Máy phát điện xoay chiều là một trong những thiết bị không còn quá xa lạ gì với người tiêu dùng Việt Nam. Loại máy này được người dùng gọi với nhiều cái tên khác nhau. Ví dụ như là máy phát điện không đồng bộ hay máy phát điện,… Vậy máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi?
Câu hỏi:
Máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi?
A. Cơ năng thành điện năng.
B. Điện năng thành cơ năng.
C. Nhiệt năng thành cơ năng.
D. Quang năng thành cơ năng.
Đáp án đúng A.
Máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi cơ năng thành điện năng dưới dạng điện xoay chiều, máy phát điện có các loại máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha.
Lý giải việc chọn đáp án A là đáp án đúng do:
Máy phát điện xoay chiều phải sản sinh ra điện năng nhờ vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng của điện xoay chiều, dùng làm nguồn cấp điện cho tải. Máy phát điện xoay chiều gồm máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha.
Để tạo ra dòng điện thì máy phát điện xoay chiều phải có những bộ phận cơ bản như phần cảm, phần ứng, phần cố định. Phần cảm gồm cục nam châm cảm ứng điện từ. Phần ứng là phần dây curoa, dây này không được chùng lại, khi máy hoạt động sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng. 1 Rohto quay quanh trục và 1 Stato cố định. Bên cạnh hệ thống cấu tạo động cơ thì để hoàn thiện được một chiếc máy phát điện xoay chiều còn có các bộ phận khác như: Đầu phát, hệ thống nhiên liệu, hệ thống làm mát và hệ thống xả. Kết hợp với bộ nạp ắc – quy, ổn áp, kết cấu khung chỉnh, Control Panel hay thiết bị điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Một khi số đường sức từ của nam châm chạy xuyên qua tiết diện của một cuộn dây luân phiên thay đổi. Chúng có thể tăng lên hoặc giảm xuống khi cuộn dây hoặc nam châm quay tròn. Vậy thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây cũng bắt đầu luôn phiên thay đổi. Nếu chu trình cứ tiếp tục tái diễn như vậy thì dòng điện sẽ hình thành.
Ở bài học này, chúng ta sẽ nghiên cứu về các loại máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha, các phương pháp tạo ra dòng điện một chiều từ dòng điện xoay chiều- những kiến thức hầu như đều rất quen thuộc với tất cả chúng ta. Mời các em cùng tìm hiểu Bài 5: Máy phát điện xoay chiều
Hôm nay chúng ta qua bài số 5 của chuyên đề Dòng điện xoay chiều là bài Máy phát điện xoay chiều. Thực ra ngày bài đầu tiên, khi tìm hiểu cách tạo ra dòng điện xoay chiều chúng ta đã có nói trước về máy phát điện xoay chiều. Cho nên bài này quá trình sẽ lặp lại tương tự như thế, tìm hiểu rõ hơn về cấu tạo máy.
* Định nghĩa
Máy phát điên xoay chiều là thiết bị tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ hay máy phát điện xoay chiều là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng.
* Cấu tạo Gồm 2 bộ phận chính
+ Phần cảm: tạo ra từ trường là nam châm [thường là nam châm điện].
+ Phần ứng: tạo ra dòng điện là cuộn dây.
Một trong hai phần đứng yên gọi là Stato, phần còn lại quay quanh một trục gọi là Roto.
1. Máy phát điên xoay chiều 1 pha
+ Cách 1: Roto là phần cảm [nam châm quay]. → Stato là phần ứng.
+ Cách 2: Stato là phần cảm [nam châm đứng yên].
→ Roto là phần ứng. * Máy phát điên xoay chiều 1 pha hoạt động theo cách 2, phải lấy điện ra bằng bộ góp [2 vành khuyên và chổi quét từ lên 2 vành khuyên]. ⇒ Tần số dòng điện do máy phát ra: \[f = \frac{np}{60}\] Với p: số cặp cực n: tốc độ quay của Roto. Đơn vị: vòng/phút [v/p]
f = np: n [v/s]
* Mối liên hệ giữa từ thông \[\phi\] và suất điện động e Ta có: \[\phi = \phi _0 \cos [\omega t + \varphi ] , \ \ \phi _0 = NBS\] \[\rightarrow e = - \phi = \omega \phi _0 \sin [\omega t + \varphi ]\]hay \[e = E_0\cos [\omega t + \varphi - \frac{\pi }{2}], \ \ E_0 = \omega \phi _0\]
2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha
* Cấu tạo
Stato là phần ứng gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau, đặt lệch nhau 1200 trên 1 vành tròn, Roto là 1 nam châm điện.
* Hai cách mắc điện 3 pha: hình sao và tam giác.
VD1: Một máy phát điện có 4 cặp cực, roto quay với tốc độ 30 vòng/phút, một máy phát điện thứ hai có 5 cặp cực. Để hai dòng điện do 2 máy phát ra hòa vào cùng một mạng điện thì roto của máy phát thứ hai phải có tốc độ bao nhiêu?
Giải: \[f_1 = f_2 \Rightarrow \frac{n_1p_1}{60} = \frac{n_2p_2}{60}\]
\[\Rightarrow n_2 = \frac{n_1p_1}{p_2} = \frac{30.4}{5} = 24 \ [v/p]\]
VD2: Một máy phát điện xoay chiều 1 pha tạo ra tần số 60 Hz, để duy trì hoạt động của 1 thiết bị kỹ thuật [chỉ hoạt động với tần số 60 Hz]. Nếu thay roto của máy bằng 1 roto khác nhiều hơn 1 cặp cực thì số vòng quay của roto trong 1 giờ thay đổi 7200 vòng. Tìm số cặp cực của roto ban đầu?
Giải: \[f = \frac{np}{60} = 60\]
Thay roto của máy bằng 1 roto khác nhiều hơn 1 cặp cực ⇒ Số vòng quay giảm trong 1 giờ là 7200 vòng.
⇒ Trong 1 phút: \[\frac{7200}{60} = 120\ [v/p]\] \[f' = \frac{n'p'}{60} = \frac{[n-120][p+1]}{60} = 60\]Ta có: \[\left\{\begin{matrix} f = \frac{np}{60} = 60 \hspace{1,6cm}\\ f' = \frac{[n-120][p+1]}{60} = 60 \end{matrix}\right. \Rightarrow \left\{\begin{matrix} n = 720 \ [v/p]\\ p = 5 \hspace{1,5cm} \end{matrix}\right.\]
Máy phát điện xoay chiều biến đổi:
A.
B.
C.
D.
Câu hỏi: Máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi
A. cơ năng thành điện năng.
B.điện năng thành cơ năng.
C.nhiệt năng thành cơ năng.
D. quang năng thành cơ năng.
Trả lời:
Đáp án A:Máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi cơ năng thành điện năng.
Máy phát điện xoay chiềulà máy điện biến đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng của điện xoay chiều. Có các loại máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha.
Cùng Top lời giải tìm hiểu về Máy phát điện xoay chiều nhé!
I. Máy phát điện xoay chiều
1.1Lý thuyết máy phát điện xoay chiều
Theo một số ý kiến thì bất kỳ loại máy phát điện nào tạo ra một dòng điện xoay chiều đều gọi là máy phát điện xoay chiều. Nhưng theo nhưlý thuyết máy phát điện xoay chiềuđược ghi trong giấy tờ sách vở thì lại khác. Bởi vì máy phát điện xoay chiều phải sản sinh ra điện năng nhờ vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Máy phát điệnxoay chiều là một trong những thiết bị không còn quá xa lạ gì với người tiêu dùng Việt Nam. Loại máy này được người dùng gọi với nhiều cái tên khác nhau. Ví dụ như là máy phát điện không đồng bộ hay máy phát điện,…
Tuy nhiên dù được mọi người gọi với cách thức nào thì đây là dòng máy có khả năng chuyển đổi năng lượng, có thể biến đổi các dòng cơ năng thành điện năng để phục vụ nhu cầu của người dùng vàphải luôn đảm bảo được dưới dạng điện xoay chiều.
1.2Cấu tạo máy phát điện xoay chiều
Được cấu tạo từ 2 phần chính là phần cảm và phần ứng.
Bên cạnh hệ thống cấu tạo động cơ thì để hoàn thiện được một chiếc máy phát điện xoay chiều còn có các bộ phận khác như: Đầu phát, hệ thống nhiên liệu, hệ thống làm mát và hệ thống xả.
Kết hợp với bộ nạp ắc – quy, ổn áp, kết cấu khung chỉnh, Control Panel hay thiết bị điều khiển.
1.3Nguyên lý hoạt độngmáy phát điện xoay chiều
Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Một khi số đường sức từ của nam châm chạy xuyên qua tiết diện của một cuộn dây luân phiên thay đổi.
Chúng có thể tăng lên hoặc giảm xuống khi cuộn dây hoặc nam châm quay tròn. Vậy thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây cũng bắt đầu luôn phiên thay đổi. Nếu chu trình cứ tiếp tục tái diễn như vậy thì dòng điện sẽ hình thành.
1.4Công dụngmáy phát điện xoay chiều
Như khái niệmlý thuyết máy phát điện xoay chiềucũng đã nói như trên. Máy phát điện xoay chiều là một thiết bị vô cùng hữu ích trong đời sống hàng ngày. Bởi lẽ chúng có thể cung cấp lượng điện năng cần thiết khi nguồn điện chính bị hư hỏng.
Hoặc là gia tăng số năng lượng điện cho mọi hoạt động trong đời sống. Đặc biệt là có thể chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp thường ngày.
Bạn thử nghĩ mà xem hiện nay nhu cầu sử dụng các thiết bị điện năng đang ngày càng trở nên phổ biến hơn. Ví dụ như nồi cơm, điều hòa, tủ lạnh, máy giặt, tivi, máy tính, máy nước nóng. Vì thế một khi nguồn điện bị ngắt thì mọi thứ dường như ngưng đọng. Mọi quá trình sinh hoạt bình thường đều trở nên trì trệ.
Hơn nữa nếu mà trong các ngành công nghiệp lớn chẳng hạn. Một khi bị mất điện thì bao nhiêu hàng hóa trở nên hư hỏng hết. Cho nên máy phát điện xoay chiều chính là giải pháp tối ưu nhất để hạn chế vấn đề ấy.
II.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 làstato, bộ phận quay gọi làrôto.
Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần sốf=npf=nptrong đó: n [vòng/s], p: số cặp cực.
Nếu N [vòng/phút] thì tần sốf=Np60f=Np60
III.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 nhau2π2π/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 làωω
Khi đó trên 3 cuộn dây xuất hiện 3 dòng điện xoay chiều có cùng tần số gócωω, 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:
Công suất của dòng điện 3 pha:P=3UpIpcosφP=3UpIpcosφ
*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.
IV.So sánh máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha
- Ở máy phát điện xoay chiều 1 pha thì tùy thuộc vào công suất của máy mà có stato và rôt khác nhau. Đối với máy phát điện xoay chiều 1 pha công suất thấp thì phần cảm sẽ ứng với stato [phần đứng yên], phần ứng sẽ ứng với roto [phần quay], đối với các dòng máy phát điện xoay chiều công suất cao thì sẽ được bố trí ngược lại. Trong khi đó ở máy phát điện 3 pha thì phần cảm luôn là roto và phần ứng là stato.
- Dải công suất của máy phát điện xoay chiều 3 pha có thể lên tới vài nghìn KVA trong khi máy phát 1 pha thường chỉ có các dòng máy công suất nhỏ.
- Máy phát điện 3 pha có thể cung cấp điện năng tiêu thụ cho các thiết bị điện 3 pha hoặc 1 pha [ cần có thiết bị chia pha ]. Trong khi đó máy phát điện xoay chiều 1 pha chỉ có thể cung cấp cho các nguồn tải là các thiết bị điện 1 pha.
-Ở máy phát điện xoay chiều 3 pha phần ứng luôn là 3 cuộn dây giống nhau về kích thước, số vòng và được đặt lệch 120 độ. Ở máy phát 1 pha số cuộn dây thay đổi theo công suất máy.