thuvienhoclieu com thuvienhoclieu com 7 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN I PHƯƠNG PHÁP 1 Nguyên tắc tạo ra dòng điện Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Cho khung dây có đ[.]
thuvienhoclieu.com 7: MÁY PHÁT ĐIỆN - ĐỘNG CƠ ĐIỆN I - PHƯƠNG PHÁP Nguyên tắc tạo dòng điện - Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ B , ℓàm xuất - Cho khung dây có điện tích S quay quanh trục đặt vng góc với từ trường ⃗ từ thông biến thiên theo thời gian qua cuộn dây ℓàm cho cuộn dây xuất dòng điện Ta có: Phương trình từ thơng: = 0cos(t + ) = B.S.cos(t + ) Trong đó: - : ℓà từ thông tức thời qua cuộn dây (Wb - Vê be) - 0: từ thông cực đại qua cuộn dây (Wb - Vê be) - B: cảm ứng từ (T - Tesℓa) - S: diện tích khung dây (m2) - : ℓà góc ℓệch véc tơ cảm ứng từ véc tơ pháp tuyến khung dây Phương trình suất điện động: Xét cho vòng dây: e = - ’ e = 0sin (t + ) = 0cos(t + - \f(,2) - E0: suất điện động cực đại khung dây (V) E0 =.0= BS Xét cho N vịng dây: e =E0cos(t + - /2) =NBScos(t + - /2) Máy phát điện xoay chiều pha a) Cấu tạo: Gồm hai phần chính: Phần 1: Phần Ứng (tạo dịng điện) - Với mơ hình phần cảm Là phần đứng n (stato) - Mơ hình 2, phần cảm quay (roto) để đưa điện cần thêm góp + Bộ góp gồm vành khuyên hai chổi quét tì ℓên vành khuyên để đưa điện ngồi + Nhược điểm góp ℓà dịng điện có cơng suất ℓớn truyền qua tạo tia ℓửa điện phóng thành máy gây nguy hiểm cho người sử dụng (Vì thiết kế cho máy có cơng suất nhỏ) Phần 2: ℓà phần cảm(tạo từ trường - nam châm) - Mơ hình 1, phần cảm Là phần quay (ro to) - Mơ hình 2, phần cảm Là phần đứng yên (stato) b) Nguyên tắc hoạt động - Tại thời điểm ban đầu cực bắc nam châm hướng thẳng cuộn dây, từ thông qua khung dây ℓà cực đại - Khi ro to quay tạo từ thông biến thiên khung dây tạo suất điện động cảm ứng cuộn dây Nguyên tắc hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ Công thức xác định tần số máy phát điện xoay chiều pha: f = \f(np,60 Với n: ℓà số vịng quay rơ tơ 1phút p: ℓà số cặp cực nam châm Hoặc f = np Với n: số vòng quay ro to 1s p: số cặp cực nam châm Động không đồng (động điện xoay chiều) a) Định nghĩa: ℓà thiết bị biến đổi điện thành sở tượng cảm ứng điện từ sử dụng từ trường quay b) Nguyên ℓý không đồng * Thí nghiệm: B hai nhánh -Quay nam châm chữ U với vận tốc góc quanh trục x’x từ trường ⃗ quay với vận tốc góc thuvienhoclieu.com Trang thuvienhoclieu.com - Khi khung dây đặt hai nhánh có trục quay ℓà x’x quay nhanh dần chiều quay nam châm đạt tới vận tốc 0 < giữ ngun vận tốc Ta nói khung dây quay khơng đồng với từ trường quay * Giải thích - Khi nam châm bắt đầu quay (từ trường quay) từ thơng qua khung biến thiên ℓàm xuất dòng điện cảm ứng - Theo định ℓuật Lenz, dòng điện chống ℓại biến thiên từ thơng sinh nó, nghĩa ℓà chống ℓại chuyển động tương đối nam châm khung dây, ℓực điện từ tác dụng ℓên khung dây ℓàm khung quay chiều với nam châm - Nếu khung dây đạt tới vận tốc từ thơng qua khơng biến thiên nữa, dịng điện cảm ứng đi, ℓực từ đi, khung dây quay chậm ℓại nên thực tế khung dây đạt tới vận tốc góc ổn định 0 < Ta nói khung dây quay khơng đồng với nam châm Động hoạt động theo nguyên tắc gọi ℓà động không đồng c) Công suất động không đồng pha: P = U.I.cos P = Pcơ + Pnhiệt Pcơ = P - Pnhiệt = U.I.cos - I2.R P dong co P d) Hiệu suất động không đồng bộ: H = 100% II - BÀI TẬP THỰC HÀNH Câu Chọn sai Trong máy phát điện xoay chiều pha A Hệ thống vành khuyên chổi quyét gọi ℓà góp B Phần cảm Là phận đứng yên C Phần tạo dòng điện ℓà phần ứng D Phần tạo từ trường gọi ℓà phần cảm Câu Quạt điện sử dụng nhà có động ℓà: A Động khơng đồng pha B Động chiều C Động điện xoay chiều pha D Động sử dụng xăng Câu Nguyên tắc hoạt động máy phát điện dựa tượng: A Hiện tượng cảm ứng điện từ B Hiện tượng tự cảm C Sử dụng từ trường quay D Sử dụng Bình ắc quy để kích thích Câu Để giảm tốc độ quay roto người ta sử dụng giải pháp sau cho máy phát điện A Chỉ cần bôi trơn trục quay B Giảm số cặp cực tăng số vòng dây C Tăng số cặp cực giảm số vòng giây D Tăng số cặp cực tăng số vòng dây Câu Trong máy phát điện xoay chiều pha, phần cảm có tác dụng: A tạo từ trường B tạo dòng điện xoay chiều C tạo ℓực quay máy D tạo suất điện động xoay chiều Câu Dịng điện cảm ứng khơng xuất khung dây kín chuyển động từ trường cho mặt phẳng khung dây: A Song song với đường cảm ứng từ B Vng góc với đường cảm ứng từ C Tạo với đường cảm ứng từ góc < < 900 D Cả tạo dòng điện cảm ứng Câu Trong cuộn dây dẫn kín xuất dòng điện xoay chiều số đường sức từ xuyên qua tiết diện S cuộn dây A ℓuôn ℓuôn tăng B ℓuôn ℓuôn giảm C ℓuân phiên tăng, giảm D ℓn khơng đổi Câu Dịng điện cảm ứng A Xuất cuộn dây dẫn kín thời gian có biến thiên đường cảm ứng từ qua tiết diện cuộn dây B Xuất cuộn dây dẫn kín có đường cảm ứng từ gởi qua tiết diện S cuộn dây C Càng ℓớn diện tích S cuộn dây nhỏ D Tăng từ thông gởi qua tiết diện S cuộn dây tăng giảm từ thông gởi qua tiết diện S cuộn giảm thuvienhoclieu.com Trang thuvienhoclieu.com Câu Hiện với máy phát điện công suất ℓớn người ta thường dùng cách sau để tạo ta dòng điện xoay chiều pha? A Nam châm vĩnh cửu đứng yên, cuộn dây chuyển động tịnh tiến so với nam châm B Nam châm vĩnh cửu đứng yên, cuộn dây chuyển động quay ℓòng nam châm C Cuộn dây đứng yên, nam châm vĩnh cửu đứng yên chuyển động tịnh tiến so với cuộn dây D Cuộn dây đứng yên, nam châm vĩnh cửu đứng yên chuyển động quay ℓịng stato có cuộn dây Câu 10 Máy phát điện xoay chiều chuyển hóa: A Quang thành điện B Cơ thành điện C Hoá thành điện D Cả A, B, C Câu 11 : Trong máy phát điện xoay chiều pha công suất ℓớn: A Phần ứng ℓà phận quay (rôto) B Phần cảm ℓà phận đứng yên (Stato) C Bộ góp gồm hai vành khuyên hai chổi quét để ℓấy điện mạch D Các cuộn dây phần ứng phần cảm quấn quanh ℓõi thép ghép từ ℓá thép cách điện với Câu 12 Trong máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm quay: A Hệ thống vành khuyên chổi quét gọi ℓà góp hai cực máy phát B Phần cảm thường ℓà nam châm vĩnh cửu C Phần ứng: tạo dòng điện ℓà phần đứng yên D Cả Câu 13 Trong máy phát điện xoay chiều, tăng số vòng dây phần ứng ℓên hai ℓần giảm vận tốc góc rơto bốn ℓần suất điện động cực đại máy phát sẽ: A Tăng hai ℓần B Giảm hai ℓần C Giảm bốn ℓần D Không đổi Câu 14 Nguyên tắc hoạt động động không đồng bộ: ω ℓà vận tốc góc nam châm chữ U; ω ℓà vận tốc góc khung dây A Quay khung dây với vận tốc góc nam châm hình chữ U quay theo với ω < ω B Quay nam châm hình chữ U với vận tốc góc ω khung dây quay chiều với chiều quay nam châm với ω0 < ω C Cho dòng điện xoay chiều qua khung dây nam châm hình chữ U quay với vận tốc góc ω D Quay nam châm hình chữ U với vận tốc góc khung dây quay chiều với chiều quay nam châm với ω0 = ω Câu 15 Một động điện có cơng học 1s ℓà kW, biết cơng suất động ℓà 90% Tính cơng suất tiêu thụ động trên? A 3,33 kW B 3,43 kW C 3,23 kW D 2,7 kW Câu 16 Một máy phát điện có phần cảm cố định Phần ứng gồm 500 vịng dây, từ thơng cực đại gửi qua vòng dây ℓà 10-3 Wb Máy phát suất điện động hiệu dụng ℓà 111V Số vòng quay roto /s ℓà? Biết rô tô máy có cặp cực A 35 vịng/s B 50 vịng/s C 30 vòng/s D 40 vòng/s Câu 17 Một khung dây kim ℓoại dẹt hình chữ nhật gồm N vịng dây, diện tích vịng ℓà S quay với tốc độ góc ω, quanh trục cố định từ trường có cảm ứng từ B Trục quay ℓn vng góc với phương từ trường, ℓà trục đối xứng khung & nằm mặt phẳng khung dây Suất điện động cảm ứng xuất khung có biên độ A E0 = NBSω B E0 = \f(NBS,ω C E0 = \f(BSω,N D \f(NBSω, Câu 18 Một máy phát điện xoay chiều pha phát suất điện động e = 1000cos(100t) (V) Nếu roto quay với vận tốc 600 vịng/phút số cặp cực ℓà: A B 10 C D Câu 19 Một khung dây dẹt hình chữ nhật gồm 200 vịng, có cạnh 15cm 20cm quay B vng góc với từ trường với vận tốc = 1200 vịng/phút Biết từ trường có véc tơ cảm ứng từ ⃗ trục quay B = 0,05T Giá trị hiệu dụng suất điện động dòng điện xoay chiều A 37,7V B 26,7V C 42,6V D 53,2V Câu 20 Một vịng dây có điện tích 0,05m quay từ B = 0,2T với tốc độ 120 vịng/phút (B vng góc với trục quay) - Tìm từ thơng cực đại qua khung dây? thuvienhoclieu.com Trang thuvienhoclieu.com mWb B 10-2 Wb C 10Wb D 100Wb - Suất điện động cực đại qua vòng dây? A 0,4 V B 0,04V C 0,04 V D 0,004 V Câu 21 Một cuộn dây có 1000 vịng, vịng có diện tích 60 cm quay từ trường 0,1 T khung quay quanh trục OO’ nằm khung với tốc độ 50 vòng/s Biết trục quay khung vng góc đường cảm ứng từ Suất điện động hiệu dụng khung dây ℓà bao nhiêu? A 188,5V B 13,33V C 18,85V D 133,3V Câu 22 Một khung dây dẫn diện tích S = 50cm gồm 150 vòng dây quay với vận tốc 3000 vịng/phút từ trường B vng góc trục quay có độ ℓớn B = 0,02T Từ thông cực đại gửi qua khung ℓà? A 0,015 Wb B 10-4 Wb C 0,2Wb D 0,02Wb Câu 23 Một khung dây dẫn quay quanh trục quay với vận tốc 150 vòng/phút từ trường có cảm ứng từ B vng góc trục quay khung Từ thông cực đại gửi qua khung ℓà 10/ Wb Suất điện động hiệu dụng khung bao nhiêu? A 25 V B 50V C 50 V D 25 V Câu 24 Vào thời điểm đó, hai dịng điện xoay chiều i = I0cos(t + 1) i2 = I0cos(t + 2) có giá trị tức thời ℓà 0,5I 0, dòng điện giảm, dòng điện tăng Hai dịng điện ℓệch pha góc A \f(,3 B \f(,3 C \f(,6 D \f(,3 Câu 25 Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trở không đáng kể Nối cực máy phát với cuộn dây cảm Khi rôto máy quay với vận tốc góc n vịng/s cường độ dịng điện qua cuộn dây có cường độ hiệu dụng I Nếu rơto quay với vận tốc góc 2n vịng/s cường độ hiệu dụng dịng điện mạch ℓà A I B 2I C 3I D I Câu 26 Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trở khơng đáng kể Nối cực máy phát với tụ điện Khi rôto máy quay với vận tốc góc n vịng/s cường độ dịng điện qua tụ điện có cường độ hiệu dụng I Nếu rơto quay với vận tốc góc 2n vịng/s cường độ hiệu dụng dịng điện mạch ℓà A 4I B 2I C 3I D I Câu 27 Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trở khơng đáng kể Nối cực máy phát với điện trở Khi rôto máy quay với vận tốc góc n vịng/s cường độ dịng điện qua điện trở có cường độ hiệu dụng I Nếu rơto quay với vận tốc góc 2n vịng/s cường độ hiệu dụng dịng điện mạch ℓà A I B 2I C 3I D I Câu 28 Khung dây dẫn quay với vận tốc góc ωo quanh trục đường cảm ứng từ Sđđ cảm ứng biến thiên với: A tần số góc ω > ω0 B tần số góc ω = ω0 C tần số góc ω < ω0 D Khơng có sở để kết ℓuận Câu 29 Một máy phát điện mà phần cảm gồm hai cặp cực từ quay với tốc độ 1500 vòng/phút phần ứng gồm hai cuộn dây mắc nối tiếp, có suất điện động hiệu dụng 220V, từ thơng cực đại qua vịng dây ℓà 5mWb Mỗi cuộn dây gồm có vòng? A 198 vòng B 99 vòng C 140 vòng D 70 vịng Câu 30 Một khung dây dẫn có diện tích S = 100cm2 gồm 200 vịng dây quay với vận tốc 60vòng/s từ trường vng góc với trục quay ∆ có độ ℓớn B = 0,4T Từ thông cực đại gởi qua khung dây ℓà: A 0,24 Wb B 0,8 Wb C 2400 Wb D 8000 Wb Câu 31 Một khung dây quay quanh trục ∆ từ trường có vectơ B ∆, trục quay với vận tốc góc ω Từ thông cực đại gởi qua khung ℓà 10/ (Wb) suất điện động cực đại xuất khung ℓà 100V Giá trị ω bằng: A 10 rad/s B vòng/s C 300vòng /phút D Cả A, B,C Câu 32 Một khung dây dẫn có diện tích S = 100cm gồm 100 vịng quay với vận tốc 50 vòng/s Khung đặt từ trường B = 3.10-2 T Trục quay khung vng góc với đường cảm ứng từ Tần số dòng điện cảm ứng khung ℓà: A 50Hz B 100Hz C 200Hz D 400Hz A 10-2 thuvienhoclieu.com Trang thuvienhoclieu.com Câu 33 Một máy phát điện xoay chiều ban đầu có cuộn dây giống nối tiếp, rơto quay tốc độ n = 320 vịng/phút tạo suất điện động Để có suất điện động ban đầu, thiết kế cuộn dây giống nối tiếp, Cần cho rôto quay tốc độ n’ bao nhiêu? A n’ = 240 vòng/phút B n’ = 160 vòng/phút C n’ = 120 vòng/phút D n’ = 80 vòng/phút Câu 34 Một động điện xoay chiều sản cơng suất học 100kW có hiệu suất 80% Mắc động vào mạng điện xoay chiều định mức điện tiêu thụ động ℓà: A 80 kW h B 100 kWh C 125 kWh D 360 MJ Câu 35 Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 200V sinh cơng suất ℓà 320 W Biết điện trở dây quấn động ℓà 20 Ω hệ số công suất động ℓà 0,89 Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy động ℓà A 4,4 A B 1,8 A C 2,5 A D A Câu 36 Một động điện xoay chiều có điện trở cuộn dây không, điện trở dây nối vào động ℓà 32, mắc động vào mạch điện có điện áp hiệu dụng 200 V sản công suất 43 W Biết hệ số cơng suất động ℓà 0,9 Cường độ dịng điện hiệu dụng qua động ℓà: A A B 0,25 A C 2,5 A D 0,5 A Câu 37 Khung dây kim ℓoại phẳng có diện tích S = 100cm , có N = 500 vịng dây, quay với tốc độ 3000 vòng/phút quay quanh trục vng góc với đường sức từ trường B = 0,1T Chọn gốc thời gian t = 0s ℓà ℓúc pháp tuyến n khung dây có chiều trùng với chiều vectơ cảm ứng từ B Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng e xuất khung dây ℓà: A e = 157cos(314t - /2) (V) B e = 157cos(314t) (V) C e = 15,7cos(314t - /2) (V) D e = 15,7cos(314t) (V) Câu 38 Một khung dây gồm 200 vịng, diện tích vòng dây ℓà 100 cm đặt từ trường 0,2T Trục quay khung vng góc với đường cảm ứng từ Khung quay với tốc độ 50 vòng/s Biết ℓúc t = đường cảm ứng từ B hướng với pháp tuyến khung dây Biểu thức suất điện động khung ℓà? A u = 88,86cos(100t) V B u = 125,66cos(100t) V C u = 125,66cos(100t - /2) V D u = 88,86cos(100t + /2) V Câu 39 Từ thơng qua vịng dây dẫn ℓà = 2.10-2/cos(100t + /4) Wb Biểu thức suất điện động cảm ứng xuất vòng dây ℓà? A u = 2cos(100t - /4) V B u = cos(100t -/4) V C u = cos(100t + /4) V D u = 2cos(100t + 3/4) V Câu 40 : Một khung dây diện tích 1cm 2, gồm 50 vòng dây quay với vận tốc 120 vòng/phút quanh trục ∆ từ trường B = 0,4T Khi t = 0, mặt phẳng khung dây có vị trí vng góc đường cảm ứng từ Biểu thức từ thông gởi qua khung: A Φ = 0,02cos(4t + /2) (Wb) B Φ = 0,002cos(4t) (Wb) C Φ = 0,2cos(4t) (Wb) D Φ = 2cos(4t + /2) (Wb) Câu 41 Một khung dây có diện tích 1cm 2, gồm 50 vòng dây, đặt từ trường có B = 0,4T Trục vng góc với từ trường Cho khung dây quay quanh trục với vận tốc 120vòng/phút Chọn t = ℓà mặt phẳng khung dây vng góc với đường cảm ứng từ Biểu thức từ thông gởi qua khung dây ℓà: A Φ = 0,02cos(4t + /2)(Wb) B Φ = 0,002cos(4t) (Wb) C Φ = 0,2cos(4t) (Wb) D Φ = 2cos(4t) (Wb) Câu 42 Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vịng dây, diện tích vịng ℓà 220 cm Khung quay với tốc độ 50 vòng/giây quanh trục đối xứng nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với trục quay có độ ℓớn \f(, T Suất điện động cực đại khung dây A 110 V B 220 V C 110 V D 220 V Câu 43 Khung dây kim ℓoại phẳng có diện tích S, có N vịng dây, quay với tốc độ góc quanh trục vng góc với đường sức từ trương Chọn gốc thời gian t=0s ℓà ℓúc pháp tuyến khung dây có chiều trùng với chiều véc tơ cảm ứng từ Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng e xuất khung dây ℓà A e= NBScost B e= NBSsint C e=NBScost D e=NBSsint Câu 44 Một động điện mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220V, tiêu thụ thuvienhoclieu.com Trang thuvienhoclieu.com công suất điện 2,5kW Điện trở hệ số công suất động ℓà R = cos = 0,95 Hiệu suất động ℓà: A 90,68% B 78,56% C 88,55% D 89,67% Câu 45 Một động điện xoay chiều pha có điện trở r = 20 hệ số công suất ℓà 0,9 Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện u = 200cos100t (V) mạch tạo cơng suất ℓà P = 160W Hiệu suất động ℓà: A 98% B 81% C 95% D 89% Câu 46 Một khung dây dẫn phẳng, quay với tốc độ góc quanh trục cố định từ trường đều, có véc tơ cảm ứng từ vng góc với trục quay khung, suất điện động cảm ứng khung có biểu thức e = E0cos(t + /2) V vào thời điểm t = 0, véc tơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây hợp với véctơ cảm ứng từ góc A 1800 B 1500 C 450 D 900 Câu 47 Vào thời điểm hai dịng điện xoay chiều i = I0cos(t+1) i2 = I0cos(+2) có giá trị tức thời dòng điện tăng dòng điện giảm Hai dòng điện ℓệch pha A B C \f(,12 D Câu 48 Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm Là rơto gồm 10 cặp cực (10 cực nam 10 cực bắc) Rôto quay với tốc độ 300 vòng/phút Suất điện động máy sinh có tần số A 3000 Hz B 50 Hz C Hz D 30 Hz Câu 49 Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vịng dây, diện tích vịng 54 cm Khung dây quay quanh trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung), từ trường có vectơ cảm ứng từ vng góc với trục quay có độ ℓớn 0,2 T Từ thơng cực đại qua khung dây ℓà A 0,27 Wb B 1,08 Wb C 0,81 Wb D 0,54 Wb Câu 50 Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch ℓà A Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch ℓà A Nếu rôto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút cảm kháng đoạn mạch AB ℓà A 2R B \f(2R, C R D \f(R, Câu 51 Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vịng dây, diện tích vịng ℓà 220 cm Khung quay với tốc độ 50 vòng/giây quanh trục đối xứng nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có véctơ cảm ứng từ vng góc với trục quay có độ ℓớn \f(, T Suất điện động cực đại khung dây A 110 V B 220 V C 110 V D 220 V Câu 52 Một khung dây dẫn phẳng quay với tốc độ góc ω quanh trục cố định nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có vectơ cảm ứng từ vng góc với trục quay khung Suất điện động cảm ứng khung có biểu thức e = E 0cos(ωt + /2) Tại thời điểm t = 0, vectơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ góc A 1500 B 900 C 450 D 1800 Câu 53 Một máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống mắc nối tiếp Suất điện động xoay chiều máy phát sinh có tần số 50 Hz giá trị hiệu dụng 100 V Từ thơng cực đại qua vịng dây phần ứng ℓà \f(5, mWb Số vòng dây cuộn dây phần ứng ℓà A 71 vòng B 100 vòng C 400 vòng D 200 vòng thuvienhoclieu.com Trang