Máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng


Máy phát điện xoay chiều một pha

Tổng hợp đề thi học kì 1 lớp 12 tất cả các môn

Toán - Văn - Anh - Lí - Hóa - Sinh - Sử - Địa - GDCD

Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông qua một vòng dây biến thiên điều hòa, trong vòng dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều.

1. Máy phát điện xoay chiều một pha

* Khái niệm: là máy tạo ra một suất điện động xoay chiều hình sin.

* Cấu tạo

Máy phát điện xoay chiều 1 pha (còn gọi là máy dao điện) gồm 2 phần chính:

Máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng

+ Phần cảm: Là nam châm dùng để tạo ra từ trường. Nam châm của phần cảm có thể là nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện.

+ Phần ứng: Là khung dây dẫn dùng để tạo ra dòng điện.

Một trong hai phần cảm và phần ứng đứng yên, phần còn lại quay, bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận quay gọi là rôto.

Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số \(f = np\) trong đó: n (vòng/s), p: số cặp cực.

Nếu N (vòng/phút) thì tần số \(f = \dfrac{{Np}}{{60}}\)

2. Máy phát điện xoay chiều ba pha

* Khái niệm: Là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau \(2 \pi\)/3.

*Cấu tạo: 

+ Stato: là 3 cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đường tròn lệch nhau một góc 1200

+ Roto: là một nam châm có thể quay quanh một trục cố định với tốc độ quay không đổi là \(\omega \)

Khi đó trên 3 cuộn dây xuất hiện 3 dòng điện xoay chiều có cùng tần số góc \(\omega \), cùng biên độ nhưng lệch pha nhau góc 1200, dòng điện sinh ra từ máy phát điện xoay chiều ba pha gọi là dòng ba pha.

Cấu tạo bên trong của máy phát điện xoay chiều 3 pha:

Máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng

Mắc hình sao: \({U_d} = \sqrt 3 {U_p},{I_d} = {I_p}\)

Máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng

Mắc hình tam giác: \({U_d} = {U_p},{I_d} = \sqrt 3 {I_p}\)

Máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng

Công suất của dòng điện 3 pha: \(P = 3{U_p}{I_p}{\rm{cos}}\varphi {\rm{ }}\)  

* Ưu điểm của dòng điện 3 pha:

+ Truyền tải điện năng bằng dòng 3 pha tiết kiệm được nhiều dây dẫn.

+ Máy phát điện 3 pha có cấu tạo đơn giản, dòng 3 pha được sử dụng rộng rãi cho các động cơ chạy điện 3 pha được sử dụng ở hầu hết các nhà máy sản xuất, xí nghiệp.

Video mô phỏng về máy phát điện - động cơ điện

Sơ đồ tư duy về máy phát điện xoay chiều - Vật lí 12

Máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng

  • Câu C1 trang 92 SGK Vật lý 12

    Giải Câu C1 trang 92 SGK Vật lý 12

  • Câu C2 trang 92 SGK Vật lý 12

    Giải Câu C2 trang 92 SGK Vật lý 12

  • Câu C3 trang 94 SGK Vật lý 12

    Giải Câu C3 trang 94 SGK Vật lý 12

  • Bài 1 trang 94 SGK Vật lí 12

    Giải bài 1 trang 94 SGK Vật lí 12. Các máy phát điện xoay chiều

  • Bài 2 trang 94 SGK Vật lí 12

    Giải bài 2 trang 94 SGK Vật lí 12. Phân biệt dòng một pha với dòng ba pha

>> Xem thêm

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 12 - Xem ngay

Báo lỗi - Góp ý

>> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2023 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc.

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng
Máy phát điện xoay chiều của Ganz Works chế tạo vào đầu thế kỷ 20 năm 1909 ở Budapest, Hungary, nằm trong nhà máy thủy điện lớn nhất Đế quốc Nga (ảnh của Prokudin-Gorsky, 1911)[1]

Máy phát  điện xoay chiều là một máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng của điện xoay chiều.[2] Vì lý do chi phí và đơn giản, hầu hết các phát điện sử dụng một từ trường quay với một thiết bị cố định.[3] Đôi khi người ta cũng sử dụng một máy phát điện xoay chiều tuyến tính có phần bao ngoài quay còn từ trường lại đứng yên. Về nguyên tắc, bất kỳ máy phát điện tạo ra điện xoay chiều nào cũng có thể được gọi là một phát điện xoay chiều, nhưng thường là từ này đề cập đến các máy làm quay trục do ô tô và các động cơ đốt trong điều khiển. Máy phát điện xoay chiều sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường được gọi là magneto. Máy phát điện xoay chiều dùng trong nhà máy điện được thúc đẩy bằng tuốc bin hơi nước được gọi là máy phát điện tuốc bin. Các máy phát điện 3 pha 50 Hz hay 60 Hz loại lớn trong các nhà máy điện sản xuất ra hầu hết năng lượng điện của thế giới, sau đó điện năng được hệ thống điện lưới phân phối.[4]

Cấu tạo[sửa | sửa mã nguồn]

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều gồm 2 phần chính là phần cảm và phần ứng.

  • Phần cảm (roto): gồm các nam châm điện có chức năng tạo ra từ thông.
  • Phần ứng (stato): được tạo thành bởi hệ thống các cuộn dây điện cố định, giống nhau về kích thước.

Bên cạnh 2 bộ phận chính trên còn các bộ phận cấu thành khác như: đầu phát, hệ thống nhiên liệu, làm mát, hệ thống xả,…

Nguyên lý hoạt động[sửa | sửa mã nguồn]

Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi số đường sức từ của nam châm xuyên qua tiết diện của cuộn dây luân phiên tăng giảm(hay còn gọi là từ thông qua cuộn dây biến thiên) thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây cũng luân phiên đổi chiều. Từ thông qua cuộn dây tăng giảm có thể là do cuộn dây quay tròn hoặc nam châm quay tròn. Nếu chu trình cứ tái diễn liên tục như vậy thì sẽ hình thành nên dòng điện.

Phân loại máy phát điện xoay chiều[sửa | sửa mã nguồn]

Trên thực thế, nhà sản xuất phân loại máy phát điện dựa trên nguyên lý hoạt động. Có hai loại máy phát điện xoay chiều đó là máy phát điện 3 pha và máy phát điện 1 pha. Về cơ bản, hai loại máy này đều là máy đồng bộ và chỉ khác nhau một chút về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động.

Máy phát điện 1 pha[sửa | sửa mã nguồn]

Về cấu tạo: vẫn gồm hai phần chính là phần ứng và phần cảm.

  • Phần cảm gồm hệ thống các nam châm điện. Khi hệ thống này quay sẽ tạo ra từ thông biến thiên..
  • Phần ứng bao gồm các cuộn dây điện có kích thước tương đương nhau và cố định tại một vòng tròn.

Tùy theo công suất của máy phát điện mà có thể có phần đứng yên và phần quay khác nhau. Đối với máy phát điện công suất lớn thì phần đứng là cuộn dây, phần quay sẽ là nam châm. Đối với máy phát điện công suất nhỏ thì ngược lại. Phần đứng yên sẽ được gọi là stator và phần chuyển động là rotor.

Về nguyên lý hoạt động: vẫn là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Túc là, khi rotor quay một suất điện động biến thiên sẽ được tạo ra và khi suất điện động này được đưa ra ngoài sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.

Máy phát điện xoay chiều 3 pha[sửa | sửa mã nguồn]

Về cấu tạo: Máy phát điện 3 pha có cấu tạo tương tự như máy phát điện 1 pha

  • Phần cảm (roto) là 1 nam châm điện quay quanh trục cố định để tạo ra một lượng từ trường biến thiên phù hợp
  • Phần ứng (stato) gồm 3 cuộn dây lệch nhau 120 độ và giống nhau về kích thước và số vòng.

Ngoài ra còn một số bộ phận khác như: vỏ máy phát, bạc lót, giá đỡ, bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh điện, vòng tiếp điện.

Về nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ theo một nguyên lý được lắp đặt sẵn. Khi nam châm bắt đầu quay trong cuộn dây cũng là lúc điện áp được hình thành. Điện áp này sẽ được sinh ra giữa hai đầu của cuộn dây và tạo nên dòng điện xoay chiều.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ “Abraham Ganz at the Hindukush”. Poemas del río Wang. Studiolum. Bản gốc lưu trữ ngày 11 tháng 2 năm 2016. Truy cập ngày 6 tháng 10 năm 2017.
  2. ^ Aylmer-Small, Sidney (1908). “Lesson 28: Alternators”. Electrical railroading; or, Electricity as applied to railroad transportation. Chicago: Frederick J. Drake & Co. tr. 456–463.
  3. ^ Gordon R. Selmon, Magnetoelectric Devices, John Wiley and Sons, 1966 no ISBN pp. 391-393
  4. ^ “List of Plug/Sockets and Voltage of Different Countries”. World Standards. World Standards.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

  • White, Thomas H.,"Alternator-Transmitter Development (1891–1920)". EarlyRadioHistory.us.
  • Alternators Lưu trữ 2004-04-29 tại Wayback Machine at Integrated Publishing (TPub.com)
  • Wooden Low-RPM Alternator Lưu trữ 2010-05-28 tại Wayback Machine, ForceField, Fort Collins, Colorado, USA
  • Understanding 3 phase alternators at WindStuffNow
  • Alternator, Arc and Spark. The first Wireless Transmitters (G0UTY homepage)