Bài giảng Vật lý 12 bài 17: Máy phát điện xoay chiều

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
MÔN VẬT LÝ 12
BÀI 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU


Bài 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU


MÁY PHÁT ĐIỆN LÀ GÌ?

Là thiết bị dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng


NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA
MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
Nguyên tắc hoạt động: MPĐXC hoạt động dựa trên nguyên
tắc của hiện tượng cảm ứng điện từ: khi từ thông qua 1 vòng
dây biến thiên điều hòa, trong vòng dây xuất hiện một suất
điện động cảm ứng xoay chiều.
Nếu từ thông qua mỗi vòng dây biến thiên theo quy luật:
Φ1 = Φ0cost ( Φ0: từ thơng cực đại trong 1 vịng dây)
Cuộn dây có N vịng giống nhau  suất điện động xoay chiều trong
cuộn dây:

Hay e = E0cos(t - /2)

E0= NΦ0 - Biên độ của sđđ


Suất điện động của máy phát điện xoay chiều phụ
thuộc vào các yếu tố nào?

Các cách tạo ra suất điện động xoay chiều thường
dùng?
Từ trường cố định, các vòng dây quay trong từ trường
Từ trường quay, các vòng dây đặt cố định


I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA

Các bộ phận chính
* 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
Phần cố định gọi là stato; phần quay quanh 1
trục gọi là rôto


I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA

Các bộ phận chính
• Phần cảm: là nam châm điện hoặc nam châm
vĩnh cửu. Đó là phần tạo ra từ trường
- Phần cảm (roto) tạo ra từ thông
biến thiên bằng các nam châm quay

N

S

S

- Có p cặp cực từ N- S.
- Tốc độ quay của roto: n vòng/giây

Các cuộn nam châm điện của
phần cảm - roto


I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
1.Các bộ phận chính
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
Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau,
cố định trên một vòng tròn.

Khi roto quay, từ thơng qua các vịng
dây stato biến thiên tuần hồn với tần số
f = pn

B1

B2

B3

p- số cặp cực từ, n vòng/giây

Các cuộn dây phần ứng - stato


2. Hoạt động: theo 2 cách
- Cách 1: phần ứng quay, phần cảm cố định
* Stato là nam châm đặt cố định
* Rôto là khung dây quay quanh 1 trục trong từ trường
tao bởi stato

S


Phần đứng yên: Stato

Phần quay: Rôto


2. Hoạt động: theo 2 cách
- Cách 1: phần ứng quay, phần cảm cố định
* Stato là nam châm đặt cố định

* Rôto là khung dây quay quanh 1 trục trong từ trường
tao bởi stato
- Cách 2: phần cảm quay, phần ứng cố định
* Rôto là nam châm, thường là nam châm điện được ni
bởi dịng điện 1 chiều
* Stato gồm nhiều cuộn dây có lõi sắt, xếp thành 1 vòng tròn


Phần đứng yên: Stato

Phần quay: Rôto


Máy phát điện xoay chiều 1 pha
Rơto có p = 2 cặp cực

N

N

S
S


N

S

S
N


I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
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 B – N, 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 dịng Fu –cô


MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHA

N

N

N

N
Phần ứng
(các cuộn
dây)

Phần cảm
( Các nam
châm)


NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN
XOAY CHIỀU 1 PHA

N

N

N

N
Phần ứng
(các cuộn
dây)

Phần cảm

( Các nam
châm)


MỘT SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT
PHA CÔNG SUẤT NHỎ


II. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
BA PHA
Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay
chiều 3 pha
- Dòng điện xoay chiều 3 pha được tạo ra bởi máy
phát điện xoay chiều 3 pha. Máy này có cấu tạo
giống như máy phát điện 1 pha hoạt động theo
cách thứ 2
*stato có 3 cuộn dây riêng rẽ, hồn tồn giống
nhau quấn trên 3 lõi sắt đặt lệch nhau 1200
trên 1 vòng tròn
* roto là một nam châm điện

II. MÁY PHÁT XOAY CHIỀU 3 PHA
1. Cấu tạo và nguyên tắt hoạt động
* Cấu tạo
- Stato ( phần ứng ) : 3 cuộn dây giống nhau
quấntrên ba lõi sắt đặt lệch 1200 trên vịng trịn
- Rơto ( phần cảm) : Một nam châm NS
quay quanh trục 0 với tốc độ góc  khơng
đổi
* Hoạt động :

A1 (1) B1

N
B3
(3)

S

A
(2) 2

B2
Khi nam châm quay từ thông qua mỗi
A3
cuộn dây biến thiên điều hịa với tần
số góc , cùng biên độ, lệch pha nhau 2/3
Trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 sđđ xoay chiều cùng f , cùng biên độ,
lệch pha nhau 2/3

II. MÁY PHÁT XOAY CHIỀU 3 PHA
1. Cấu tạo và nguyên tắt hoạt động
* Hoạt động :
Khi nam châm quay từ thơng qua mỗi
cuộn dây biến thiên điều hịa với tần
số góc , cùng biên độ, lệch pha nhau 2/3
Trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 sđđ
xoay chiều cùng f , cùng biên độ, lệch
pha nhau 2/3
e1 = E0 cost

e2 = E0 cos(t - 2/3)
e3 = E0 cos(t - 4/3)

A1 (1) B1

N
B3
(3)

A3

S

A
(2) 2
B2


A1

B1

1

N
A2

B3

2

S

3

N
B2

A3


2. Cách mắc mạch 3 pha :

- Có 2 cách mắc: Mắc hình sao , mắc tam giác
Nguồn điện mắc theo hình sao
1

3 điểm đầu của 3 dây đưa ra
thành 3 dây pha 3 điểm cuối nối

chung lại thành dây trung hòa .

~
0

~

~

3
2


CÁCH MẮC MẠCH ĐIỆN 3 PHA
- Mạch tiêu thụ điện năng gọi là tải
-Các điện áp U1O, U20, U30 gọi là điện áp pha Up,

còn U12, U23, U31, gọi là điện áp dây Ud
-- Trong các mạch 3 pha các tải được mắc theo hai cách.

a. Mắc hình sao
Dây pha

1
IP

O

Upha
Dây trung hòa

3

2
Id

Uday
I0


CÁCH MẮC MẠCH ĐIỆN 3 PHA
a. Mắc hình sao
Ud =

3 Up

Id = IP

Dây pha

1
IP

O

Upha
Dây trung hòa

Uday
I0

3

2
Id

Nếu các tải đối xứng thì cường độ dịng điện trong dây trung hịa
bằng khơng