Bài 17. Máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện là thiết bị dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Các máy phát điện có cấu tạo gồm 2 phần:
+ Phần cảm: tạo ra từ trường. Đó có thể là nam châm điện hay nam châm vĩnh cửu.
+ Phần ứng: tạo ra dòng điện. Đó là những cuộn dây.
Một trong hai phần đặt cố định (gọi là stato), phần còn lại quay quanh một trục (gọi là rôto).
Nguyên lí tạo ra máy phát điện: Bằng cách thay đổi số đường sức từ qua cuộn dây (bằng cách dịch chuyển nam châm lại gần chẳng hạn) trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng theo hiện tượng cảm ứng điện từ
I. Máy phát điện xoay chiều một pha
Máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra một suất điện động xoay chiều.
Máy phát điện xoay chiều một pha hoạt động theo hai cách:
- Cách thứ nhất: phần ứng quay, phần cảm cố định.
Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha theo cách thứ nhất.
- Cách thứ hai: phần cảm quay, phần ứng cố định.
Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha theo cách thứ hai (có 1 cặp cực)
Nếu máy phát có p cặp cực, khi rôto quay với tốc độ n (vòng/giây) thì tần số biến thiên của suất điện động mà máy phát ra sẽ là: f pn
Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha theo cách thứ hai (có 2 cặp cực)
II. Máy phát điện xoay chiều ba pha 1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
- Máy phát điện xoay chiều tạo ra ba suất điện động xoay chiều:
+ Cùng tần số + Cùng biên độ
+ Lệch pha nhau từng đôi một góc 2 3 .
- Nếu chọn gốc thời gian thích hợp thì biểu thức của các suất điện động do máy tạo ra:
1 0
2 0
3 0
e E cos t e E cos t 2
3 e E cos t 2
3
- Cấu tạo gồm hai phần:
Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của một máy phát điện xoay chiều ba pha
- Phần ứng là stato: gồm 3 cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống nhau, quấn trên ba lõi sắt đặt lệch nhau 120o trên một vòng tròn.
- Phần cảm là rôto: là một nam châm điện có thể quay đều quanh trục với tốc độ góc .
Khi roto quay đều, các suất điện động cảm ứng xuất hiện trong ba cuộn dây có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau 2
3 .
2. Cách mắc mạch ba pha
a) Mắc hình sao
b) Mắc hình tam giác
3. Dòng ba pha
Dòng điện xoay chiều do máy phát điện xoay chiều ba pha phát ra là dòng ba pha.
Đó là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số nhưng lệch pha với nhau 2
3
từng đôi một. Nếu các tải là đối xứng thì ba dòng điện này sẽ có cùng biên độ.
4. Những ưu việt của dòng ba pha
a) Tiết kiệm được dây dẫn so với truyền tải bằng dòng một pha.
b) Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp.
Nhà máy, xí nghiệp sử dụng dòng điện ba pha
Máy xay, sát công nghiệp dùng dòng điện ba pha
