lý thuyết về dòng điện xoay chiều

NỘI DUNG BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT VỀ DÒNG ĐỆN XOAY CHIỀU I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA DÒNG ĐIÊN XOAY CHIỀU 1. Cách tạo ra suất điện động xoay chều a. Cơ sở lí thuyết Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ b. Cách tạo ra và công thức: Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Từ thông: Từ thông gửi qua một khung dây diện tích S gồm N vòng dây quay đều với vận tốc góc ω quanh trục Δ trong một từ trường đều ⊥ Δ được tính: Φ = NBScosα = Φocos(ωt + φ) (Wb) φ là góc hợp bởi hai véc tơ và tại thời điểm ban đầu. Suất điện động cảm ứng do máv phát tạo ra e = Φ(t) = NBSωsin (ωt + φ) = Eosin (ωt + φ) (V) với Eo = NBSω là suất điện động cực đại. Hiệu điện thế cung cấp cho mạch ngoài: Nếu bó qua điện trớ trong của máy phát hoặc mạch ngoài đế hở thì: u = e ⇒ u = Uosin (ωt + φ) 2. Định nghĩa dòng điện xoay chiều và giá trị hiệu dụng a. Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ dòng điện (điện áp) biến đổi điều hòa theo thời gian => Dòng điện xoay chiều thay đổi về cả cường độ và phương chiều b. Giá trị hiệu dụng + Xây dựng: Dựa vào tác dụng nhiệt của dòng điện + Định nghĩa: Cường độ dòng điện hiệu dụng là cường độ của dòng điện không đổi mà nếu cho chúng lần lượt đi qua cùng một điện trở trong cùng một khỏang thời gian thì nhiệt lượng tỏa ra là như nhau + Biểu thức giá trị hiệu dụng: I=I02√; U=U02√; E=E02√ + Ý nghĩa giá trị hiệu dụng: Trong thực tế người ta thường sử dụng giá trị hiệu dụng để nói về đại lượng của dòng điện: Ampe kế và Vôn kế nhiệt đo giá trị hiệu dụng Dòng điện chúng ta là 220V 50Hz B. MÁY ĐIỆN 1. Máy phát điện xoay chiều một pha a) Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. b) Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều Gồm khung dây quay quanh trục x’x trong từ trường đều. Hai đầu A, B của khung nối với hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây, tì lên hai vành khuyên là hai chổi quét. Khi khung dây quay, hai vành khuyên trượt trên hai chổi quét, dòng điện truyền qua vành khuyên và chối quét ra mạch ngoài. Hệ thống vành khuyên và chổi quét gọi là bộ góp. Phần tạo ra từ trường gọi là phần cảm. Phần tạo ra dòng điện gọi là phần ứng. Phần cảm cũng như phần ứng có thể là bộ phận đứng yên hay chuyển động. Bộ phận đứng yên gọi là stato, còn bộ phận chuyển động gọi là rôto. Nếu máy phát mà phần ứng là stato thì không cần bộ góp. Tần số của dòng điện do máy phát điện xoay chiều phát ra được tính bởi công thức: Trong đó: p là số cặp cực, n là tốc độ quay của roto. Máy phát điện một pha còn được gọi là máy dao điện một pha. c) Các công thức Từ thông: Từ thông gửi qua một khung dây diện tích S gồm N vòng dây quay đều với vận tốc góc ω quanh trục Δ trong một từ trường đều ⊥ Δ được tính: Φ = NBScosα = Φocos(ωt + φ) (Wb) φ là góc hợp bởi hai véc tơ và tại thời điểm ban đầu. Suất điện động cảm ứng do máv phát tạo ra e = Φ(t) = NBSωsin (ωt + φ) = Eosin (ωt + φ) (V) với Eo = NBSω là suất điện động cực đại. Hiệu điện thế cung cấp cho mạch ngoài: Nếu bó qua điện trớ trong của máy phát hoặc mạch ngoài đế hở thì: u = e ⇒ u = Uosin (ωt + φ) 2. Máy phát điện xoay chiều ba pha a) Định nghĩa dòng điện xoay chiều ba pha Là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều gây bởi 3 suất điện động có cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch nhau về pha là , hay về thời gian là chu kì. e1 = E0 cosωt b) Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. c) Cấu tạo: Gồm hai phần chính: Phần cảm: là rôto, thường là nam châm điện. Phần ứng: là stato, gồm ba cuộn dây giống hệt nhau quấn quanh lõi thép, chúng được đặt lệch nhau vòng tròn trên thân stato. d) Cách mắc điện ba pha: 2 cách Mắc hình sao: Mắc 4 dây gồm 3 dây pha (dây nóng) và một dây trung hoà (dây nguội). Tải tiêu thụ không cần đối xứng. Công thức liên hệ: Ud = Up và Id = Ip. Mắc hình tam giác: Mắc 3 dây. Tải tiêu thụ phải đối xứng. Công thức liên hệ: Ud = Up và Id = Ip. Dòng điện trong dây trung hòa được tính từ biểu thức vectơ e) Ưu điểm của dòng xoay chiều 3 pha + Tiết kiệm được số dây dẫn khi truyền tải điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. + Tạo từ trường quay để cho các động cơ công suất lớn hoạt động. 3. Động cơ không đồng bộ 3 pha a) Định nghĩa: Là thiết bị điện biến điện năng của dòng điện xoay chiều thành cơ năng. b) Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay. c) Cách tạo từ trường quay: 2 cách Cho nam châm quay. Dùng dòng xoay chiều 3 pha. + Cảm ứng từ do ba cuộn dây tạo ra tại O: B1 = Bmcosωt B2 = Bmcos(ωt ) B3 = Bmcos(ωt + ) + Cảm ứng từ tổng hợp tại O: và có đầu mút quay xung quanh O với tốc độ gócω. d) Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 3 pha: gồm 2 phần + Stato: giống stato của máy phát điện xoay chiều 3 pha. + Rôto: dạng hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn quanh lõi thép. 4. Máy biến thế a) Định nghĩa Là thiết bị biến đổi một hiệu điện thế xoay chiều này thành một hiệu điện thế xoay chiều khác có cùng tần số. b) Cấu tạo: gồm 2 phần + Một lõi thép gồm nhiều lá thép kĩ thuật mỏng ghép cách điện để tránh dòng điện Phucô. + Hai cuộn dây: làm bằng đồng, điện trở rất nhỏ, quấn trên lõi thép. Số vòng của hai cuộn dây khác nhau. Cuộn dây nối với mạng điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp, có N1 vòng. Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp, có N2 vòng dây. c) Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. d) Sự biến đổi hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong máy biến thế Gọi U1, I1, N1, P1 lần lượt là hiệu điện thế, cường độ, số vòng dây, công suất của cuộn sơ cấp. U2, I2, N2, P2: Hiệu điện thế, cường độ, số vòng dây, công suất của cuộn thứ cấp. P1= U1I1; P2 = U2I2 Hiệu suất của máy biến thế: Trường hợp lí tưởng H = 100% thì + Nếu N1 < N2 ⇒ U1 < U2: máy tăng thế. + Nếu N1 > N2 ⇒ U1 > U2: máy hạ thế. e) Truyền tải điện năng đi xa: Từ P = UIcosφ ⇒ ⇒ Công suất hao phí trên đường dây: Thường xét cosφ = 1 khi đó Độ giảm thế trên đường dây tải điện: ΔU = IR Hiệu suất trong việc truyền tải điện năng:

lý thuyết dòng điện xoay chiều NỘI DUNG BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT VỀ DÒNG ĐỆN XOAY CHIỀU I LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA DÒNG ĐIÊN XOAY CHIỀU Cách tạo suất điện động xoay chều a Cơ sở lí thuyết - Dựa tượng cảm ứng điện từ b Cách tạo công thức: Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ - Từ thông: Từ thơng gửi qua khung dây diện tích S gồm N vòng dây quay với vận tốc góc ω quanh trục Δ từ trường φ góc hợp hai véc tơ ⊥ Δ tính: Φ = NBScosα = Φocos(ωt + φ) (Wb) thời điểm ban đầu - Suất điện động cảm ứng máv phát tạo e = Φ'(t) = NBSωsin (ωt + φ) = Eosin (ωt + φ) (V) với Eo = NBSω suất điện động cực đại - Hiệu điện cung cấp cho mạch ngồi: Nếu bó qua điện trớ máy phát mạch đế hở thì: u = e ⇒ u = Uosin (ωt + φ) Định nghĩa dòng điện xoay chiều giá trị hiệu dụng a Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều dòng điện có cường độ dòng điện (điện áp) biến đổi điều hòa theo thời gian => Dòng điện xoay chiều thay đổi cường độ phương chiều b Giá trị hiệu dụng + Xây dựng: Dựa vào tác dụng nhiệt dòng điện + Định nghĩa: Cường độ dòng điện hiệu dụng cường độ dòng điện khơng đổi mà cho chúng qua điện trở khỏang thời gian nhiệt lượng tỏa + Biểu thức giá trị hiệu dụng: I=I02√I=I02; U=U02√U=U02; E=E02√E=E02 + Ý nghĩa giá trị hiệu dụng: Trong thực tế người ta thường sử dụng giá trị hiệu dụng để nói đại lượng dòng điện: Ampe kế Vôn kế nhiệt đo giá trị hiệu dụng Dòng điện 220V - 50Hz B MÁY ĐIỆN Máy phát điện xoay chiều pha a) Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ b) Cấu tạo máy phát điện xoay chiều Gồm khung dây quay quanh trục x’x từ trường Hai đầu A, B khung nối với hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây, tì lên hai vành khuyên hai chổi quét Khi khung dây quay, hai vành khuyên trượt hai chổi quét, dòng điện truyền qua vành khuyên chối quét mạch - Hệ thống vành khuyên chổi quét gọi góp - Phần tạo từ trường gọi phần cảm - Phần tạo dòng điện gọi phần ứng Phần cảm phần ứng phận đứng yên hay chuyển động Bộ phận đứng yên gọi stato, phận chuyển động gọi rơto Nếu máy phát mà phần ứng stato khơng cần góp Tần số dòng điện máy phát điện xoay chiều phát tính cơng thức: Trong đó: p số cặp cực, n tốc độ quay roto Máy phát điện pha gọi máy dao điện pha c) Các công thức - Từ thông: Từ thông gửi qua khung dây diện tích S gồm N vòng dây quay với vận tốc góc ω quanh trục Δ từ trường φ góc hợp hai véc tơ ⊥ Δ tính: Φ = NBScosα = Φocos(ωt + φ) (Wb) thời điểm ban đầu - Suất điện động cảm ứng máv phát tạo e = Φ'(t) = NBSωsin (ωt + φ) = Eosin (ωt + φ) (V) với Eo = NBSω suất điện động cực đại - Hiệu điện cung cấp cho mạch ngồi: Nếu bó qua điện trớ máy phát mạch đế hở thì: u = e ⇒ u = Uosin (ωt + φ) Máy phát điện xoay chiều ba pha a) Định nghĩa dòng điện xoay chiều ba pha Là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều gây suất điện động có tần số, biên độ lệch pha , hay thời gian chu kì e1 = E0 cosωt b) Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ c) Cấu tạo: Gồm hai phần chính: - Phần cảm: rôto, thường nam châm điện - Phần ứng: stato, gồm ba cuộn dây giống hệt quấn quanh lõi thép, chúng đặt lệch vòng tròn thân stato d) Cách mắc điện ba pha: cách * Mắc hình sao: Mắc dây gồm dây pha (dây nóng) dây trung hồ (dây nguội) Tải tiêu thụ không cần đối xứng Công thức liên hệ: Ud = Up Id = Ip * Mắc hình tam giác: Mắc dây Tải tiêu thụ phải đối xứng Công thức liên hệ: Ud = Up Id = Ip Dòng điện dây trung hòa tính từ biểu thức vectơ e) Ưu điểm dòng xoay chiều pha + Tiết kiệm số dây dẫn truyền tải điện từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ + Tạo từ trường quay động công suất lớn hoạt động Động không đồng pha a) Định nghĩa: Là thiết bị điện biến điện dòng điện xoay chiều thành b) Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ sử dụng từ trường quay c) Cách tạo từ trường quay: cách * Cho nam châm quay * Dùng dòng xoay chiều pha + Cảm ứng từ ba cuộn dây tạo O: B1 = Bmcosωt B2 = Bmcos(ωt - + Cảm ứng từ tổng hợp O: quanh O với tốc độ gócω ) B3 = Bmcos(ωt + ) có đầu mút quay xung d) Cấu tạo động không đồng pha: gồm phần + Stato: giống stato máy phát điện xoay chiều pha + Rôto: dạng hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn quanh lõi thép Máy biến a) Định nghĩa Là thiết bị biến đổi hiệu điện xoay chiều thành hiệu điện xoay chiều khác có tần số b) Cấu tạo: gồm phần + Một lõi thép gồm nhiều thép kĩ thuật mỏng ghép cách điện để tránh dòng điện Phucơ + Hai cuộn dây: làm đồng, điện trở nhỏ, quấn lõi thép Số vòng hai cuộn dây khác Cuộn dây nối với mạng điện xoay chiều gọi cuộn sơ cấp, có N vòng Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi cuộn thứ cấp, có N vòng dây c) Ngun tắc hoạt động: dựa tượng cảm ứng điện từ d) Sự biến đổi hiệu điện cường độ dòng điện máy biến Gọi U1, I1, N1, P1 hiệu điện thế, cường độ, số vòng dây, công suất cuộn sơ cấp U2, I2, N2, P2: Hiệu điện thế, cường độ, số vòng dây, cơng suất cuộn thứ cấp P1= U1I1; P2 = U2I2 Hiệu suất máy biến thế: Trường hợp lí tưởng H = 100% + Nếu N1 < N2 ⇒ U1 < U2: máy tăng + Nếu N1 > N2 ⇒ U1 > U2: máy hạ e) Truyền tải điện xa: Từ P = UIcosφ ⇒ ⇒ Cơng suất hao phí đường dây: Thường xét cosφ = Độ giảm đường dây tải điện: ΔU = IR Hiệu suất việc truyền tải điện năng: ...a Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều dòng điện có cường độ dòng điện (điện áp) biến đổi điều hòa theo thời gian => Dòng điện xoay chiều thay đổi cường độ phương chiều b Giá trị hiệu dụng... lượng dòng điện: Ampe kế Vơn kế nhiệt đo giá trị hiệu dụng Dòng điện 220V - 50Hz B MÁY ĐIỆN Máy phát điện xoay chiều pha a) Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều Máy phát điện xoay chiều. .. thì: u = e ⇒ u = Uosin (ωt + φ) Máy phát điện xoay chiều ba pha a) Định nghĩa dòng điện xoay chiều ba pha Là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều gây suất điện động có tần số, biên độ lệch pha ,