Đề cương bài giảng sức điện động xoay chiều hình sin một pha

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

4-1 SỨC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU HÌNH SIN MỘT PHA
1- Khái niệm
Sức điện động xoay chiều hình sin là sức điện động có trị số và chiều thay
đổi theo thời gian, theo quy luật hình sin.
Được biểu diễn bằng phương trình: e = Em sint (V)
Được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4 - 1:
e
+Em
e1
0



t1



3
2

t
2

2

-Em
T

Hình 4-1

Khoảng thời gian nhỏ nhất để sức điện động lặp lại quá trình biến thiên như
cũ được gọi là chu kỳ, ký hiệu: T
Trị số của sức điện động ứng với mỗi thời điểm bất kỳ gọi là trị số tức thời,
ký hiệu: e
Trị số tức thời lớn nhất gọi là trị số cực đại (hay còn gọi là giá trị biên độ
của sức điện động xoay chiều hình sin), ký hiệu: Em
- Trị số đặc trưng cho tác dụng trung bình của sức điện động trong toàn bộ
chu kỳ về mặt năng lượng gọi là trị số hiệu dụng, ký hiệu: E
2- Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin một pha
Sức điện động xoay chiều hình sin một pha được tạo ra từ máy phát điện
xoay chiều một pha hoặc ba pha.
a- Nguyên tắc cấu tạo máy phát điện xoay chiều một pha
Về nguyên tắc, máy phát điện xoay chiều một pha đơn giản nhất gồm hai
phần chính: phần cảm và phần ứng (Hình 4-2).

7


Dây cuaroa

Pu li

Vôn kế
Chổi than (lá đồng)

Phụ tải

Hình 4-2
Vành đồng

N

Cực từ
phần
Dây quấnphần

S
Lõi thép
Phần cảm

Phần ứng

Phần cảm: là phần tạo ra từ trường. Gồm hệ thống cực từ của nam châm
vĩnh cửu hoặc nam châm điện.
Phần ứng: là phần cảm ứng ra sức điện động. Gồm khung dây quấn trên lõi
thép và được gắn trên trục quay. Hai đầu khung dây được nối với hai vành đồng.
Hai vành đồng được ép vào hai chổi than để dẫn điện ra phụ tải.
Hàm cực của phần cảm được chế tạo sao cho trị số từ cảm B phân bố dọc
theo chu vi phần ứng biến thiên theo quy luật hình sin, nghĩa là khung dây phần
ứng ở vị trí bất kỳ thì từ cảm B có trị số:
B = Bm sin
( là góc hợp bởi mặt phẳng khung dây với mặt phẳng trung hoà)
8


Trôc cùc tõ
Trục cực từ

N

B=0

MÆt ph¼ng
trung hßa

 = t

Mặt phẳng
trung hòa

S

B = Bm

Hình 4-3b

H×nh 4 -3a
b- Nguyên lý làm việc
Dùng động cơ sơ cấp kéo
phần ứng quay với tốc độ n chiều
như hình vẽ. Các cạnh khung dây
lần lượt cắt từ trường phần cảm,
trong các cạnh khung dây xuất
hiện sức điện động cảm ứng
(chiều được xác định theo quy tắc
bàn tay phải). (Hình 4-4)

n

Sức điện động trong khung

dây bằng tổng sức điện động
trong hai cạnh khung dây. Nếu
khung dây có một vòng thì sức
điện động được xác định như sau:

Hình 4-4

ev = eab + ecd
eab = ecd = Bm.v.l. sin
Trong đó:
v là vận tốc chuyển động của các cạnh khung dây
l là chiều dài các cạnh ab, cd của khung dây

 ev = 2.Bm .v. l. sin
Nếu khung dây có W vòng thì sức điện động của toàn khung dây là:
9


e = 2.Bm .v. l. W. sin
Khi khung dây quay nằm đúng trục cực từ, khi đó: B = Bm
 e = 2.Bm .v. l. W = Em
Khi khung dây nằm trên mặt phẳng trung hoà thì: B = 0  e = 0.
Khi khung dây ở các vị trí khác thì sức điện động trong khung dây là:
e = Em sin
Nếu phần ứng của máy phát quay với tốc độ góc là  thì sau thời gian t
khung dây phần ứng quay được một góc là:  = t. Do đó sức điện động cảm
ứng sinh ra trong khung dây có dạng tổng quát:
e = Em sint (V)
Như vậy, ở hai đầu khung dây ta lấy ra được sức điện động biến thiên theo
quy luật hình sin.

3- Ứng dụng
Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin một pha được ứng dụng để
chế tạo máy phát điện xoay chiều. Phát ra nguồn điện xoay chiều phục vụ cho
sinh hoạt và sản xuất.

10


PHIẾU HỌC TẬP
Hãy gọi tên các bộ phận của máy phát điện và ghi thông tin vào các ô trống

N

S

11


PHIẾU HỌC TẬP
Điền thông tin còn thiếu vào các ô trống
Kéo phần ứng
quay với tốc độ n

Các cạnh khung dây lần lượt cắt
đường sức từ của từ trường phần
cảm

Khung dây có
một vòng dây

ev =

Khung dây có w
vòng dây

e=

Khung dây nằm
đúng trục cực từ

e=

Khung dây nằm
trên mặt phẳng
trung hòa

e=

Khung dây nằm ở
vị trí bất kỳ

e=

Khung dây quay
với tốc độ góc là


e=

12

PHIẾU KIỂM TRA NHẬN THỨC
Thời gian: 2 phút
Họ và tên học sinh: ...............................................................................

Đánh dấu

vào ô trống của các câu đúng

1. Sức điện động xoay chiều hình sin có trị số và chiều:
a. Biến đổi theo thời gian
b. Biến đổi theo thời gian theo quy luật hình sin
c. Không biến đổi theo thời gian theo quy luật
hình sin

2. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều một pha gồm các phần chính:
a. Phần cảm, phần ứng, phần đổi chiều
b. Phần cảm, phần ứng
c. Phần cảm, phần ứng, phần kích từ

3. Cường độ từ cảm phân bố dọc theo chu vi phần ứng:
a. Không biến thiên
b. Biến thiên
c. Biến thiên theo quy luật hình sin

13


14