CHỦ ĐỀ: MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN I TĨM TẮT LÝ THUYẾT Ngun tắc tạo dịng điện xoay chiều Tạo dòng điện xoay chiều máy phát điện dựa tượng cảm ứng điện từ: Từ thông: Φ = NBScos ( ωt + ϕ ) = Φ cos ( ωt + ϕ ) Suất điện động: e = − dΦ = −Φ = ωNBScos ( ωt + ϕ ) = E cos ( ωt + ϕ − π ) dt Tần số dịng điện xoay chiều: Máy phát có cuộn dây nam châm (gọi cặp cực) rơto quay 11 vịng giây tần số dịng điện f = n Máy có p cặp cực rơto quay n vịng giây f = np Chú ý: + Vì f tỉ lệ với n nên ω, E, ZL tỉ lệ với n, Zc tỉ lệ nghịch với n + Khi bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát xoay chiều pha U = E = I.Z nên lúc U tỉ lệ với n Máy phát điện xoay chiều ba pha: 2π 2π e1 = E cos ωt;e = E cos ωt − ÷;e3 = E cos ωt + ÷ Chú ý: Khi suất điện động pha đạt cực đại ( e1 = E ) hướng ngồi suất điện động đạt giá trị: e = e3 = − E0 hướng vào Đối với động điện ba pha, tốn thường liên quan đến cơng suất: Cơng suất tiêu thụ động điện: Pco + I r = UI cosϕ Pco ich = A t Trong đó: A: Cơng học (cơng mà động sản ra) ĐV: kWh Phao phí = R.I2 Pcó ích: (cơng suất mà động sản ra) ĐV: kW Ptoan phan = Ui cos ϕ t: thời gian ĐV: h Ptoan phan = Phao phí + Pco ich H= Ptoan phan − Pco ich Ptoan phan 100% R: điện trở dây ĐV: Ω Phao phí : cơng suất hao phí ĐV: kW Ptoan phan : cơng suất tồn phần (cơng suất tiêu thụ động cơ) ĐV: kW cosϕ : Hệ số công suất động U: Điện áp làm việc động ĐV: V I: Dòng điện hiệu dụng qua động ĐV: A II BÀI TẬP A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Phát biểu sau động không đồng ba pha sai? A Hai phận động rôto stato B Bộ phận tạo từ trường quay stato Trang C Nguyên tắc hoạt động động không đồng dựa tượng điện từ D Có thể chế tạo động không đồng ba pha với công suất lớn Bài 2: Một động không đồng ba pha hoạt động bình thường hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn dây 100 V Trong có mạng điện xoay chiều ba pha máy phát ba pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng pha 173 V Để động hoạt động bình thường ta phải mắc theo cách sau đây? A Ba cuộn dây máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây động theo hình B Ba cuộn dây máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây động theo tam giác C Ba cuộn dây máy phát theo hình sao, ba cuộn dây động theo hình D Ba cuộn dây máy phát theo hình sao, ba cuộn dây động theo hình tam giác Bài 3: Một động khơng đồng ba pha hoạt động bình thường điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây 220 V Trong có mạng điện xoay chiều ba pha máy phát ba pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng pha 127 V Để động hoạt động bình thường ta phải mắc theo cách sau đây? A Ba cuộn dây máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây động theo hình B Ba cuộn dây máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây động theo tam giác C Ba cuộn dây máy phát theo hình sao, ba cuộn dây động theo hình D Ba cuộn dây máy phát theo hình sao, ba cuộn dây động theo hình tam giác Bài 4: Người ta tạo từ trường quay cách cho A nam châm vĩnh cửu hình chữ U quay quanh trục đối xứng B dịng điện xoay chiều chạy qua nam châm điện C dòng điện xoay chiều pha chạy qua ba cuộn dây stato động không đồng ba pha D dòng điện chiều chạy qua nam châm điện Bài 5: Phát biểu sau không đúng? Cảm ứng từ ba cuộn dây gây tâm stato động không đồng ba pha, có dịng điện xoay chiều ba pha vào động có A độ lớn khơng đổi B phương không đổi C hướng quay D tần số quay tần số dòng điện Bài 6: Gọi B0 cảm ứng từ cực đại ba cuộn dây động không đồng ba pha có dịng điện vào động Cảm ứng từ ba cuộn dây gây tâm stato có giá trị A B = B B = B0 C B = 1,5B0 D B = 3B0 Bài 7: Nguyên tắc hoạt động động không đồng ba pha dựa tượng A cảm ứng điện từ B tự cảm C cảm ứng điện từ lực từ tác dụng lên dòng điện D tự cảm lực từ tác dụng lên dịng điện Bài 8: Thiết bị sau có tính thuận nghịch? A Động khơng đồng ba pha B Động không đồng pha C Máy phát điện xoay chiều pha D Máy phát điện chiều Bài 9: Trong máy phát điện xoay chiều pha A góp điện nối với hai đầu cuộn dây stato B phần tạo suất điện động cảm ứng sta- to Trang C phần tạo từ trường rôto D suất điện động máy tỉ lệ với tốc độ quay rôto Bài 10: Đối với máy phát điện xoay chiều A biên độ suất điện động tỉ lệ với số cặp nam châm B tần số suất điện động tỉ lệ với số vòng dây phần ứng C dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây phần ứng D cung cấp cho máy biến đổi hoàn toàn thành điện Bài 11: Máy phát điện xoay chiều pha ba pha giống điểm nào? A Đều có phần ứng quay, phẩn cảm cố định B Đều có góp điện để dẫn điện mạch ngồi C Đều có ngun tắc hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ D Trong vịng dây rơto, suất điện động máy biến thiên tuần hoàn hai lần Bài 12: Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều pha dựa vào A tượng tự cảm B tượng cảm ứng điện từ C khung dây quay điện trường D khung dây chuyển động từ trường Bài 13: Đối với máy phát điện xoay chiều pha A dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây phần ứng B tần số suất điện động tỉ lệ với số vòng dây phần ứng C biên độ suất điện động tỉ lệ với số cặp cực từ phần cảm D cung cấp cho máy biến đổi tuần hoàn thành điện B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Máy phát điện xoay chiều pha có p cặp cực, số vịng quay rơto n (vịng/phút) tần số dòng điện xác định là: A f = np B f = 60np C f = np / 60 D f = 60n / p Bài 2: Cho máy phát điện có cặp cực, tần số f = 50 Hz , tìm số vịng quay rơto? A 25 vịng/s B 50 vịng/s C 12,5 vịng/s D 75 vòng/s Bài 3: Khi n = 360 vòng/phút, máy có 10 cặp cực tần số dịng điện mà máy phát bao nhiêu? A 60 Hz B 30 Hz C 90 Hz D 120 Hz Bài 4: Một máy phát điện có hai cặp cực rơto quay với tốc độ 3000 vịng/phút, máy phát điện thứ hai có cặp cực Hỏi máy phát điện thứ hai phải có tốc độ hai dòng điện máy phát hòa vào mạng điện? A 150 vòng/phút B 300 vòng/phút C 600 vịng/phút D 1000 vịng/phút Bài 5: Rơto máy phát điện xoay chiều nam châm có cặp cực, quay với tốc độ 1200 vòng/phút Tần số suất điện động máy tạo A f = 40 Hz B f = 50 Hz C f = 60 Hz D f = 70 Hz Bài 6: Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50 Hz vào động Từ trường tâm stato quay với tốc độ bao nhiêu? A 3000 vòng/phút B 1500 vòng/phút C 1000 vòng/phút D 500 vòng/phút Bài 7: Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50 Hz vào động Rơto lồng sóc động quay với tốc độ sau đây? A 3000 vòng/phút B 1500 vòng/phút C 1000 vòng/phút D 900 vòng/phút Trang Bài 8: Một máy phát điện xoay chiều pha có rơto gồm cặp cực, muốn tần số dòng điện xoay chiều mà máy phát 50 Hz rơto phải quay với tốc độ bao nhiêu? A 3000 vòng/phút B 1500 vòng/phút C 750 vòng/phút D 500 vòng/phút C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Phần ứng cùa máy phát điện xoay chiều có 200 vịng dây giống Từ thơng qua vịng dây có giá trị cực đại mWb biến thiên điều hoà với tần số 50 Hz Suất điện động máy có giá trị hiệu dụng bao nhiêu? A E = 88858 V B E = 88,858 V C E = 12566 V D E = 125, 66 V Bài 2: 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 220 V, từ thông cực đại qua vịng dây mWB Mỗi cuộn dây gồm có vòng? A 198 vòng B 99 vòng C 140 vòng D 70 vòng Bài 3: Chọn câu phát biểu sau đây? A Dòng điện xoay chiều pha máy phát điện xoay chiều pha tạo B Suất điện động máy phát điện xoay chiều tỉ lệ với số vòng dây phần ứng C Dòng điện máy phát điện xoay chiều tạo ln có tần số số vịng quay rơto ls D Chỉ có dịng xoay chiề ba pha tạo từ trường quay Bài 4: Một động không đồng ba pha mắc theo kiểu tam giác vào mạch ba pha có điện áp pha 220V Cơng suất điện động kW, hệ số công suất động 0,8 Cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây động bằng: A 11,36 mA B 136A C 11,36 A D 11,63 A Bài 5: Một mạng điện pha mắc hình sao, điện áp hai dây pha 220 V Điện áp dây pha dây trung hoà nhận giá trị nào? A 381 V B 127 V C 660 V D 73 V Bài 6: Một động không đồng ba pha mắc theo hình mắc vào mạng điện ba pha hình với điện áp pha hiệu dụng 220 V Động đạt công suất kW có hệ số cơng suất cos ϕ = 10 Tính 11 cường độ dịng điện hiệu dụng qua cuộn dây động A 10A B A C 2,5A D 2,5 A Bài 7: Trong mạng điện ba pha mắc hình sao, tải tiêu thụ giống Một tải tiêu thụ có điện trở 10 Ω , cảm kháng 20 Ω Cường độ hiệu dụng dòng điện qua tải 6A Cơng suất dịng điện pha nhận giá trị A 1080 W B 360 W C 3504,7 W D 1870 W D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 1: Trong mạng điện ba pha mắc hình sao, tải tiêu thụ giống Một tải tiêu thụ có điện trở 10 Ω , cảm kháng 20 Ω Cường độ hiệu dụng dòng điện qua tải 6A Điện áp hai dây pha có giá trị bao nhiêu? A 232 V B 240 V C 510 V D 208 V Bài 2: Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp pha 120 V Tải pha giống tải có điện trở 24 Ω , cảm kháng 30 Ω dung kháng 12 Ω (mắc nối tiếp) Công suất tiêu thụ dòng ba pha A 384 W B 238 W C 1,152 kW D 2,304 kW Trang Bài 3: Phần cảm máy phát điện xoay chiều có cặp cực quay 25 vịng/s tạo hai đầu điện áp có trị hiệu dụng U = 120 V Tần số dòng điện xoay chiều A 25 Hz B 100 Hz C 50 Hz D 60 Hz Bài 4: Phần cảm máy phát điện xoay chiều có cặp cực quay 25 vòng/s tạo hai đầu điện áp có trị hiệu dụng U = 120 V Dùng nguồn điện mắc vào hai đầu đoạn mạch điện gồm cuộn dây có điện trở hoạt động R = 10 Ω , độ tự cảm L = 0,159 H mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 159µF Cơng suất tiêu thụ mạch điện bằng: A 14,4 W B 144 W C 288 W D 200 W Bài 5: Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp dây pha dây trung hoà 220 V Điện áp hai dây pha bằng: A 220 V B 127 V C 220 V D 380 V Bài 6: Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp dây pha dây trung hoà 220V Mắc tải giống vào pha mạng điện, tải gồm cuộn dây cảm có cảm kháng Ω điện trở Ω Cường độ dòng điện qua dây pha A 2,2A B 38A C 22A D 3,8A Bài 7: Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp dây pha dây trung hoà 220 V Mắc tải giống vào pha mạng điện, tải gồm cuộn dây cảm có cảm kháng Ω điện trở Ω Cường độ dịng điện qua dây trung hồ A 22A B 38A C 66A D 0A Bài 8: Một máy phát điện xoay chiểu ba pha mắc hình có điện áp dây pha dây trung hoà 220 V Mắc tải giống vào pha mạng điện, tải gồm cuộn dây cảm có cảm kháng Ω điện trở Ω Cơng suất dịng điện ba pha A 8712 W B 8712 kW C 871,2 W D 87,12 kW Bài 9: Một động điện mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V tiêu thụ công suất 2,64 kW Động có hệ số cơng suất 0,8 điện trở Ω Cường độ dòng điện qua động A 1,5A B 15A C 10A D 2A Bài 10: Một động điện mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V tiêu thụ cơng suất 2,64 kw Động có hệ số công suất 0,8 điện trở Ω Hiệu suất động bằng: A 85% B 90% C 80% D 83% Bài 11: Một máy phát điện xoay chiều pha có rơto nam châm điện có cặp cực quay với tốc độ n (bỏ qua điện trở cuộn dây phần ứng) Một đoạn mạch RLC mắc vào hai cực máy Khi rôto quay với tốc độ n1 = 30 vịng/s dung kháng tụ điện R; cịn rơto quay với tốc độ n =40 vịng/s điện áp hiệu dụng tụ điện đạt giá trị cực đại Để cường độ hiệu dụng qua mạch đạt giá trị cực đại rơto phải quay với tốc độ: A 120 vòng/s B 50 vòng/s C 34,6 vòng/s III HƯỚNG DẪN GIẢI A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án C Bài 2: Chọn đáp án C Bài 3: Chọn đáp án D Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án B D 24 vòng/s Trang Bài 6: Chọn đáp án C Bài 7: Chọn đáp án C Bài 8: Chọn đáp án D Bài 9: Chọn đáp án D Bài 10: Chọn đáp án A Bài 11: Chọn đáp án C Bài 12: Chọn đáp án B Bài 13: Chọn đáp án A B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Chọn đáp án C Bài 2: Chọn đáp án C Bài 3: Chọn đáp án A Bài 4: Chọn đáp án C Bài 5: Chọn đáp án C Bài 6: Chọn đáp án B Bài 7: Chọn đáp án D Bài 8: Chọn đáp án C C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Chọn đáp án B Giải Suất điện động máy phát điện là: E = N.ω.Φ ol = 125, 66 V ⇒ Suất điện động máy có giá trị hiệu dụng là: E = E0 = 88,85 (V) Bài 2: Chọn đáp án B Giải Ta có suất điện động cực đại máy là: EЕ = Tần số dòng điện xoay chiều là: f = 220 = 2V n.p 2.1500 = = 50 Hz ⇒ Tần số góc ω = 100π ( rad / s ) 60 60 E0 = WB ω 0,99 ⇒ Tổng số vòng dây là: N = = 198 (vòng) 5.10−3 ⇒ Số vòng cuộn dây là: N1 cuộn = N / = 99 (vòng) Bài 3: Chọn đáp án B Giải Suất điện động máy phát điện xoay chiều tỉ lệ với số vòng dây phần ứng Từ thơng tổng cộng là: Φ = Vì E = ω.Φ mà Φ = N.B.S với N số vòng dây phần ứng Bài 4: Chọn đáp án C Giải Vì mắc theo kiểu tam giác nên: U d = U p = 220 V Vì có cuộn dây nên: P = 3.P1 cuộn ⇒ P1 cuộn = 2000 (W) Trang Áp dụng công thức: P1 cuộn = 2000 = U.I.cos ϕ ⇒ I = 11,36 (A) Bài 5: Chọn đáp án B Giải Ta có điện áp dây pha U d = 220 V Vì mắc hình nên: U d = 3U p ⇒ U p = Ud = 127 ( V ) Bài 6: Chọn đáp án B Giải Công suất động cơ: P = 3.P1 cuộn = 3kW ⇒ P1 cuộn = 1000 (W) Áp dụng công thức: P1 cuộn = U.I.cos ϕ ⇒ I = (A) Bài 7: Chọn đáp án A Giải Ta có cơng suất dịng điện pha: P = 3.P1 cuộn = 3.I R = 3.62.10 = 1080 (W ) D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 1: Chọn đáp án A Giải Ta có hệ số công suất: cos ϕ = R R + Z2L 10 = 102 + 202 = Công suất cuộn dây: P1 cuộn = 360(W) = U.I.cos ϕ ⇒ U p = 134,16 (V) Điện áp dây là: U d = U p = 232,37 ( V ) Bài 2: Chọn đáp án C Giải Hệ số công suất mạch: cos ϕ = R R + ( ZL − ZC ) Công suất dòng ba pha: P = 3.P1 cuộn = = 0,8 U2 cos ϕ = 1152 (W ) R Bài 3: Chọn đáp án C Giải Tần số dòng điện xoay chiều: f = n.p = 50 ( Hz ) Bài 4: Chọn đáp án B Giải Tần số dòng điện xoay chiều f = 50 ( Hz ) ⇒ ω = 100π ( rad / s ) Cảm kháng ZL = ω.L = 50Ω ; Dung cos ϕ = kháng ZC = 20Ω Hệ số công suất mạch điện: R R + ( Z L − ZC ) = 10 U2 cos ϕ = 144 (W) R Bài 5: Chọn đáp án D Giải Công suất: P = Trang Ta có: U p = 220 ( V ) Mắc hình U d = U p = 220 = 380 ( V ) Bài 6: Chọn đáp án C Giải Tổng trở pha là: Z = R +Z2L = 10 ( Ω ) Cường độ dòng điện qua dây pha bằng: I = U = 22 A Z Bài 7: Chọn đáp án D Giải Vì tải đối xứng nên: i trung hòa = Bài 8: Chọn đáp án A Giải Tổng trở pha là: Z = R +Z2L = 10 ( Ω ) Cường độ dòng điện qua dây pha bằng: I = U = 22 A Z Cơng suất dịng điện ba pha là: P = 3.P1 cuộn = 3.I R = 8712 (W) Bài 9: Chọn đáp án B Giải Cường độ dòng điện qua động cơ: P = U.I.cos ϕ ⇒ I = 15 (A) Bài 10: Chọn đáp án D Giải Cường độ dòng điện qua động cơ: P = U.I.cos ϕ ⇒ I = 15 (A) ⇒ Cơng suất hao phí động cơ: Php = I R = 450 W Hiệu suất động cơ: H = P − Php P = 2640 − 450 100% = 83% 2640 Bài 11: Chọn đáp án A Giải Sử dụng phương pháp chuẩn hóa số liệu: Vì n : f : ω : U : ZL : nên ta có bảng sau: ZC Tốc độ quay n = n1 = 30 U ZL ZC R 1 x x n = n = n1 4 3 x x n = n = kn1 k k k.x x Khi n = n1 ZC = R = x Trang Khi n = n U Cmax nên ta có: U C = U.ZC R + ( Z L − ZC ) = x 4 3 x2 + − ÷ 3 4 = 1+ 16 − + 9x x 16 Để U Cmax theo tam thức bậc ta có: x = R = ZC Khi n = n I= U R + ( Z L − ZC ) = k 16 4k +k − ÷ = 16 + 9k Để Imax mẫu số nhỏ ⇒ k = ⇒ n = 4.n1 = 4.20 = 120 vòng/phút Trang ... đồng pha C Máy phát điện xoay chiều pha D Máy phát điện chiều Bài 9: Trong máy phát điện xoay chiều pha A góp điện nối với hai đầu cuộn dây stato B phần tạo suất điện động cảm ứng sta- to Trang C... gồm có vịng? A 198 vịng B 99 vòng C 140 vòng D 70 vòng Bài 3: Chọn câu phát biểu sau đây? A Dịng điện xoay chiều pha máy phát điện xoay chiều pha tạo B Suất điện động máy phát điện xoay chiều... điện để dẫn điện mạch ngồi C Đều có ngun tắc hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ D Trong vịng dây rơto, suất điện động máy biến thiên tuần hoàn hai lần Bài 12: Nguyên tắc hoạt động máy phát điện