Bài giảng máy phát điện

Khóa học LTðB môn Vật lí – thầy ðoàn Công Thạ
o
Bài 22. Máy phát ñiện xoay chiều


Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 1 -


BÀI 22. MÁY PHÁT ðIỆN XOAY CHIỀU

A. Suất ñiện ñộng dao ñộng ñiều hòa
(Hình vẽ tham khảo clip)
Xét khung dây có N vòng quay với vận tốc góc ω quanh trục quay ñối xứng xx’ trong từ trường ñều có cảm ứng từ
B

, diện tích khung quay là S.
Chọn thời ñiểm t = 0
( , ) 0
n B
=
 

Tại thời ñiểm t bất kì
( , ) S os S os
n B t NB c NB c t
α ω φ α ω
= = → = =
 

Theo ñịnh luật cảm ứng ñiện từ trong khung xuất hiện suất ñiện ñộng cảm ứng
' Ssin
e NB t
φ ω
= − =

ðặt
0
S
E NB
ω
=
0
sin
e E t
ω
→ =

B. Máy phát ñiện xoay chiều một pha
1. Nguyên tắc hoạt ñộng
- Dựa trên hiện tượng cảm ứng ñiện từ
- Phần cảm tạo ra từ trường
- Phần ứng là bộ phận lấy ra dòng ñiện
- Stato là bộ phận ñứng yên
- Roto là bộ phận chuyển ñộng
- Bộ góp ñiện là bộ phận lấy dòng ñiện ra mạch ngoài.
- Chú ý: Biểu thức
0
sin
e E t

ω
=
là biểu thức tổng quát của tất cả máy phát xoay chiều 1 pha.
2. Các loại máy ñiện một pha
Hình 1. Sơ ñồ nguyên tắc cầu tạo
Stato là phần cảm, roto là phần ứng .
Hình 2. Máy phát ñiện một pha trong kĩ thuật, một cặp cực, có ưu ñiểm giảm ñược bộ góp ñiện.
Hình 3. Máy phát ñiện 2 cặp cực, ưu ñiểm giảm tốc ñộ quay nhưng vẫn ñảm bảo tần số theo yêu cầu.
Với máy phát có p cặp cực
( )
60
n
f p
=

Bài tập áp dụng: Cho một máy phát ñiện xoay chiều một pha có 3 cặp cực. Suất ñiện ñộng hiệu dụng giữa 2 cực của
máy E = 120 V. Tần số của dòng ñiện xoay chiều f = 50 Hz, từ thông cực ñại qua một vòng dây phần ứng bằng
5
01
3.10 (W )
b
φ
−
=
.
1. Tìm vân tốc góc quay của khung qua ñơn vị Rad/s.
2. Tìm số vòng dây quấn trên một cuộn dây phàn ứng.
3. Mắc 2 cực của máy trên với mạch ngoài với
1
100 ,

R L H
π
= Ω =
và C thay ñổi ñược. Tìm C ñể cộng suất mạch
ngoài lớn nhất, tính công suất ñó.
Giải:
1.
60
( ) 1000( / )
60
n f
f p n v p
p
= → = =

*
2 ( d / )
60
n
Ra s
ω π
=

2. Chọn t = 0
( , ) 0
n B
=
 
1 1 ax 1
S sin 6 2 E 2

m
e NB t N f N
ω ω φ π
→ = = →

3. Nối với mạch ngoài
2 sin 2 120 2sin100
u E ft t
π π
= =

Công suất cực ñại khi xảy ra cộng hưởng
C L
Z Z
=

C. Máy phát ñiện một chiều
Khóa học LTðB môn Vật lí – thầy ðoàn Công Thạ
o
Bài 22. Máy phát ñiện xoay chiều


Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 2 -


Máy phát ñiện một chiều về nguyên tắc cấu tạo giống như máy phát ñiện xoay chiều một pha chỉ khác ở bộ góp ñiện
ñó là 2 nửa vành khuyên tương ứng gắn với 2 ñầu khung dây, khi quay nó tựa lên 2 chổi quét cố ñịnh. Với cấu tạo
khác ñi của bộ góp ñiện, mỗi khi khung dây quay ñược nửa vòng thì vành khuyên lại ñổi chổi quét. Kết quả là

mạch ngoài là dòng ñiện nhấp nháy không ngắt quãng.
D. Máy phát ñiện 3 pha – Dòng 3 pha
Máy phát ñiện xoay chiều 3 pha
1 0
2 0
3 0
os
2
os( )
3
2
os( )
3
e E c t
e E c t
e E c t
ω
π
ω
π
ω


=


= −




= +



Nếu 3 tải giống nhau
1 0
2 0
3 0
os
2
os( )
3
2
os( )
3
i E c t
i E c t
i E c t
ω
π
ω
π
ω


=


= −




= +



- Máy phát ñiện 3 pha hoạt ñộng dựa trên hiện tượng cảm ứng ñiện từ, có thể tạo ñược 3 dòng ñiện xoay chiều.
- Nếu cho roto quay ñều thì ở 3 cuộn dây xuất hiện suất ñiện ñộng cùng tần số, biên ñộ nhưng lệch pha nhau
liên tiếp là
2
3
π

- Nếu nối 3 cuộn dây với 3 mạch ngoài giống hệt nhau thì ở mạch ngoài ta có 3 dòng ñiện cùng biên ñộ, cùng
tần số nhưng lệch pha nhau liên tiếp là
2
3
π
.
- Hệ thống 3 dòng ñiện như trên gọi là dòng 3 pha.
Bài tập áp dụng: (hình vẽ tham khảo clip)
Khi ñặt vảo AB 1 tần số f chưa biết thì
1 2
37,5 , 50 , 17,5 , 0,1
U V U V U V I A
= = = =

1. CMR: R ≠ 0.
2. Giải thích
1 2

U U U
≠ +

3. Tìm Z, Z
d
, Z
C
.
4. Tìm R, Z
L

5. Góc lệch pha u với i
6. Khi biến thiên tần số f ñến f = 330 Hz thấy I
max
tìm L, C, f ban ñầu.
Giải
1. CMR: R ≠ 0.
Giả sử
1 2
0
37,5 50 17,5 32,5 0
R LC
U U U Vl R
= →
= − → = − = → → ≠

2. Với mạch
1 2 1 2
(1)
u u u U U U= + → = +

  

Vì U
1
sớm pha so với i, U
1
trễ pha so với i
1 2
(1)
U U U
→ ≠ +

Khóa học LTðB môn Vật lí – thầy ðoàn Công Thạ
o
Bài 22. Máy phát ñiện xoay chiều


Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 3 -


3.
2 2 2
2 2 2
( )
R L C
d L R
U U U U
U U U

= + +
= +

Từ ñây ta có thể tìm ñược R, Z
L

4.
/
L C
u i
Z Z
tg
R
ϕ
−
=

5. Khi f = f
. (1)
L C
L
Z Z
C
→ =

6. Khi f = f
0

0
1

( )(2)
2
(1),(2)
LC
f
LC
π
→ =
→



Nguồn:
Hocmai.vn