Giáo án Vật lý 12 - MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU potx

MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

I / MỤC TIÊU :
 Hiểu nguyên tắc hoạt động của các máy phát điện xoay chiều.
 Nắm được cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha.
 Biết vận dụng các công thức để tính tần số và suất điện động của máy
phát điện xoay chiều.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Mô hình máy phát điện xoay chiều một pha, tranh vẽ sơ đồ các
loại máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha.
2 / Học sinh :
Xem lại hiện tượng cảm ứng điện từ
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Dựa trên hiện tượng cảm ứng
điện từ


GV : Nguyên tắc hoạt động của các
loại máy phát điện xoay chiều là gì ?
GV : Viết biểu thức từ thông qua
HS :  = 
0
cos 2ft

HS : e =  N
dt
d


= 2f N 
0
sin 2ft


HS : e = 2f N 
0
cos ( 2ft   / 2 )

HS : E
0
= 2f N 
0

HS : Từ trường cố định, vòng dây
quay.

HS : Từ trường quay, vòng dây cố
định.
Hoạt động 2 :
HS : Phần cảm và phần ứng.

HS : Nam châm điện, nam châm
vĩnh cữu.

mỗi vòng dây ?
GV : Viết biểu thức suất điện động
xuất hiện trong cuộn dây có N vòng
?

GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi
biểu thức suất điện động xuất hiện
trong cuộn dây có N vòng ?
GV : Viết biểu thức biên độ của suất
điện động ?
GV : Nêu hai cách tạo ra suất điện
động xoay chiều thường dùng trong
các máy phát điện ?

GV : Nêu tên hai bộ phận chính của
máy phát điện xoay chiều ?
GV : Phần cảm được cấu tạo như thế
nào ?

GV : Phần ứng được cấu tạo như thế
nào ?
HS : Những cuộn dây
HS : stato, roto
HS : Phần ứng gồm nhiều cuộn dây,
mỗi cuộn dây lại gồm nhiều vòng
dây mắc nối tiếp, phần cảm gồm
nhiều nam châm điện.

HS : Quấn trên các lõi thép kỹ thuật.

HS : Lõi thép gồm nhiều lá thép
mỏng ghép cách điện.
HS : Có 2 cách

HS : hai vành khuyên, hai thanh

quét.

Hoạt động 3 :
HS : Nêu định nghĩa.
HS : e
1
= E
o
cost
GV : Nêu tên của phần quay và phần
cố định của máy phát điện ?
GV : Người ta phải làm gì để tăng
suất điện động của máy phát ?

GV : Để tăng cường từ thông qua
các cuộn dây người ta phải làm gì ?
GV : Muốn tránh dòng điện PhuCô
người ta phải làm gì ?
GV : Các máy phát điện xoay chiều
1 pha có mấy cách hoạt động ?
GV : Để dẫn dòng điện ra ngoài
người ta phải làm bằng cách nào ?

GV : Dòng điện xoay chiều 3 pha là
gì ?
GV : Viết các biểu thức suất điện
động xuất hiện trong cuộn dây ?


e

2
= E
o
cos(t -
2
3

)
e
3
= E
o
cos(t +
2
3

)

HS : 3 cuộn dây giống nhau.
HS : Tam giác hoặc sao


GV : Quan sát hình vẽ 42.4 mô tả
cấu tạo của máy phát điện xoay
chiều 3 pha ?
GV : Tải tiêu thụ điện năng được
mắc như thế nào ?

IV / NỘI DUNG :
1. Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều

a) Nguyên tắc hoạt động của các loại máy phát điện xoay chiều là 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.
b) Có hai cách tạo ra suất điện động xoay chiều thường dùng trong các
máy điện :
- Từ trường cố định, các vòng dây quay trong từ trường.
- Từ trường quay, các vòng dây đặt cố định.
2. Máy phát điện xoay chiều một pha
a) Các bộ phận chính
Có hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.
- 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.
Một trong hai phần đặt cố định, phần còn lại quay quanh một trục.
Phần cố định gọi là stato, phần quay gọi là rôto.
Để tăng suất điện động của máy phát, phần ứng thường gồm nhiều
cuộn dây, mỗi cuộn lại gồm nhiều vòng dây mắc nối tiếp với nhau; phần
cảm gồm nhiều nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực Bắc – Nam, bố trí
lệch nhau. Các cuộn dây của phần ứng và phần cảm thường được quấn trên
các lõi thép kĩ thuật 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 Phu – cô.
b) Hoạt động
Các máy phát điện xoay chiều một pha có thể hoạt động theo hai cách
:
- Cách thứ nhất : phần ứng quay, phần cảm cố định.
- Cách thứ hai : phần cảm quay, phần ứng cố định.
Các máy hoạt động theo cách thứ nhất có stato là nam châm đặt cố
định, rôto là khung dây quay quanh một trục trong từ trường tạo bởi stato.
Để dẫn dòng điện ra mạch ngoài, người ta dùng hai vành khuyên đặt

đồng trục và cùng quay với khung dây (Hình 42.1). Mỗi vành khuyên có một
thanh quét tì vào. Khi khung dây quay, hai vành khuyên trượt trên hai thanh
quét, dòng điện truyền từ khung dây qua hai thanh quét ra ngoài. Các máy
hoạt động theo cách thứ hai có rôto là nam châm, thường là nam châm điện
được nuôi bỏi dòng điện một chiều; stato gồm nhiều cuộn dây có lõi sắt, xếp
thành một vòng tròn. Các cuộn dây của rôto cũng có lõi sắt và xếp thành
vòng tròn, quay quanh trục qua tâm vòng tròn.

Hình 42.1 Sơ đồ máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng quay, phần
cảm cố định
3. Máy phát điện xoay chiều ba pha
a) Dòng điện xoay chiều ba pha
Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều,
gây bởi ba suất điện động cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch nhau về pha
là
2
3


e
1
= E
o
cost
e
2
= E
o
cos(t -
2

3

)
e
3
= E
o
cos(t +
2
3

)
b) Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha
Dòng điện xoay chiều ba pha được tạo ra bởi máy phát điện xoay
chiều ba pha. Máy này có cấu tạo giống như máy phát điện một pha hoạt
động theo cách thứ hai nhưng stato có ba cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống
nhau quấn trên ba lõi sắt đặt lệch nhau 120
o
trên một vòng tròn. Rôto là một
nam châm điện (Hình 42.4).

Hình 42.4 Sơ đồ cấu tạo của một máy phát điện xoay chiều ba pha
Khi rôto quay đều, các suất điện động cảm ứng xuất hiện trong ba
cuộn dây có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha là
2
3

. Nếu
nối các đầu dây của ba cuộn với ba mạch ngoài giống nhau thì ta có hệ ba
dòng điện cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha là

2
3

.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2
Xem bài 43