Giải Vật Lý 12 Bài 17. Máy phát điện xoay chiều

  • Bài 17. Máy phát điện xoay chiều trang 1
  • Bài 17. Máy phát điện xoay chiều trang 2
  • Bài 17. Máy phát điện xoay chiều trang 3
Bài 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỂU
A. KIẾN THỨC CẨN NẮM vững
Máy phát diện xoay chiều một pha
Nguyên tắc hoạt động:
Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Cấu tạo:
Khung dây dẫn đặt trong từ trường. Khung quay quanh trục đôi xứng mỗi đầu dây của khung nối với một vành khuyên, mỗi vành khuyên nốì với một thanh quét. Hiệu điện thế xoay chiều được lấy ra ở hai thanh quét.
Hoạt động:
Khi khung dây dẫn quay với vận tốc (0 trong từ trường, làm cho từ thông qua khung biến thiên xuất hiện suất điện động cảm ứng, chính suất điện động này tạo ra hiệu điện thế xọay chiều ở hai cực máy phát điện. Dòng điện được tạo ra ở đây gọi là dòng điện xoay chiều một pha.
* Trong kỹ thuật:
+ Phần ứng gồm các cuộn dây đặt dọc vỏ trụ thép gọi là stato.
+ Phần cảm (roto) gồm các cặp nam châm quay quanh trục trụ.
+ Nếu có p cặp cực nam châm quay với vận tốc góc co thì tần sô' của dòng điện xoay chiều là f = + --.
Máy phát điện xoay chiều ba pha
* Định nghĩa:
Dòng điện xoay chiều ba pha là một hộ thông gồm ba dòng điện xoay 2n
chiều một pha, lệch pha nhau liên tiếp là .
Cấu tạo:
Stato phần ứng gồm ba cuộn dây đặt cách đều nhau theo đường tròn tiết diện vuông góc với trục trụ.
Ro to (phần cảm) là nam châm xoay quanh trục trụ với vận tốc góc co.
Hoạt dộng:
Khi nam châm quay với vận tốc góc co từ thông qua các cuộn dây biến thiên. Nhờ cách bố trí các cuộn dây nên xuất hiện các suất điện động:
Oa = EoSĨncot
71	4tĩ
eB= Eo sinícot +	) ec= Eo sin(cot +	)
3
Khi tải nốì với các cuộn dây A, B, c đều giông nhau sẽ có 3 dòng , ., 2k
điện xoay chiều lệch pha nhau liên tiếp là: - .
3
* Cách mắc dòng điện ba pha: + Mắc kiểu hình sao:
Nối A2 với B2 và với C2 kéo thành 1 sợi gọi là sợi dây trung hòa.
Các đầu còn lại mỗi đầu nốì với một sợi dây gọi là dây pha.
Khi sử dụng nốì vật tiêu thụ điện với dây pha và dây trung hòa. + Mắc hình tam giác
Nối A2 với B1 kéo ra 1 sợi dây
Nốì B2 với Ci kéo ra 1 dây
Nốì C2 với A1 kéo ra 1 dây
Sử dụng nốĩ vật tiêu thụ điện với trong hai ba dây.
B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ GIẢI BÀI TẬP
Bài 1. Các máy phát điện xoay chiều nói chung dựa trên nguyên tắc nào?
Trả lời
Nguyên tắc chung của tất cả các máy phát điện xoay chiều là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Bài 2. Phân biệt dòng một pha với dòng ba pha.
Trả lời
Dòng điện xoay chiều một pha được sinh ra bởi máy phát điện xoay chiều một pha. Dòng điện xoay chiều ba pha được sinh ra bởi máy phát điện xoay chiều ba pha. Đây là hệ thôhg gồm ba dòng điện xoay chiều hình sin một pha có cùng tần số’, nhưng lệch pha nhau một góc 120°. Nếu tải là đối xứng thì ba dòng điện này có cùng biên độ.
Bài 3. Trong máy phát điện xoay chiều một pha, từ trường quay có vectơ B quay 3 000 vòng/phút tạo bởi 20 cực nam châm điện (10 cực nam và 10 cực bắc) quay với vận tóc bao nhiêu?
A. 10 vòng / s	B. 20 vòng / s
c. 5 vòng / s	D. 100 vòng / s
Trả lời
co = 3 000 vòng/phút = 5 vòng / s = 100/T(rad/s)
(0	100?r
Lán sô dong điện sinh ra: I = — = —— = 50Hz
271	271
Vận tốc quay của nam châm: p = — = 77 = 5 vòng / s
n 10
=> Chọn cân c.
Bài 4. Trong mặt cầu chỉnh lưu dòng điện xoay chiều trên hình 17.4, vẽ đồ thị biến thiên theo t của cường độ dòng điện tức thời chạy qua tải R.
Trả lời
Bài 5. Vẽ đồ thị theo t của ba suất điện động ba phần cho bởi (17.2)
Bài 6. Trong trường hợp ba suất điện động của máy ba pha mắc theo hình sao và ba tải cũng được mắc theo hình sao thì phải có bôn đường dây nôi từ nguồn đến tải. Hãy xét trường hợp ba tải đối xứng và chứng minh rằng trong số bôn đường dây nối ấy có một đường dây tại đó cường độ luôn bằng không (đường dây trung hòa).
Giải
Do 3 tải là đối xứng nhau nên biên độ của ba dòng điện xoay chiều ở ba cuộn dây là bằng nhau.
2ti
i, = Incoscot, i2=l0COS cot —
k 3
• _	X , 2^
i, = I0COS (Ot + ——
Tại dây trung hòa, ta có: i = f 271^ cos cot+ L cos cot + —
+ Io cos
2ti
I	I -I X 271
coscot + cos cot+—- +cos cot- —
271
.	__ X ___ 2k
cos cot + 2 cos Cừt cos—
3
= I() [cos cot - cos cot ] = 0