Bài 30. Máy phát điện xoay chiều

M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu mét pha 1.Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu. 2. CÊu t¹o cña m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu. 1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều Khi từ thông qua một khung dây dao động điều hòa, nó làm phát sinh trong khung dây một suất điện động điều hòa, suất điện động đó tạo ra ở mạch ngoài (mạch tiêu thụ) một dòng điện xoay chiều dao động điều hòa: I = I o sin(t + ) Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ. O t i B X X A O B 2. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều Gồm 3 phần chính: +Bộ góp điện: +Phần cảm: *Nhiệm vụ: Tạo ra từ trường. *Cấu tạo: Là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện. +Phần ứng: *Nhiệm vụ: Tạo ra dòng điện. *Cấu tạo: Gồm các cuộn dây quấn trên một lõi thép điện kĩ thuật. Ho¹t ®éng cña m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu mét pha 1 B A a b 2 x’ x V A < V B 1 B A a b 2 x’ x V A > V B Các cuộn dây của phần cảm và phần ứng đều được quấn trên các lõi làm bằng một loại thép đặc biệt (thép kĩ thuật điện) gọi là thép Silic để tăng cường từ thông qua các cuộn dây. - Bộ phận đứng yên gọi là Stato -Bộ phận chuyển động (quay) gọi là Roto. - Công thức tính tần số của dòng điện xoay chiều: f: Tần số của dòng điện xoay chiều. n: Số vòng quay/phút p: số cặp cực p 60 n f = Câu hỏi vận dụng Khi cho phần ứng đứng yên, phần cảm quay thì có thể tạo ra dòng điện xoay chiều được không? Khi đó có cần bộ góp điện không? Trả lời: - Được.Vì khi đó từ thông gửi qua phần cảm vẫn biến thiên điều hoà và ở mạch ngoài có dòng điện xoay chiều. -Trong trường hợp này không cần dùng đến bộ góp điện.Tuy nhiên, phần cảm phải là nam châm vĩnh cửu, từ trường yếu do đó dòng điện ở mạch ngoài có cường độ nhỏ và chỉ được áp dụng đối với các máy phát điện loại nhỏ. Bài tập vận dụng: Một máy phát điện xoay chiều cho dòng điện có tần số 50Hz.Tính số vòng quay của Rôto nếu máy phát có: a) 2 cặp cực. b) 4 cặp cực. Bài giải: Từ công thức: a) Với p = 2 ta có n = 60.50 / 2 = 1500 vòng / phút. b) Với p = 4 ta có n = 60.50 / 4 = 750 vòng / phút. f p 60 n p 60 n f == CÊu t¹o bé gãp ®iÖn 1 B A a b 2 x’ x *NhiÖm vô: §­a dßng ®iÖn ra m¹ch ngoµi. *CÊu t¹o:-Hai vµnh khuyªn. -Hai chæi quÐt. Tập thể tổ Lớp 12A4 2.Máy phát điện xoay chiều pha • Các phận Mỗi máy phát điện xoay chiều có phận phần cảm phần ứng - Phần cảm nam châm điện nam châm vónh cửu Đó phần tạo từ trường - Phần ứng cuộn dây, xuất suất điện động cảm ứng máy hoạt Một hai phần đặt cố đònh, phần lại động quay quanh trục Phần cố đònh gọi stato, phần quay gọi suất rôto Để tăng điện động máy phát, phần ứng thường gồm nhiều cuộn dây, cuộn lại gồm nhiều vòng dây mắc nối tiếp nhau; phần cảm gồm nhiều nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực Bắc – Nam, bố trí lệch cho cực Bắc nằm cực Nam ngược lại Các cuộn dây phần ứng phần cảm thường quấn lõi thép kó thuật để tăng cường từ thông qua chúng Lõi thép gồm nhiều thép mõng ghép b) Hoạt động Các máy phát điện xoay chiều pha - Cách thứ : phần ứng quay, phần cảm cố cấu tạo theo cách: đònh thứ hai: phần cảm quay, phần ứng cố - Cách đònh.máy cấu tạo theo cách thứ có Các stato nam châm đặt cố đònh, rôto khung dây quay quanh trục từ trường tạo stato Để dẫn dòng điện mách ngoài, người ta dùng vành khuyên đặt đồng trục quay với khung dây.Mỗi vành khuyên có quét tì vào.Khi khung dây quay, vành khuyên trượt thanhcấu quét, điện thứ truyền Cáctrên máy2được tạodòng theo cách hai từ có khung dây qua quét rôto nam châm, thường nam châm điện nuôi dòng điện chiều; stato gồm nhiều cuộn dây có lõi sắt, xếp thành vòng tròn Các cuộ dây rôto có lõi sắt xếp thành vòng tròn, quay quanh trục qua tâm vòng tròn Dòng điện xoay chiều thường dungc ó tần số 50Hz Nếu máy phát có cuộn dây nam châm (tức cặp cực bắc nam) rơto phải quay với vận tốc góc 50 vòng/phút, tức 3000 vòng/phút Để giảm số vòng quay 2,3,… n lần, người ta tăng số cuộn dây cặp cực lên 2,3,… n lần (số cuộn dây ln ln số cặp cực) Nếu máy có p cặp cực quay với tần số góc n vòng/phút tần số dòng điện phát f n = p 60 Máy phát điện có cấu tạo gọi máy phát điện xoay chiều pha, gọi máy dao điện pha Dòng điện phát gọi dòng điện xoay chiều pha Danh sách tổ: Ngô Bảo Phúc Đinh Xuân Ngọc Nguyễn Huỳnh Thái Lê Thò Oanh Nguyễn Thò Thùy Trang Đặng Thò Hải Yến Nguyễn Thò Thùy Linh Nguyễn Thò Ánh Phương Nguyễn Duy Linh Bài 17 . MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Tuần : Tiết : I. Mục tiêu. - Mô tả được sơ đồ cấu tạo và giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha - Phát biểu đựoc đònh nghóa dòng điện 3 pha , - Mô tả được sơ đồ cấu tạo và giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha : Nêu được những ưu điểm của dòng điện 3 pha II- Chuẩn bò - GV : Chuẩn bò đầy đủ các mô hình máy phát điện xoay chiều một pha , ba pha, cách mắc hình sao và tam giác - HS : ôn lại kiến thức về máy phát điện (lớp 9) III. Hoạt động dạy và học 1. Kiểm tra bài cũ. - Viết công thức điện năng hao phí trên đường dây tải điện, nêu các giải pháp giảm hao phí trên đường dây tải điện. - Máy biến áp là gì ? Nêu cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp. 2. Mở bài : Theo SGK Hoạt động 1: Tìm hiểu máy phát điện xoay chiều một pha. Hoạt động của HS Trợ giúp của GV - HS: theo dõi GV - HS : Thảo luận và trả lời câu C1 theo YC của GV * HS tră lời và ghi vào tập Gồm hai bộ phận . + Phần cảm : Nam châm điện hoặc nam châm vónh cửu , tạo ra từ trường + Phần ứng : Gồm các cuộn dây giống nhau, cố đònh trên một vòng tròn, tạo ra dòng điện. HS: Trả lời và ghi vào tập - Phần cảm cũng như phần ứng bộ phận quay gọi là rôto, bộ phận đứng yên gọi là stato. - Khi rôto quay, từ thông qua mỗi cuộn dây của stato biến thiên tuần hoàn, xuất hiện một suất điện động hình sin với tần số f = pn P : cực nam châm, n : Số vòng quay (vòng/giây) - Làm câu C2 theo hướng dẫn của GV - GV : Dùng mô hình MPĐ XC 1 pha để giúp HS nhớ lại nguyên tắc để tạo ra dòng điện xoay chiều. - YC HS trả lời câu C1 ? - Quan sát mô hình hãy cho biết MPĐXC 1 pha được cấu tạo như thế nào ? - Nguyên tắc hoạt động của MPĐ XC 1 pha ? - Viết công thức tần số dòng điện ? GV gợi ý các đại lượng trong công thức tần số. - Hướng dẫn HS trả lời câu C2. ( gọi 2 HS lên bảng làm sau đó cho cả lớp nhận xét) Hoạt động 2: Máy phát điện xoay chiều ba pha. Hoạt động của HS Trợ giúp của GV HS: Lắng nghe HS: Quan sát hình vẽ(hoặc mô hình) *Nêu cấu tạo và ghi vào tập + Ba cuộn dây hình trụ giống nhau gắn cố đònh trên vòng tròn đặt lệch nhau 120 o (stato) + Một nam châm NS quay quanh trục O (rôto) - HS: Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi của GV (ø ghi vào tập) +Khi quay nam châm tạo ra từ trường quay, sinh ra hệ 3 suất điện động trong 3 cuộn dây chúng có cùng tần số, cùng biên độ, lệch pha 3 2 π - HS : Lắng nghe (hoặc theo dõi TN) * Ghi vào tập : U dây = 3 U pha - Thảo luận nhóm làm câu C3 và ghi vào tập - HS: Nêu đònh nghóa theo SGK , thảo luận nhóm để tìm biểu thức dòng điện i trong 3 cuộn dây - HS: Thảo luận nhóm và trả lời ghi vào tập 1/ Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động - GV: Gới thiệu mô hình MPĐ XC 3 pha a) Cấu tạo. - GV: Chiếu hình 17.3a giới thiệu các bộ phận của Câu 1: Vì sao phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện? Cùng với công suất truyền đi P và điện áp nơi truyền điện U, nếu hệ số công suất ở nơi tiêu thụ lớn thì hệ số công suất của cả hệ thống truyền tải điện là cosϕ cũng lớn, cường độ dòng điện I sẽ nhỏ, công suất hao phí trên dây nhỏ. Do đó cần tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điên. * KIỂM TRA BÀI CŨ: Câu 2: Một cuộn cảm khi mắc với điện áp xoay chiều 50V thì tiêu thụ công suất 1,5W. Biết dòng điện qua cuộn cảm là 0,2A. Tính hệ số công suất của cuộn cảm? Hệ số công suất của cuộn cảm là: cosϕ = R/Z = RI2 /UI=0,15 Bài 30: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU  Máy phát điện xoay chiều là các thiết bị dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng. Để tạo ra và duy trì dòng điện xoay chiều ta phải dùng các nguồn điện xoay chiều, trong bài học này ta sẽ nghiên cứu về một loại nguồn điện xoay chiều thường gặp Bài 30: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1.Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều: NỘI DUNG BÀI HỌC 1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều x ’ x B   2. Máy phát điện xoay chiều một pha a. Các bộ phận chính b. Hoạt động * Một số hình ảnh về nhà máy phát điên * Cũng cố x ’ x Khung dây dẫn quay đều trong Khung dây dẫn quay đều trong từ trường đều B từ trường đều B   Φ = NBS cosωt  e = E 0 sinωt  u = U 0 sinωt  i = I 0 sin(ωt + ϕ) B     Bài 30: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 2.Máy phát điện xoay chiều một pha: NỘI DUNG BÀI HỌC 1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 2. Máy phát điện xoay chiều một pha a. Các bộ phận chính b. Hoạt động * Một số hình ảnh về nhà máy phát điên * Cũng cố Bài 30: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU a.Các bộ phận chính: Máy phát điện gồm 2 bộ phận chính: - Phần cảm: tạo ra từ trường, thường là nam châm điện. - Phần ứng: tạo ra suất điện động cảm ứng, là một khung dây gồm nhiều vòng dây. + Phần cố định: Stato + Phần quay: Roto NỘI DUNG BÀI HỌC 1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 2. Máy phát điện xoay chiều một pha a. Các bộ phận chính b. Hoạt động * Một số hình ảnh về nhà máy phát điên * Cũng cố Bài 30: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU NỘI DUNG BÀI HỌC 1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 2. Máy phát điện xoay chiều một pha a. Các bộ phận chính b. Hoạt động BỘ GÓP (Lấy điện ra) PHẦN CẢM (Nam châm) PHẦN Ứng (Cuộn dây) * Một số hình ảnh về nhà máy phát điên * Cũng cố Bài 30: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU b.Hoạt động: Các máy phát điện xoay chiều một pha có thể được cấu tạo theo hai cách: - Cách thứ nhất: phần ứng quay, phần cảm cố định. - Cách thứ hai: phần cảm quay, phần ứng cố định. NỘI DUNG BÀI HỌC 1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 2. Máy phát điện xoay chiều một pha a. Các bộ phận chính b. Hoạt động * Một số hình ảnh về nhà máy phát điên * Cũng cố N N S S a a b b A A B B Phần cảm (stato) Phần ứng (Rôto) Mạch ngoài Vành khuyên Chổi quét ω B Sơ đồ máy phát điện Bộ góp [...].. .Bài 30: MÁY Bài 30. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: Giới thiệu cho HS: - Hiểu được nguyên tắc của các máy phát điện xoay chiều. - Nắm được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy xoay chiều một pha và ba pha. 2) Kĩ năng: - Yêu cầu HS vận dụng tốt các công thức để tính tần số và suất điện động của máy phát điện xoay chiều. II. Chuẩn bị: 1) GV: - Mơ hình my pht điện xoay chiều một pha, tranh vẽ sơ đồ các loại máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha. 2) HS: Ôn tập khái niệm tử thông và định luật cảm ứng điện từ. II. Tổ chức các hoạt động dạy học: 1) GV giới thiệu Bài: - Điện năng được Bàiến đổi từ cơ năng bằng các máy phát điện. - Xét hai loại máy phát điện thường dùng: máy xoay chiều một pha, ba pha. 2) giảng Bài mới: Hoạt động 1. (10’) Tìm hiểu: NGUYN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung * GV yêu cầu HS đọc lại mục 1, 2 bài 26. Nêu câu hỏi: H 1 . Dịng điện xoay chiều được tao r atheo nguyên tắc nào? H 2 . Hy nhắc lại hiện tượng cảm ứng điện từ để xuất hiện suất điện động cảm ứng và hiệu điện thế xoay chiều? -GV giới thiệu 2 cách tạo ra suất điện động xoay chiều thường dùng trong các máy phát điện bằng cách nêu câu hỏi gợi ý. -Hướng dẫn HS lập các Bàiểu thức 30.1 và 30.2 H 3 . Cĩ thể tạo từ thơng Bàiến thin bằng cch no? -Thực hiện Yêu cầu của GV. -Đọc SGK tìm hiểu nguyn tắc của máy phát điện xoay chiều. -Trả lời. Thực hiện theo hướng dẫn -Phải thay đổi góc  giữa vectơ n  của mp vịng dy v 1) Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều. a) Nguyn tắc: -Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. -Từ thơng qua một vịng dy Bàiến thin, trong vịng dy xuất hiện sđđ cảm ứng xoay chiều.  1 =  0 cost. -Với cuộn dy cĩ N vịng giống nhau:  = N 1 . Suất điện động xoay chiều trong cuộn dy: vectơ cảm ứng từ B  .  2 cch tạo  thay đổi. 0 0 sin cos 2 d e N N t dt hay e N t                    Đặt E 0 = N 0 . b) Hai cách tạo Suất điện động xoay chiều trong máy phát điện: -Từ trường cố định, các vịng dy quay trong từ trường. -Từ trường quay, các vịng dy cố định. Hoạt động 2. (30’) Tìm hiểu: MY PHT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA. Cho HS quan st mơ hình. Nu cu hỏi: H 1 . Quan st mơ hình, cho Bàiết my được cấu tạo thế nào? -GV giới thiệu: phần cảm v phần ứng của my. H 2 . Cho Bàiết cấu tạo của phần cảm? phần ứng? -Quan st, tìm hiểu cấu tạo. C nhn trả lời cu hỏi. -Phải có bộ phận tạo ra từ trường. - Phải có bộ phận tạo ra sđđ cảm ứng. a) Cấu tạo: my xoay chiều cĩ: +Hai bộ phận chính: phần cảm v phần ứng. (SGK) +Một trong hai phần đặt cố định, phần cịn lại quay quanh một trục. -Phần quay: roto. -Phần cố định: stato. * Máy xoay chiều một pha -Giới thiệu về roto, stato v 2 cch cấu tạo của my. -Giới thiệu cấu tạo của my xoay chiều một pha H 3 Trình by hoạt động của My xoay chiều một pha theo 2 cch cấu tạo? -GV nói thêm về tốc độ Bài 30.MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: Giới thiệu cho HS: - Hiểu được nguyên tắc của các máy phát điện xoay chiều. - Nắm được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy xoay chiều một pha và ba pha. 2) Kĩ năng: - Yêu cầu HS vận dụng tốt các công thức để tính tần số và suất điện động của máy phát điện xoay chiều. II. Chuẩn bị: 1) GV: - Mô hình máy phát điện xoay chiều một pha, tranh vẽ sơ đồ các loại máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha. 2) HS: Ôn tập khái niệm tử thông và định luật cảm ứng điện từ. II. Tổ chức các hoạt động dạy học: 1) GV giới thiệu bài: - Điện năng được Bàiến đổi từ cơ năng bằng các máy phát điện. - Xét hai loại máy phát điện thường dùng: máy xoay chiều một pha, ba pha. 2) giảng bài mới: Hoạt động 1. (10’) Tìm hiểu: NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung * GV yêu cầu HS đọc lại mục 1, 2 bài 26. Nêu câu hỏi: H 1 . Dòng điện xoay chiều được tao r atheo nguyên tắc nào? H 2 . Hãy nhắc lại hiện tượng cảm ứng điện từ để xuất hiện suất điện động cảm ứng và hiệu điện thế xoay chiều? -GV giới thiệu 2 cách tạo ra suất điện động xoay chiều thường dùng trong các máy phát điện bằng cách nêu câu hỏi gợi ý. -Hướng dẫn HS lập các Biểu thức 30.1 và 30.2 H 3 . Có thể tạo từ thông Bàiến thiên bằng cách nào? -Thực hiện yêu cầu của GV. -Đọc SGK tìm hiểu nguyên tắc của máy phát điện xoay chiều. -Trả lời. Thực hiện theo hướng dẫn -Phải thay đổi góc  giữa vectơ n r của mp vòng dây và vectơ cảm ứng từ B ur . 1) Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều. a) Nguyên tắc: -Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. -Từ thông qua một vòng dây Bàiến thiên, trong vòng dây xuất hiện sđđ cảm ứng xoay chiều.  1 =  0 cost. -Với Câuộn dây có N vòng giống nhau:  = N 1 . Suất điện động xoay chiều trong Câuộn dây: 0 0 sin cos 2 d e N N t dt hay e N t                     2 cách tạo  thay đổi. Đặt E 0 = N 0 . b) Hai cách tạo Suất điện động xoay chiều trong máy phát điện: -Từ trường cố định, các vòng dây quay trong từ trường. -Từ trường quay, các vòng dây cố định. Hoạt động 2. (30’) Tìm hiểu: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA. Cho HS quan sát mô hình. Nêu câu hỏi: H 1 . Quan sát mô hình, cho Biết máy được cấu tạo thế nào? -GV giới thiệu: phần cảm và phần ứng của máy. H 2 . Cho Biết cấu tạo của phần cảm? phần ứng? -Giới thiệu về roto, stato và 2 cách cấu tạo của máy. -Giới thiệu cấu tạo của máy -Quan sát, tìm hiểu cấu tạo. Cá nhân trả lời câu hỏi. -Phải có bộ phận tạo ra từ trường. - Phải có bộ phận tạo ra sđđ cảm ứng. - Quan sát hình 30.1, hình a) Cấu tạo: máy xoay chiều có: +Hai bộ phận chính: phần cảm và phần ứng. (SGK) +Một trong hai phần đặt cố định, phần còn lại quay quanh một trục. -Phần quay: roto. -Phần cố định: ... Nếu máy có p cặp cực quay với tần số góc n vòng/phút tần số dòng điện phát f n = p 60 Máy phát điện có cấu tạo gọi máy phát điện xoay chiều pha, gọi máy dao điện pha Dòng điện phát gọi dòng điện. ..2 .Máy phát điện xoay chiều pha • Các phận Mỗi máy phát điện xoay chiều có phận phần cảm phần ứng - Phần cảm nam châm điện nam châm vónh cửu Đó phần tạo từ... châm điện nuôi dòng điện chiều; stato gồm nhiều cuộn dây có lõi sắt, xếp thành vòng tròn Các cuộ dây rôto có lõi sắt xếp thành vòng tròn, quay quanh trục qua tâm vòng tròn Dòng điện xoay chiều