Giải bài 17 vật lí 12: Máy phát điện xoay chiều

Bài viết này gồm hai phần: Phần kiến thức trọng tâm và Phần hướng dẫn giải bài tập SGK Bài 17: Máy phát điện xoay chiều. ConKec hi vọng các em có thể nắm chắc kiến thức một cách dễ dàng.

A. Lý thuyết

I. Nguyên lí hoạt động của máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện: Là thiết bị dùng để biến cơ năng thành điện năng.

Máy phát điện xoay chiều: Là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng xoay chiều.

Nguyên lí hoạt động: 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.

Phân loại: Người ta chia ra làm hai loại

  1. Máy phát điện xoay chiều 1 pha;
  2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha.

II. Máy phát điện xoay chiều một pha

1. Cấu tạo:

Gồm:

  1. Phần cảm: tạo ra từ trường biến thiên, là nam châm vĩnh cữu hay nam châm điện. Các nam châm mắc xe kẽ nối tiếp nhau 1 cực Bắc và một cực Nam được gọi là các cặp cực.
  2. Phần ứng: là những cuộn dây, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng.

Phần đặt cố định gọi là stato, phần còn lại quay quanh một trục gọi là roto.

2. Hoạt động

Cách 1: Phần ứng quay (roto), phần cảm cố định (stato)

  • Stato là nam châm đặt cố định.
  • Roto là khung dây quay quanh một trục trong từ trường tạo bởi nam châm (Stato).

Cách 2: Phần cảm quay, phần ứng cố định

  • Stato: là các cuộn dây có lõi sắt.
  • Roto: là nam châm điện.

3. Tần số của máy phát điện xoay chiều 1 pha

f = p.n

Trong đó

  • p: Là số cặp cực
  • n: tốc độ quay của roto (vòng/giây)
  • f: tần số của máy phát điện xoay chiều 1 pha. 

Đổi đơn vị: n (vòng/giây) = n/60 vòng/phút.

III. Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Máy phát điện xoay chiều 3 pha là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau $\frac{2\pi }{3}$.

1. Cấu tạo

  • Stato: gồm 3 cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đường trong 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 w.

Nếu nối các đầu dây của ba cuộn với ba mạch ngoài (ba tải tiêu thụ) giống nhau thì ta có hệ ba dòng điện cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha là $\frac{2\pi }{3}$.

2. Cách mắc mạch ba pha

Máy phát điện ba pha được nối với ba mạch tiêu thụ điện năng. Các tải có cùng điện trở, dung kháng, cảm kháng (các tải đối xứng).

Trong máy phát điện xoay chiều ba pha, có hai cách lắp tải:

Mắc hình sao

Bài 17: Máy phát điện xoay chiều

Mắc hình tam giác

Bài 17: Máy phát điện xoay chiều

Điện áp pha: u1O, u2O, u3O là các điện áp pha, u12, u23, u31 là các điện áp dây.

Mối liên hệ giữa điện áp dây hiệu dụng và điện áp pha hiệu dụng:

  • Mắc hình sao: Udây = $\sqrt{3}$Upha
  • Mắc tam giác: Ud = Up

3. Dòng ba pha

Dòng điện xoay chiều do máy phát điện xoay chiều ba pha phát ra là dòng ba pha.

Dòng ba pha là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau $\frac{2\pi }{3}$ từng đôi một.

4. Ưu điểm của dòng ba pha

  1. Tiết kiệm dây dẫn, tiết kiệm chi phí.
  2. Cung cấp động cơ điện ba pha dùng trong các nhà máy.

B. Bài tập & Lời giải

Câu 1: SGK Vật lí 12 – Trang 94

Các máy phát điện xoay chiều nói chung dựa trên nguyên tắc nào?

Xem lời giải

Câu 2: SGK Vật lí 12 – Trang 94

Phân biệt dòng một pha với dòng ba pha.

Xem lời giải

Câu 3: SGK Vật lí 12 – Trang 94

Trong máy phát điện xoay chiều một pha, từ trường quay có vectơ $\overrightarrow{B}$ quay 300 vòng/ phút tạo bởi 20 cực nam châm điện (10 cực nam và 10 cực bắc) quay với tốc độ bao nhiêu ?

A. 10 vòng/giây;

B. 20 vòng/giây;

C. 5 vòng/ giây;

D. 100 vòng/giây

Xem lời giải

Câu 4: SGK Vật lí 12 – Trang 94

Trong trường hợp ba suất điện động của máy phát ba pha mắc theo hình sao và ba tải cũng được mắc theo hình sao thì phải có bốn đường dây nối từ nguồn đến tải. Hãy xét trường hợp ba tải đối xứng và chứng minh rằng trong số bốn đường dây nối ấy có một đường dây tại đó cường độ dòng điện luôn bằng 0 (đường dây trung hòa).

Xem lời giải

Xem thêm các bài Giải sgk vật lí 12, hay khác:

Xem thêm các bài Giải sgk vật lí 12 được biên soạn cho Học kì 1 & Học kì 2 theo mẫu chuẩn của Bộ Giáo dục theo sát chương trình Lớp 12 giúp bạn học tốt hơn.

Lớp 12 | Để học tốt Lớp 12 | Giải bài tập Lớp 12

Giải bài tập SGK, SBT, VBT và Trắc nghiệm các môn học Lớp 12, dưới đây là mục lục các bài giải bài tập sách giáo khoa và Đề thi chi tiết với câu hỏi bài tập, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và 2 (đề kiểm tra học kì 1 và 2) các môn trong chương trình Lớp 12 giúp bạn học tốt hơn.