nam châm là một nam châm điện.
Trong trường hợp này, tần số của dòng điện do máy phát ra là f = np trong đó n là số vòng quay trong 1 giây của rôto.
Nếu n là số vòng quay trong 1 phút của rôto thì
II. Máy phát điện xoay chiều ba pha
1. Dòng điện xoay chiều ba pha là một hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều một pha cùng biên độ Io cùng tần số f [tức là cùng tần số góc ] nhưng lệch pha nhau 120o [tức là radian].
2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha [Máy phát điện xoay chiều ba pha]
Người ta bố trí cho ba cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120o trên vành tròn của stato. Khi nam châm quay thì từ thông cực đại qua mỗi cuộn dây sẽ hơn kém nhau về thời gian bằng 1/3 chu kỳ, tức là lệch pha nhau góc .Nối hai đầu mỗi cuộn dây với một tải bên ngoài [các tải này giống hệt nhau] thì trong các tải có dòng điện xoay chiều ba pha.
3. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ba pha:
- Phần cảm là nam châm điện quay [Phần cảm là rôto]
- Phần ứng gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120o trên vành tròn của stato.
4. Biểu thức của dòng điện xoay chiều ba pha
Ta hãy gọi cường độ tức thời của dòng điện chạy trong tải thứ nhất là i1, của dòng điện trong tải thứ hai là i2 và trong tải thứ ba là i3. Chọn gốc thời gian thích hợp ta có biểu thức của các dòng điện này như sau:
Đồ thị của các dòng điện này [vẽ trên cùng một hệ trục] như sau
Đồ thị này cho thấy:
- Lúc mà một dòng điện đạt giá trị cực đại [bằng +Io] thì hai dòng điện kia đều có giá trị âm và cùng có độ lớn bằng nửa cực đại [ bằng -Io/2].
- Lúc mà một dòng điện đạt giá trị cực tiểu [bằng -Io] thì hai dòng điện kia đều có giá trị dương và cùng có độ lớn bằng nửa cực đại [ bằng +Io/2].
5. Cách mắc điện ba pha [Phần đọc thêm]
a] Cách mắc hình sao:
Trong cách mắc này ta thấy:
- Cần có 4 dây khi tải điện: Ba dây pha và một dây trung hòa.
- Nếu các tải hoàn toàn giống nhau thì cường độ dòng điện trên dây trung hòa bằng 0 [triệt tiêu].
- Nếu gọi Ud là điện áp giữa hai dây pha; Up là điện áp giữa một dây pha với dây trung hòa thì
- Nếu tải tiêu thụ được mắc hình sao thì điện áp hiệu dụng đặt vào mỗi tải là Up.
b] Cách mắc hình tam giác
Trong cách mắc này ta thấy:
- Cần có 3 dây pha khi tải điện, không có dây trung hòa.
- Điện áp hiệu dụng đặt vào mỗi tải là điện áp Ud.
Bài trước Lên đầu trang Bài kế tiếp Trở về Trang chủ