Bài 17. Máy phát điện xoay chiều

Bài 17. Máy phát điện xoay chiều tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh...

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. Cho khung dây dẫn có tiết diện S, có N vòng dây quay quanh trục từ trường có cảm ứng từ B Tại thời điểm t từ thông qua khung dây biến thiên điều hoà Φ = NBScosωt Trong khung dây xuất suất điện động biến thiên điều hoà: φ e = − = NBSω sin ωt ∆t Nối đầu khung dây với mạch mạch có dòng điện xoay chiều Vòng tròn là rôto gồm cặp cực (6 cực bắc, cực nam) Vòng tròn ngoài có 12 cuộn dây giống Rô to: gồm các nam châm điện Ví dụ 1: Một máy phát điện xoay chiều gồm cặp cực, rôto quay với tốc độ 12 vòng/s Tính tần số dòng điện tạo Ví dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều có rôto quay với tốc độ 750 vòng/phút a Máy có cặp cực Tính tần số dòng điện tạo b Nếu máy có 10 cặp cực mà dòng điện máy phát bằng 50Hz rôto quay với tốc độ bằng vòng/phút ? Vận dụng: Câu 1: Máy phát điện xoay chiều pha có nhiều cặp cực nhiều cặp cuộn dây nhằm mục đích: a Tăng suất điện động giảm tốc độ quay b Tăng suất điện động giảm tần số c Giảm tần số giảm tốc độ quay d Tăng tần số giảm tốc độ quay Câu 2: Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ba pha stato: a Vừa phần cảm vừa phần ứng b Luôn phần ứng c Có thể phần cảm hoặc phần ứng d Luôn phần cảm Câu 3: Rôto của máy phát điện xoay chiều nam châm có cặp cực, quay với tốc độ 1200 vòng/phút Tần số của suất điện động máy phát là: a 40Hz b 50Hz c 60Hz d 70Hz Câu 4: Máy phát điện xoay chiều pha mà phần cảm có cặp cực Tần số dòng điện máy tạo 50Hz Rôto quay với tốc độ là: a 40 vòng/s b 20 vòng/s c 10 vòng/s d 30 vòng/s Câu 5: Máy phát điện xoay chiều pha có tốc độ quay của rô to 25 vòng/s, dòng điện mà máy tạo có tần số 75 Hz Số cặp cực của máy là: a b c d 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 [...].. .Bài 17 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU II-MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 4-Những ưu việt của dòng ba pha -Tiết kiệm được dây dẫn khi truyền tải đi xa -Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp CỦNG CỐ Câu 1 : Máy phát điện xoay chiều một pha có p cặp cực, tốc độ quay của rôto bằng n vòng/giây thì tần số của dòng điện xoay chiều do máy tạo ra là : A.f... của máy phát điện xoay chiều ? A.Phần cảm là phần tạo ra từ trường, phần ứng là phần trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng B .Máy phát điện có 2 thành phần cơ bản : phần quay (rôto) và phần đứng yên (stato) C.Phần cảm và phần ứng đều có thể là rôto hoặc stato D.Cả ba câu trên đều đúng DẶN DÒ -Làm các bài tập SGK và các bài tương tự trong SBT - ọc trước bài 18 S  N Phần cảm : là rôto, là nam châm điện. .. bài tập SGK và các bài tương tự trong SBT - ọc trước bài 18 S  N Phần cảm : là rôto, là nam châm điện 1 NGUYÊN TẮC CẤU Ba cuộn dây TẠO Hãy nhắc lại nguyên tắc cấu tạo N của phần ứng của máy phát điện xoay ặt lệchmột chiều nhau pha ! S 1/3 vòng tròn 2 3 Phần ứng : stato trên stato NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Vậy làm cách nào cho từ thông qua Cho nam châm quay tròn đều thì từ 3 cuộnqua 3biến thiên điều hòathiênBài 17 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA I MỤC TIÊU BÀI HỌC - Giải thích nguyên tắc hoạt động cấu tạo máy phát điện xoay chiều - Hiểu đặc điểm cấu tạo ưu điểm máy phát điện xoay chiều pha II PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC - Thí nghiệm biểu diễn máy phát điện xoay chiều ba pha gồm: III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Kiểm tra cũ: Máy biến áp gì? Nêu cấu tạo nguyên tắc làm việc máy biến áp 2.Bài - Trên đường dây điện quốc gia ta thấy thường hệ thống dây gồm sợi dây Đây đường điện pha thực tế truyền tải điện xa để tiết kiệm dây dẫn người ta dùng dòng điện ba pha Vậy dòng điện ba pha để có dòng ba pha? Ta tìm hiểu qua “MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA” * Tiến trình giảng dạy Hoạt động 1: Tìm hiểu máy phát điện xoay chiều pha Hoạt động GV Hoạt động hs Nội dung - Cho HS nghiên cứu mô hình máy phát điện xoay chiều pha → Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa vào nguyên tắc nào? → Nó có cấu tạo nào? N S S + Các cuộn nam châm điện phần cảm (ro to): + Các cuộn dây phần ứng (stato): B2 B1 B3 - HS nghiên cứu từ mô I Máy phát điện xoay hình Sgk trả lời chiều pha Cấu tạo: - Phần cảm (roto) tạo từ thông biến thiên - Nêu cấu tạo máy nam châm phát điện xoay chiều quay pha - Phần ứng (stato) gồm cuộn dây giống nhau, cố định vòng tròn + Từ thông qua cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số: f = np đó: n (vòng/s) p: số cặp cực Hoạt động 2: Tìm hiểu máy phát điện xoay chiều pha - Giới thiệu hệ pha - Thông báo máy phát điện xoay chiều pha - Nếu suất điện động xoay chiều thứ có biểu thức: e1 = e0 cosωt hai suất điện động xoay chiều lại có biểu thức nào? - Y/c HS nghiên cứu Sgk mô hình để tìm hiểu cấu tạo máy phát điện xoay chiều pha N S - Dòng điện xoay chiều máy phát điện xoay chiều ba pha phát dòng ba pha → Chúng có đặc điểm gì? - Nếu tải đối xứng → ba dòng điện có biên độ - Hệ ba pha có ưu việt gì? - HS ghi nhận hệ pha - HS nghiên cứu Sgk ghi nhận máy phát điện xoay chiều pha - Lệch pha 1200 (2π/3 rad) nên: 2π ) 4π 2cos(ω t − ) e2 = e0 2cos(ω t − e3 = e0 - HS tìm hiểu cấu tạo máy phát điện xoay chiều pha dựa vào Sgk mô hình - HS nghiên cứu Sgk để trả lời: hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có tần số, lệch pha với 1200 đôi - HS nghiên cứu Sgk liên hệ thực tế để tìm ưu việt hệ ba pha II Máy phát điện xoay chiều ba pha Cấu tạo nguyên tắc hoạt động - Là máy tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần sồ, biên độ lệch pha 1200 e1 = e0 2cosωt e2 = e0 2cos(ωt − e3 = e0 2cos(ω t − - 2π ) 4π ) Cấu tạo: (Sgk) ~ ~ ~ 3 Dòng ba pha - Dòng ba pha hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có tần số, lệch pha với 1200 đôi Những ưu việt hệ ba pha - Tiết kiệm dây dẫn - Cung cấp điện cho động ba pha, dùng phổ biến nhà máy, xí nghiệp IV CỦNG CỐ VÀ BTVN: Trong máy phát điện xoay chiều pha, từ trường quay có vec tơ B quay 300 vòng/phút tạo 20 cực nam châm điện quay với tốc độ bao nhiêu? A 10 vòng/s B.20 vòng/s C vòng/s D 50 vòng/s 2.- Làm tất tập SGK trang 94 SBT trang 28 // - KIỂM TRA BÀI CŨ 1/ Máy biến áp là? Nêu cấu tạo ngun tắc hoạt động máy biến áp? Là thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều Gồm lõi biến áp cuộn dây: sơ cấp nối với nguồn, thứ cấp nối với tải tiêu thụ Dựa tượng cảm ứng điện từ 2/ Viết cơng thức liên hệ điện áp, cường độ dòng điện cuộn thứ cấp sơ cấp với số vòng dây cuộn dây đó? U I1 N = = U I N1 BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Một số máy phát điện xoay chiều pha BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỢT PHA N 1/ Cấu tạo: Gồm phận chính: S - Phần cảm (rơto) tạo từ thơng biến thiên nam châm quay - Phần ứng (stato) gồm cuộn dây giống nhau, cố định vòng tròn S Các nam châm phần cảm B1 B2 B3 Các cuộn dây phần ứng BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỢT PHA qua cuộn dây stato biến thiên tuần hồn với tần số: f = np n: tốc độ quay (vòng/s), p: số cặp cực - Kết quả, xuất suất điện động xoay chiều hình sin tần số f Phần ứng quay phần cảm cố định N S N 1/ Cấu tạo: 2/ Hoạt động - Khi rơto quay, từ thơng S Phần cảm quay phần ứng cố định Một máy phát điện quay 600vòng/phút có đơi cặp cực, tạo dòng điện xoay chiều với f bao nhiêu? Rơ to có nhiều cặp cực Phần cảm N N S S N S Phần ứng N S f=pn Stato máy phát điện ôtô Rôto máy phát điện ôtô BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỢT PHA II MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA Máy phát ba pha máy phát tạo suất điện động xoay chiều hình sin f, biên độ lệch 2π 1/ Cấu tạo ngun tắc hoạt động * Cấu tạo gồm: - Ba cuộn dây hình trụ giống gắn cố định Nêutròn, cấu tạo củanhau máy120 phát vòng lệch điện xoay chiều pha? - Một nam châm quay quanh O Kí hiệu máy phát điện xoay chiều * Hoạt động: N S O II MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA A X N S Z C B Y BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỢT PHA II MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 1/ Cấu tạo ngun tắc hoạt động * Cấu tạo gồm: - Ba cuộn dây hình trụ giống gắn cố định vòng tròn, lệch 120 - Một nam châm quay quanh O * Hoạt động: Khi nam châm quay, từ thơng qua cuộn dây biến thiên theo t Kết quả, cuộn dây xuất suất điện động xoay chiều f, biên độ lệch pha 2π N S BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỢT PHA II MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 1/ Cấu tạo ngun tắc hoạt động 2/ Cách mắc mạch ba pha a) Mắc hình Các điện áp u1O , u2O , u3O điện áp pha Dây trung O Các điện áp u12 , u 23 , u 31 hòa điện áp dây Hệ thức điện áp hiệu dụng: O U dây = 3U pha b) Mắc hình tam giác BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỢT PHA II MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 1/ Cấu tạo ngun tắc hoạt động 2/ Cách mắc mạch ba pha 3/ Dòng ba pha Là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có tần số, lệch pha với 120 đơi 4/ Những ưu việt dòng ba pha - Tiết kiệm dây dẫn - Cung cấp điện cho động ba pha, dùng phổ biến nhà máy, xí nghiệp Một pha Máy phát điện xoay chiều Ba pha Cấu tạo - Phần cảm tạo từ trường quay - Phần ứng gồm cuộn dây giống nhau, cố định vòng tròn Ngun tắc Dựa tượng cảm ứng điện từ Cấu tạo - cuộn dây hình trụ giống gắn cố định vòng tròn, lệch 120 - Một nam châm quay quanh O Ngun tắc Dựa ht cảm ứng điện từ Cách mắc Hình hình tam giác U dây = 3U pha Câu 1: Phát biểu sau cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha sai ? A Rơto phần cảm B Stato phần ứng gồm ba cuộn dây giống hệt đặt lệch 1/3 vòng tròn C Rơto phần ứng D Hai đầu cuộn dây pha điện Câu 2: Máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực Để phát dòng điện có tần số 50Hz rơto phải quay với vận tốc bao nhiêu? A n=1500 vòng/phút B n=500 vòng/phút C n=750 vòng/phút D n=1200 vòng/phút [...]... suất điện động xoay chiều cùng f, cùng biên độ và lệch pha nhau 2π N S 3 BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA II MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 1/ Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động 2/ Cách mắc mạch ba pha a) Mắc hình sao Các điện áp u1O , u2O , ... điện Ví dụ 1: Một máy phát điện xoay chiều gồm cặp cực, rôto quay với tốc độ 12 vòng/s Tính tần số dòng điện tạo Ví dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều có rôto quay với tốc độ 750... máy phát điện xoay chiều nam châm có cặp cực, quay với tốc độ 1200 vòng/phút Tần số của suất điện động máy phát là: a 40Hz b 50Hz c 60Hz d 70Hz Câu 4: Máy phát điện xoay chiều pha mà... đích: a Tăng suất điện động giảm tốc độ quay b Tăng suất điện động giảm tần số c Giảm tần số giảm tốc độ quay d Tăng tần số giảm tốc độ quay Câu 2: Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ba pha stato: