17/09/2016 04:23 CH | 71616
1. Nguyên tắc:
Khi cho một khung dây quay đều trong từ trường đều thì trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều. Nếu nối hai đầu khung dây với một mạch ngoài kín thì trong mạch ngoài có dòng điện xoay chiều.
Mời bạn xem đoạn video mô phỏng sau đây:
Nguyên tắc của máy phát điện xoay chiều
Và đoạn video sau đây:
Máy phát điện xoay chiều - Cấu tạo
2. Khảo sát lý thuyết
Đặt một khung dây N vòng trong từ trường đều
Trong đoạn video này: Màu đỏ là cực bắc [N] của nam châm, màu xanh là cực nam [S] của nam châm. Lúc t = 0 :
Bây giờ ta hãy xét trường hợp tổng quát:
- Lúc t = 0 : và hợp với nhau một góc là . [ là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây, vuông góc với mặt phẳng khung dây và có chiều dương chọn tùy ý].
- Tại thời điểm t: đã quay được góc nên và hợp nhau góc
Như vậy tại thời điểm t từ thông qua khung là
Trong đó
Suy được:
Trong đó
Nếu nối hai đầu khung dây với một mạch ngoài kín thì trong mạch có dòng điện xoay chiều.
Trở lại bài Máy phát điện xoay chiều
II. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian với phương trình có dạng
Dưới đây là đồ thị của một dòng điện xoay chiều có cường độ cực đại Io = 4 A; chu kỳ T = 0,02 s, pha ban đầu
Biểu thức của dòng điện này là
2. Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi mà nếu cho chúng qua cùng một điện trỏ trong cùng khoảng thời gian thì chúng tỏa ra cùng một nhiệt lượng.
Người ta ký hiệu cường độ hiệu dụng là I và chứng minh được:
III. ĐIỆN ÁP [HIỆU ĐIỆN THẾ] DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
1. Nếu trong đoạn mạch có dòng điện xoay chiều thì ở hai đầu đoạn mạch có một điện áp [hiệu điện thế] dao động điều hòa có dạng
Đồ thị của điện áp dao động điều hòa tương tự với độ thị của dòng điện xoay chiều.
2. Người ta cũng định nghĩa điện áp hiệu dụng như sau:
IV. ĐỘ LỆCH PHA GIỮA ĐIỆN ÁP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Ở HAI ĐẦU MỘT ĐOẠN MẠCH VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHẠY TRONG ĐOẠN MẠCH:ĐÓ là
Trong bài toán đoạn mạch RLC không phân nhánh [xem bài kế tiếp] người ta thấy:
- Nếu > 0 thì điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn dòng điện.
- Nếu < 0 thì điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch trễ pha hơn dòng điện
- Nếu = 0 thì điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch cùng pha hơn dòng điện
Tài liệu tham khảo thêm:
Video mô tả lý thuyết sâu hơn về máy phát điện xoay chiều:
Ôn tập Vật lý 12
Bài trước Lên đầu trang Bài kế tiếp Trở về Trang chủ
Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều
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.
1. Máy phát điện xoay chiều một pha
* Khái niệm: là máy tạo ra một suất điện động xoay chiều hình sin.
* Cấu tạo
Máy phát điện xoay chiều 1 pha [còn gọi là máy dao điện] gồm 2 phần chính:
+ Phần cảm: Là nam châm dùng để tạo ra từ trường. Nam châm của phần cảm có thể là nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện.
+ Phần ứng: Là khung dây dẫn dùng để tạo ra dòng điện.
Một trong hai phần cảm và phần ứng đứng yên, phần còn lại quay, bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận quay gọi là rôto.
Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số \[f = np\] trong đó: n [vòng/s], p: số cặp cực.
Nếu N [vòng/phút] thì tần số \[f = \dfrac{{Np}}{{60}}\]
2. Máy phát điện xoay chiều ba pha
* Khái niệm: Là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau \[2 \pi\]/3.
*Cấu tạo:
+ Stato: là 3 cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đường tròn lệch nhau một góc 1200
+ Roto: là một nam châm có thể quay quanh một trục cố định với tốc độ quay không đổi là \[\omega \]
Khi đó trên 3 cuộn dây xuất hiện 3 dòng điện xoay chiều có cùng tần số góc \[\omega \], cùng biên độ nhưng lệch pha nhau góc 1200, dòng điện sinh ra từ máy phát điện xoay chiều ba pha gọi là dòng ba pha.
Cấu tạo bên trong của máy phát điện xoay chiều 3 pha:
Mắc hình sao: \[{U_d} = \sqrt 3 {U_p},{I_d} = {I_p}\]
Mắc hình tam giác: \[{U_d} = {U_p},{I_d} = \sqrt 3 {I_p}\]
Công suất của dòng điện 3 pha: \[P = 3{U_p}{I_p}{\rm{cos}}\varphi {\rm{ }}\]
* Ưu điểm của dòng điện 3 pha:
+ Truyền tải điện năng bằng dòng 3 pha tiết kiệm được nhiều dây dẫn.
+ Máy phát điện 3 pha có cấu tạo đơn giản, dòng 3 pha được sử dụng rộng rãi cho các động cơ chạy điện 3 pha được sử dụng ở hầu hết các nhà máy sản xuất, xí nghiệp.
Video mô phỏng về máy phát điện - động cơ điện
Sơ đồ tư duy về máy phát điện xoay chiều - Vật lí 12