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. BÀI 30: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Kiểm tra cũ: 1.Nêu cách tạo suất điện động xoay chiều khung dây 2.Viết công thức tính từ thông suất điện động xoay chiều? ω α = ωt r n r B Bài 30: Máy phát điện xoay chiều 1.Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều a.Nguyên tắc chung ω -Dựa tượng cảm ứng điện từ e= E0.sinωt với E0= ωNBS ω tnr b.Các cách tạo suất điện động xoay chiều (Sgk) Có cách tạo sđđ xoay chiều? Máy hoạt động dựa vào tượng gì? r B 2.Máy phát điện xoay chiều pha a.Cấu tạo ? ? máy có phần chính? Tên gọi? Vai trò phần cảm, cấu tạo nó? Phần rôto, phần stato? 2.Máy phát điện xoay chiều pha a.Cấu tạo -Có phần chính: phần cảm phần ứng +phần cảm: tạo từ trường - nam châm + phần ứng: sinh sđđ- cuộn dây -phần quay gọi rôto, phần đứng yên gọi stato -Biện pháp tăng suất điện động máy phát: e= E0.sinωt Có cách với E0= ωNBS để tăng sđđ máy phát? +phần cảm: tạo từ trường - nam châm + phần ứng: sinh sđđ- cuộn dây -phần quay gọi rôto, phần đứng yên gọi stato máy phát điện pha có cách hoạt động? -Cách1: Rôto khung dây , stato nam châm cố định -Cách 2:Rôto nam châm , stato cuộn dây 2.Máy phát điện xoay chiều pha a.Cấu tạo b.Hoạt động -Cách1: Rôto khung dây , stato nam châm cố định Vấn đề thảo luận nhóm Nhóm lên trình bày Nhóm nhận xét Nguyên tắc hoạt động máy phát điện pha theo cách đứng yên 1.Khi quay tay quay, nam châm , quay khung dây biến thiên điều hoà Từ thông qua khung dây ……………… cảm ứng xoay chiều 3.Trong khung dây xuất sđđ ……………… 4.Để đưa dòng điện mạch (bóng đèn, ampe kế ) người ta dùng ………………………… góp điện (2 vành khuyên, 2chổi quét)+ dây dẫn -Cách 2:Rôto nam châm , stato cuộn dây +Tần số suất điện động: f= p.n p số cặp cực; n tốc độ quay roto (vòng/s) S N N S p.n f= 60 ( n: vòng/phút) Quan sát hình 30.2(sgk) : nêu đặc điểm rôto stato? Roto quay vòng, cực N lần qua cuộn dây 1? S N N S Đi namô xe đạp Máy phát điện gia đình 3.Máy phát điện xoay chiều baApha a.Cấu tạo hoạt động -Phần cảm: rôtonam châm N Z -Phần ứng: stato X B S C Nêu cấu tạo? Y Trình bày hoạt động máy? A Hoạt động X e e e2 t(s) N S Z C e3 B Y 3.Máy phát điện xoay chiều ba pha a.Cấu tạo hoạt động -Hoạt động e e e1 = E0 cosωt e2 2π e2 = E0 cos(ωt − ) 2π e2 = E0 cos(ωt + ) t(s) T T b.Dòng điện xoay chiều ba pha (Sgk) Đọc ĐN dòng điện xoay chiều ba pha A X N Z B S C Y Cách mắc hình Dây pha X Up Dây trung hoà U d = 3U p A C B Y Z Dây pha Ud Dây pha Cách mắc hình tam giác A Z X B Dây pha Y C Dây pha Dây pha Ud=Up Một số hình ảnh truyền tải điện Nhà máy thủy điện Đập xả nước nhà máy thuỷ điện Các tua bin máy phát thuỷ điện Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện dùng động đốt Nhà máy nhiệt điện 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: ... suất điện động xoay chiều khung dây 2.Viết công thức tính từ thông suất điện động xoay chiều? ω α = ωt r n r B Bài 30: Máy phát điện xoay chiều 1.Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều. .. hình ảnh truyền tải điện Nhà máy thủy điện Đập xả nước nhà máy thuỷ điện Các tua bin máy phát thuỷ điện Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện dùng động đốt Nhà máy nhiệt điện ... tượng cảm ứng điện từ e= E0.sinωt với E0= ωNBS ω tnr b.Các cách tạo suất điện động xoay chiều (Sgk) Có cách tạo sđđ xoay chiều? Máy hoạt động dựa vào tượng gì? r B 2 .Máy phát điện xoay chiều pha