Thông tin tài liệu
CHỦ ĐỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỤC LỤC Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều 2 Máy phát điện xoay chiều pha .2 Máy phát điện xoay chiều ba pha Máy phát điện xoay chiều pha Máy phát điện xoay chiều pha nối với mạch RLC nối tiếp .6 Máy phát điện xoay chiều pha: 13 Nguyên tắc hoạt động động không đồng 20 Các cách tạo từ trường quay 20 C BÀI TẬP TỰ LUYỆN 25 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều a Nguyên tắc hoạt động loại máy phát điện xoay chiều dựa tượng cảm ứng điện từ: từ thơng qua vịng dây biến thiên điều hòa, vòng dây xuất suất điện động cảm ứng xoay chiều Nếu từ thông qua vòng dây biến thiên theo quy luật Φ1 = Φ cos ωt cuộn dây có N vịng giống nhau, suất điện động xoay chiều cuộn dây là: π dΦ1 = ωNΦ sin ωt hay e = ωΦ N cos ωt − ÷( 1) 2 dt Φ Trong thơng cực đại qua vòng dây e = −N Biên độ suất điện động là: E = ω NΦ (2) b Có hai cách tạo suất điện động xoay chiều thường dùng máy điện: − Từ trường cố định, vòng dây quay từ trường − Từ trường quay, vòng dây đặt cố định Máy phát điện xoay chiều pha a Các phận Mỗi máy phát điện xoay chiều có hai phận phần cảm phần ứng Phần cảm nam châm điện nam châm vĩnh cửu Đó phàn tạo từ trường Phần ứng cuộn dây, xuất suất điện động cảm ứng máy hoạt lộng Một hai phần đặt cố định, phần lại quay quanh trục Phần cố định gọi stato phần quay gọi rôto b Hoạt động Các máy phát điện xoay chiều pha 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 Các máy cấu tạo theo cách thứ có stato nam châm đặt cố định, rôto khung dây quay quanh trục từ trường tạo stato Các máy cấu tạo theo cách thứ hai có rơto nam châm (gồm p cặp cực), thường nam châm điện ni dịng điện chiều; stato gồm nhiều cuộn dây có lõi sắt, xếp thành vịng trịn Các cuộn dây rơto có lõi sắt xếp thành vòng tròn, quay quanh trục qua tâm vòng tròn với tốc độ n vòng/giây Tần số dòng điện máy phát ra: f = np Máy phát điện xoay chiều ba pha a Dòng điện xoay chiều ba pha Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống ba dòng điện xoay chiều gây ba suất điện động xoay chiều có tần số, biên độ lệch pha đôi 2π/3 Nếu chọn gốc thời gian thích hợp biểu thức suất điện động là: 2π 2π e1 = E cos ωt; e = E cos ωt − ÷;e = E cos ωt + ÷ b Cấu tạo hoạt động máy điện xoay chiều ba pha Máy phát điện xoay chiều ba pha cấu tạo gồm stato có ba cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống quấn ba lõi sắt đặt lệch 120 vịng trịn, rơ to nam châm điện Khi rô to quay đều, suất điện động cảm ứng xuất ba cuộn dây có biên độ, tần số lệch pha 2π/3 Nếu nối đầu dây ba cuộn với ba mạch (ba tải tiêu thụ) giống ta có hệ ba dòng điện biên độ, tần số lệch pha 2π/3 B BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Máy phát điện xoay chiều pha Phương pháp giải: Nếu máy phát có p cặp cực nam châm rơto quay với tốc độ n vịng/s tần số dịng điện máy phát ra: f = np Nếu máy phát có p cặp cực nam châm rơto quay với tốc np độ n vịng/phút tần số dòng điện máy phát ra: f = 60 r Nếu lúc đầu pháp tuyến khung dây n , hợp với cảm ứng ur từ B góc α thỉ biểu thức từ thơng gửi qua vịng dây Φ = BScos ( ω t + α ) Nếu cuộn dây có N vịng giống nhau, suất điện động xoay chiều cuộn dây là: dΦ e = − N = ωNBSsin ( ωt + α ) dt Từ thông cực đại gửi qua vòng dây: Φ = BS Biên độ suất điện động là: E = ωNBS Suất điện động hiệu dụng: E = E0 = ωNBS Chú ý: r ur ur Nếu lúc đầu n hướng với B α = (mặt khung vng góc với B ) r ur ur Nếu lúc đầu n ngược hưởng với B α = π (mặt khung vng góc với B ) r ur Nếu lúc đầu n vng góc với B α = ±π / (mặt khung song song với B ) Ví dụ 1: (CĐ − 2010) Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm rơto quay với tốc độ 375 vịng/phút Tần số suất điện động cảm ứng mà máy phát tạo 100 Hz Số cặp cực roto A 12 B C 16 D Hướng dẫn np 375p ⇒ 100 = ⇒ p = 16 ⇒ Chọn C Từ cơng thức f = 60 60 Ví dụ 2: Hai máy phát điện xoay chiều pha phát dịng xoay chiều có tần số f Máy thứ có p cặp cực, rơ to quay với tốc độ 27 vịng/s Máy thứ hai có cặp cực quay với tốc độ n vòng /s (với 10 ≤ n ≤ 20 ) Tính Hướng dẫn 27p 10 ≤ n ≤ 20 f1 = f ⇒ n1p1 = n p ⇒ 27.p = n.4 ⇒ n = →1, < p < 2,96 Vì p số nguyên nên ⇒ f = n1p1 = 27.2 = 54 ( Hz ) ⇒ Chọn D Chú ý : Khi máy phát có số cặp cực thay đối Δp số vòng quay thay đối Δn (nên đổi đơn vị vịng/giây) tùy thuộc trường ∆n ( vong / s ) f1 hợp đế lựa chọn dấu ' +’ hay dấu ‘− ' (vịng / s) cơng thức sau: f1 = n1p1 ⇒ n1 = p1 f = n p = ( n ± ∆n ) ( p ± ∆p ) ⇒ p = ? 2 1 Ví dụ 3: Một máy phát điện xoay chiều pha phát dịng điện có tần số 60 Hz Nếu thay roto roto khác có nhiều cặp cực, muốn tần số 60 Hz số vịng quay roto thay đối 7200 vịng Tính số cặp cực roto cũ A 10 B C 15 D Hướng dẫn 7200 ( vong ) 7200 ( vong ) ∆n = = = 2(vong / s) h 3600 ( s ) 60 f1 = n1p1 = 60 Hz ⇒ n1 = ÷ p1 Khi p2 = p1 + mà f2 = f1 nên tôc độ quay phải giảm tức n = n1 − f = n p = ( n1 − ) ( p1 + 1) 60 60 ta được: 60 = − ÷( p1 + 1) ⇒ p1 = ⇒ Chọn D p1 p1 Ví dụ 4: Một khung dây dẹt hình vng cạnh 20 cm có 200 vịng dây quay từ trường khơng đổi, có cảm ứng 0,05 (T) với tốc độ 50 vòng/s, xung quanh trục nằm mặt phẳng khung dây vng góc với từ trường Tại thời điếm ban đầu pháp tuyến khung dây ngược hướng với từ trường Từ thông qua khung thời điểm t có biểu thức Thay f2 = 60 Hz n1 = A Φ = 0, 4sin10πt ( Wb ) B Φ = 0, cos100πt ( Wb ) C Φ = 0, cos ( 100πt + π ) ( Wb ) D Φ = 0, 04 cos100πt ( Wb ) Hướng dẫn ω = 2π.50 = 100π ( rad / s ) ; Φ = NBScos ( 100πt + π ) = 200.0, 05.0, 2.cos ( 100πt + π ) Φ = 0, cos ( 100πt + π ) ( Wb ) ⇒ Chọn C Ví dụ 5: (THPTQG − 2017) Một khung dây dẫn phẳng, dẹt có 200 vịng, vịng có diện tích 600 cm Khung dây quay quanh trục nằm mặt phẳng khung, từ trường có vectơ cảm ứng từ vng góc với trục quay có độ lớn 4,5.10 −2T Suất điện động e khung có tần số 50 Hz Chọn gốc thời gian lúc pháp tuyến mặt phẳng khung hướng với vectơ cảm ứng từ Biểu thức e A e = 119,9cosl00πt (V) B e = 169,6cos(100πt − π/2) (V) C e = 169,6cosl00πt (V) D e = 119,9cos(100πt − π/2) (V) Hướng dẫn π * Từ Φ = BScos100πt ⇒ e = − NΦ ' = 100πNBSsin100πt = 169, cos 100πt − ÷ 2 ⇒ Chọn B Ví dụ 6: (ĐH−2011) Một khung dây dẫn phẳng quay với tốc độ góc ω quanh trục cố định nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có vectơ cảm ; từ vng góc với trục quay khung Suất điện động cảm ứng khung có biểu thức e = E0cos(ωt + π/2) Tại thời điểm t = 0, vectơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ góc bằng? A 450 B 1800 C 900 D 1500 Hướng dẫn Φ = NBScos ( ω t + α ) π π e = −Φ ' = ω E55 NBSsin − π /F2 ÷⇒ α − = ⇒ α = π ⇒ Chọn B ( πt + α ) = E cos πt + αE5555 F 2 E0 π/ Ví dụ 7: (THPTQG − 2017) Khi từ thơng qua khung dây dẫn có biểu thức Φ = Φ cos ( ωt + π / ) khung dây xuât suất điện động cảm ứng có biểu thức e = E cos ( ωt + ϕ ) Biết Φ , E ω số dương Giá trị φ A − π/2 rad B rad C π/2rad Hướng dẫn D π rad π e = E0 cos ( ωt +ϕ ) ϕ = ⇒ Chọn B * Từ e = −Φ ' = ωΦ sin ωt + ÷ = E cos ωt → 2 Ví dụ 8: Một khung dâý dẹt hình chữ nhật có 200 vịng, diện tích vịng 300 cm 2, đặt từ trường đều, cảm ứng từ 0,015 T Khung dây quay quanh trục đối xứng nó, vng góc với từ trường Khi tốc độ quay ω suất điện động cực đại xuất khung dây 7,1 V Tính độ lớn suất điện động cuộn dây thời điểm 0,01 s kể từ lúc có vị trí vng góc với từ trường A V B 4,5 V C 5V D 0,1 V Hướng dẫn E E = ωNBS ⇒ ω = ≈ 79 ( rad.s ) NBS Lúc đầu khung dây vng góc với từ trường nên α = α = π Ta chọn α = thì: ( ) e = E sin ωt → e = 7,1sin 79.0, 01 ≈ ( V ) ⇒ Chọn C t = 0,01 s Lưu ý: Nếu máy tính để chế độ D ừùng với đáp số sai 0,1 V! Ví dụ 9: (CĐ − 2010) Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vịng dây, diện tích vịng 220 cm Khung quay với tốc độ 50 vòng/giây quanh trục đối xứng nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với trục quay có độ lớn 0,1 / π (T) Suất điện động cực đại khung dây A 110 V B 220 V Một từ trường nên p = f = np = 50 (Hz) C 110V.D 220 V Hướng dẫn 0,1 220.10 −4 = 110 ( V ) ⇒ Chọn A π Ví dụ 10: Một khung dây dẫn dẹt hình trịn bán kính cm gồm có 1000 vịng, quay với tốc độ 1500 (vịng/phút) quanh trục nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có cảm ứng từ 0,2 T có hướng vng góc với trục quay Tính suất điện động hiệu dụng khung dây A (V) B (V) C (V) D (V) Hướng dẫn ⇒ E = N.2πf BS = 500.2π.50 f= np = 25 ( Hz ) 60 N.2π f BS N.2πf.Bπr 100.2π.25.0, 2π.10 −4 ≈ ( V ) ⇒ Chọn C 2 Ví dụ 11: Phần cảm máy phát điện xoay chiều pha có hai cặp cực Các cuộn dây phần ứng mắc nối tiếp vào có số vịng tổng cộng 240 vịng Từ thơng cực đại qua vịng dây có tốc độ quay rơto phải có giá trị để suất điện động có giá trị hiệu dụng 220 V tần số 50 Hz? A (mWb); 30 (vòng/s) B (mWb); 30 (vòng/s) C (mWb); 80 (vòng/s) D (mWb); 25 (vòng/s) Hướng dẫn f f = np ⇒ n = = 25 (vòng/s) p E= E0 = N2πfΦ = E 220 = ≈ 4.10 −3 ( Wb ) ⇒ Chọn D N2 π f 240.2 π 50 2 Chú ý: Nếu mạch nối kín tổng điện trở mạch R cường độ hiệu dụng, cơng suất tỏa nhiệt nhiệt lượng NωBS E ; I = ; P = I R;Q = Pt = I Rt tỏa là: E = R Ví dụ 12: Phần ứng máy phát điện xoay chiều pha có 200 vịng dây Từ thơng qua vịng dây có giá trị cực đại mWb biến thiên điều hòa với tần số 50 Hz Hai đầu khung dây nối với điện trở R = 1000 Ω Tính nhiệt lượng tỏa R thời gian phút A 417J B 474 J C 465 J D 470 J Hướng dẫn ω = 2πf = 100π ( rad / s ) E= = ⇒ Φ0 = E t ( NωBS) t ( 200.100π.0, 002 ) 60 Q = I Rt = = = ≈ 474 ( J ) ⇒ Chọn B 2R 2R 2.1000 Ví dụ 13: Một vịng dây có diện tích S = 0,01 m điện trở R = 0,45 Ω, quay với tốc độ góc ω = 100 rad/s từ trường có cảm ứng từ B = 0,1T xung quanh trục nằm mặt phẳng vịng dây vng góc với đường sức từ Nhiệt lượng tỏa vòng dây quay 1000 vịng A 1,39 J B 0,35 J C 2,19 J D 0,7 J Hướng dẫn 2π 2π t = nτ = n = 1000 = 20π ( s ) ω 100 I0 = ωNBS = 1.100.0,1.0, 01 = ( A ) R 0, 45 2 2 12 I0 Rt = ÷ 0, 45.20π ≈ 0, ( J ) ⇒ Chọn D 29 Ví dụ 14: Một máy dao điện có rơto cực quay với tốc độ 25 vòng/s Stato phần ứng gồm 100 vòng dây dẫn diện tích vịng 6.10−2 m2, Cảm ứng từ B = 5.10−2 T Hai cực máy phát nối với điện trở R, nhúng vào kg nước Nhiệt độ nước sau phút tăng thêm 1,9° Tổng trở phần ứng máy dao điện bỏ qua Nhiệt dung riêng nước 4186 J/kg.độ Tính R A R = 35,3 Ω B R = 33,5 Ω C R = 45,3 Ω D R = 35,0 Ω Hướng dẫn f = np = 25.2 = 50 ( Hz ) ⇒ ω = 2πf = 100π ( rad / s ) ⇒ Q = I Rt = E= E0 Qtỏa = = NωBS = 100.100 π.5.10−2.6.10 −2 ≈ 66, 64 ( V ) E2 t 66, 64 2.60 E2 = ≈ 33,5 ( Ω ) ⇒ Chọn B t = Qthu = cm∆t ⇒ R = cm∆t 4186.1.1,9 R f1 = np n = ? ⇒ Chú ý: f = ( n + ∆n ) p p = ? f = ( n + ∆n ' ) p = ? 2πf1 NΦ E1 = E 2πfNΦ 2πf NΦ = ⇒ E = Suất điện động hiệu dụng tương ứng: E = 2 2πf NΦ E = ⇒ E1 E E E − E1 = = = f1 f2 f3 f − f1 Ví dụ 15: Nếu tốc độ quay roto tăng thêm vịng/s tần số dòng điện máy phát tăng từ 60 Hz đến 70 Hz suất điện động hiệu dụng máy phát thay đổi 40 V so với ban đầu Hỏi tiếp tục tăng tốc độ roto thêm vịng/s suất điện động hiệu dụng máy phát bao nhiêu? A 320 V B 240 V C 280 V D 400 V Hướng dẫn f1 = np = 60 ( Hz ) n = ⇒ Cách 1: f = np ⇒ f = ( n + 1) p = 70 ( Hz ) p = 10 f3 = ( n + ) p = 80 ( Hz ) E E − E1 E 40 = ⇒ = ⇒ E3 = 320 ( V ) ⇒ Chọn A f3 f − f1 80 70 − 60 Cách 2: E1 = 240 ( V ) E1 n 60 = = ⇒ n + 70 E1 + 40 n = ( v / s ) E n 240 = 1⇒ = ⇒ E ' = 320 ( V ) n + E' 6+2 E' Chú ý: E0 + Tổng số vòng dây phần ứng N = Nếu phần ứng gồm k cuộn dây giống măc nối tiếp số vịng dây πΦ N k Ví dụ 16: (ĐH − 2011) Một máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống mắc nối tiếp Suất điện cuộn: N1 = động xoay chiều máy phát sinh có tần số 50 Hz giá trị hiệu dụng 100 2V Từ thông cực đại qua vòng phần ứng 2,5/π mWb Số vòng dây cuộn dây phần ứng A 800 vòng B 100 vòng C 200 vòng D 400 vòng Hướng dẫn ω = 2πf = 200π ( rad / s ) E 100 2 N = = 800 ⇒ N1 = = 200 ⇒ Chọn C 2,5 ωΦ 100π 10−3 π Máy phát điện xoay chiều pha nối với mạch RLC nối tiếp * Khi máy phát điện xoay chiều pha mắc với mạch RLC cường độ hiệu dụng: f = np ⇒ ω = 2πf ⇒ Z L = ωL; ZC = E ωC I= với N2 π f Φ R + ( ZL − ZC ) E = N= * Khi n’ = kn E ' = kE; Z'L = kZ L ; ZC' = ⇒ I' = kE I' ⇒ =k I Z R + kZL − C ÷ k ZC k R + ( Z L − ZC ) 2 Z R + kZL − C ÷ k Ví dụ 1: Rơto máy phát điện xoay chiều pha có 100 vịng dây, điện trở khơng đáng kể, diện tích vịng 60 cm Stato tạo từ trường có cảm ứng từ 0,20 T Nối hai cực máy vào hai đầu đoạn mạch gồm: điện trở R = 10Ω , cuộn cảm có hệ số tự cảm L = 0,2/π H tụ điện có điện dung C = 0,3/ π mF Khi rôto máy quay với tốc độ n = 1500 vịng/phút cường độ hiệu dụng qua R A 0,3276 A B 0,7997 A C 0,2316 A D 1,5994 A Hướng dẫn np 200 f= = 25 ( Hz ) ⇒ ω = 2πf ⇒ Z L = ωL = 10 ( Ω ) ; Z L = = ( Ω) 60 ωC E= NωBS = 100.50π.0, 2.60.10 −4 E ⇒I= ≈ 13,33 ( V ) ≈ 0, 2316 ( A ) ⇒ Chọn C R + ( Z L − ZC ) Ví dụ 2: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp AB gồm điện trở R, cuộn cảm L tụ điện C Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút dung kháng C R bốn lần cảm kháng L Nếu rôto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút cường độ hiệu dụng qua mạch AB A tăng lần B giảm lần C tăng 2,5 lần D giảm 2,5 lần Hướng dẫn R Lúc đầy: ZC = R; ZL = ⇒ R + ( Z L − ZC ) I' =k I R R2 + − R ÷ 4 =2 = 2,5 ⇒ Chọn C 2 ZC R R R +2 − ÷ R + kZL − k ÷ 2 Ví dụ 3: (ĐH−2010) Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch A Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch (A) Nếu rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cảm kháng đoạn mạch AB A 2R B R C R D R / Hướng dẫn R + ZL2 R + ZL2 I' R =k ⇒ = ⇒ ZL = 2 I R + ( kZL ) R + ( 3ZL ) Áp dụng Khi tốc độ quay tăng ' lần: ZL = 3ZL = R ⇒ Chọn B lần cảm kháng tăng Ví dụ 4: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện ữở R mắc nối tiếp với tụ điện Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rơto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch A Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch (A) Nếu rôto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút dung kháng đoạn mạch AB B 3R A 2R C R D 1,5R Hướng dẫn R + ZC2 I' =k Áp dụng: I Z R2 + C ÷ k ⇒ = R + ZC2 Z R2 + C ÷ k ⇒ ZC = 3R ZC 1,5R = ⇒ Chọn D Ví dụ 5: Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trở khơng đáng kế Nối hai cực máy phát với cuộn dây có điện trở R, hệ số tự cảm L Khi rơto quay với tốc độ n vịng/s dịng điện hiệu dụng qua cuộn dây A Khi rôto quay với tốc độ 2n ' Khi tốc độ quay tăng lần dung kháng giảm lần: ZC = vịng/s cường độ hiệu dụng qua cuộn dây 0, (A) Nếu rôto quay vái tốc độ 3n vịng/s cường độ hiệu dụng qua cuộn dây A 0, (A) I1 = I3 = E1 R +Z 2 L1 B 0, (A) = 1; I = 3E1 R + 9Z 2 L1 = 2E1 R + 4Z2L1 3R R + 9R C 0, (A) Hướng dẫn Z = R L1 = 0, ⇒ E1 = R = 0, ( A ) ⇒ Chọn B D 0, ( A ) Chú ý: Nếu toán liên quan đến độ lệch pha hệ số cơng suất ta rút hệ thức Z L, ZC theo R Z L − ZC tan ϕ = R R cos ϕ = 2 R + ( Z L − ZC ) Ví dụ 6: Mạch RLC mắc vào máy phát điện xoay chiều Khi tốc độ quay roto n (vịng/phút) cơng suất p hệ số công suất 0,5 Khi tốc độ quay roto 2n (vịng/phút) công suất 4P Khi tốc độ quay roto n (vịng/phút) cơng suất bao nhiêu? A 16P/7 B P C 8P/3 D 24P/13 Hướng dẫn Cách 1: *cos ϕ = R R + ( Z L − ZC ) R2 ⇒ ( Z L − ZC ) = ( 1) R2 + R2 R + ( Z L − ZC ) P' I' = ÷ = k2 ⇒ = 2 P I ZC ZC 2 R + kZL − R + 2Z − L ÷ k ÷ * = 2 R 2R Z R2 ⇒ 2Z L − C ÷ = ( ) Từ (1), (2) suy ZL = ; ZC = 3 R2 + R2 R + ( Z L − ZC ) P '' I '' = ÷ = k '2 = = Z P I R 2R R + k ' ZL − C ÷ R2 + − ÷ k ' 3 ⇒ P '' = P ⇒ Chọn C Cách 2: R E2 R cos = Từ công thức: P = I R = 2 2 R + ( Z L − ZC ) R + ( ZL − ZC ) 2 * Đối với trường hợp RLC nối tiếp máy phát điện pha ln ln có quan hệ tỉ lệ thuận n : f : ω : ZL : hóa sau: Tốc độ roto n E ZL ZC x P1 = P, cos ϕ 12 R R2 + ( 1− x) n Vì P2 = 4P1 = 2 22.R R + ( − x / 2) = 12.R R2 + (1− x) Thay vào cos ϕ1 = 0,5 suy = x/ P2 = P3 = R + (1− x) 2 22.R R + ( − x / 2) R2 + ( 2.R 2−x/ ) ⇒x=2 R R + ( − 2) x/2 R cos ϕ1 = 2n : E nên ta chuẩn ZC ⇒R= 2 3 + ( − ) P3 ⇒ = = P1 12 3 + − / Bình luận: + Trong đại lượng đơn vị R, Z L ZC chuẩn hóa đại lượng Chẳng hạn, chuẩn hóa Z L = khơng thể chuẩn hóa thêm ZC = R = Nếu chuẩn hóa ZC = hồn tồn giong Bây giờ, ta chuẩn hóa R = ( ) Cách 3: Từ công thức: P = I R = E2 R R + ( Z L − ZC ) cos = R R + ( Z L − ZC ) Đối với trường hợp RLC nối tiếp với máy phát điện xoay chiều pha ln ln có quan hệ tỉ lệ thuận: n : f : ω : ZL : nên ta chuẩn hóa sau: Tốc độ roto n R E P, cos ϕ P1 = 12.1 12 + ( ZL − ZC ) n 2 P2 = P3 = cos ϕ1 = 2n : E ZC + ( Z L − ZC ) 2 22.1 12 + ( 2Z L − ZC / ) 2.1 ( 12 + ZL − ZC / ) Vì P2 = 4P1 cos ϕ1 = 0,5 nên ta có hệ: 2.1 12.1 1 = 2 ZL = ZC − Z L = + ( Z L − ZC ) 1 + ( 2ZL − ZC / ) 3 ⇒ ⇒ Z 2Z − C = Z = = L C 3 + Z − Z ( ) L C ⇒ P3 = P1 2 1 + ÷ = 12 12 + − ÷ 3 Câu hỏi: Chuẩn hóa Z1 = (hoặc ZC = 1) chuẩn hóa R = cách hay hơn? Để có câu trả lời chuẩn xác ta xem tiếp vỉ dụ sau Ví dụ 7: Mạch RLC mắc vào máy phát điện xoay chiều Khi tốc độ quay roto n (vịng/phút) cơng suất p hệ số công suất 0,5 mạch có tính dung kháng Khi tốc độ quay roto 2n (vịng/phút) cơng suất 5P mạch có tính cảm kháng Khi tốc độ quay roto n (vịng/phút) cơng suất bao nhiêu? A 16P/7 B 2,6P C 8P/3 Hướng dẫn R E R Từ công thức: P = I R = cos = 2 R + ( Z L − ZC ) R + ( ZL − ZC ) D 24P/13 Đối với trường hợp RLC nối với máy phát điện xoay chiều pha ln ln có quan hệ tỉ lệ thuận: n : f : ω : ZL : ta chuẩn hóa sau: Tốc độ roto n R E P, cos ϕ P1 = 12.1 12 + ( ZL − ZC ) cos ϕ1 = 2n n 1 Vì P2 = 5P1 cos ϕ1 = 0,5 nên ta có hệ: 2 P2 = P3 = + ( Z L − ZC ) 2 22.1 12 + ( 2Z L − ZC / ) ( 2.1 + Z L − ZC / 2 ) : E nên ZC 22.1 12.1 = 2 ZC − ZL = 2 + ( ZL − ZC ) 1 + ( 2ZL − ZC / ) ZL ≈ 0,3646 ⇒ ⇒ ZC ≈ 0,9419 4Z − Z = = L C 15 + ( Z L − ZC ) ⇒ P3 = P1 2 1 + ÷ 0,9419 12 + 2.0, 0346 − ÷ = 2, Kinh nghiệm: Nếu P2 = kP1 chuẩn hóa R = trường hợp cho kết tốt Ví dụ 8: Mạch RLC mắc vào máy phát điện xoay chiều Khi tốc độ quay roto n (vịng/phút) cơng suất p hệ số công suất 0,5 Khi tốc độ quay roto 2n (vịng/phút) cơng suất 6,4P Khi tốc độ quay roto xn (vịng/phút) công suất 5P Giá trị x gần giá trị sau đây? A 5,5 B 2,5 C 4,8 D 3,6 Hướng dẫn R E2 R cos = Từ công thức: P = I R = 2 R + ( Z L − ZC ) R + ( ZL − ZC ) : E nên ZC Đối với trường hợp RLC nối với máy phát điện xoay chiều pha ln có quan hệ tỉ lệ thuận: n : f : ω : ZL : ta chuẩn hóa sau: Tốc độ roto n R E P, cos ϕ P1 = 12.1 12 + ( ZL − ZC ) cos ϕ1 = 2n nx 2 P2 = P3 = 12 + ( Z L − ZC ) 22.1 12 + ( 2Z L − ZC / ) ( x 12 + ZL x − ZC / 2 ) Vì P2 = 6,4P1 cos ϕ1 = 0,5 P3 = 5P1 nên ta có hệ: 22.1 12.1 = 6, 2 Z = 12 + ( ZL − ZC ) 1 + ( 2ZL − ZC / ) ZC − Z L = L ⇒ ⇒ 4ZL − ZC = Z = = C r + ( Z L − ZC ) x 12 + ( zZL − ZC / x ) = 12.1 12 + ( ZL − Z C ) ⇒ x 12.1 = 5 2 5 12 + x − ÷ 12 + − ÷ 3x 3 3 ⇒ x = ⇒ Chọn C Ví dụ 9: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R, cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ hiệu dụng mạch A dòng điện tức thời mạch chậm pha π/3 so với điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch Khi roto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút dịng điện mạch pha với điện áp tức thời hai đầu AB Cường độ hiệu dụng A 2 (A) B 8(A) C (A) D (A) Hướng dẫn tan ϕ = Z L − ZC π = tan ⇒ ZL − ZC = R R Zmin ⇒ Cộng hưởng ⇒ ω02 = ⇒ ω1 = 0,5ω0 LC ⇒ n1 = 0,5n = 240 (vòng/phút) ⇒ n = 4n1 = 960 (vòng/phút) ⇒ Chọn D Ví dụ 16: Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trở khơng đáng kể, mắc vào đoạn mạch nối tiếp RLC Khi tốc độ quay rơto n1 n2 cường độ hiệu dụng mạch có giá trị Khi tốc độ quay rơto n cường độ hiệu dụng mạch cực đại Chọn hệ thức A n = ( n1n ) 0,5 ( ) 2 B n = 0,5 n1 + n −2 −2 −2 C n = 0,5 ( n1 + n ) D n = 0,5 ( n1 + n ) Hướng dẫn f = np ⇒ ω = 2πf = 2πpn E NΦ ⇒I= = E NΦ E = = ω Z 2 I= NΦ L = ω R + ωL − ÷ ωC L R2 1 1 − − ÷ 2 +1 L2 C ω4 C L ω Đây hàm kiểu tam thức biến số / ω2 : x = ( x1 + x1 ) 1 1 1 1 = + ÷ ⇒ = + ÷ ⇒ Chọn C ω0 ω1 ω2 n n1 n Ví dụ 17: Mắc đoạn mạch RLC nối tiếp với máy phát điện xoay chiều pha, thay đổi tốc độ quay phần ứng Khi tăng dần tốc độ quay phần ứng từ giá trị nhỏ cường độ hiệu dụng đoạn mạch A tăng từ đến giá trị cực đại Imax giảm giá trị I1 xác định B tăng từ giá trị I1 xác định đến giá trị cực đại Imax giảm C giảm từ giá trị I1 xác định đến giá trị cực tiểu Imin tăng đến giá trị I2 xác định D luôn tăng Hướng dẫn f = np ⇒ ω = 2πf = 2πpn E NΦ ω ⇒I= = = E NΦ Z E = = ω R + ωL − ÷ ωC ⇒ Khi ω = ⇒ I = L R NΦ I= I max ⇔ ω = ω0 = − L L R2 1 1 C − 2 − ÷ 2 +1 2 NΦ LC ω C L ω Khi ω = ∞ ⇒ I = I1 = Đồ thị có dạng sau: 2 ÷C −1/ Khi n tăng từ đến ∞ dịng điện hiệu dụng tăng từ đến giá trị cực đại Imax giảm giá trị I1 xác định ⇒ Chọn A Máy phát điện xoay chiều pha: 2π e1 = E cos ωt − ÷ Xuất phát tử: e = E cos ωt để biến đổi theo hướng khác e3 = E cos ωt + 2π ÷ Ví dụ 1: (CĐ − 2011) Trong máy phát điện xoay chiều ba pha hoạt động, suất điện động xoay chiều xuất cuộn dây stato có giá trị cực đại E Khi suất điện động tức thời cuộn dây thỉ suất điện động tức thời ứong cuộn dây cịn lại có độ lớn A 0,5E C 0,5E B 2E0/3 D 0,5E Hướng dẫn 2π π 2π E e1 = E cos ωt − ÷ e1 = E cos − ÷ = π 2 e2 = → ωt = ⇒ ⇒ Chọn A e = E cos ωt E0 π 2π =− e3 = E cos ωt + 2π ÷ e3 = E cos + ÷ Ví dụ 2: (THPTQG − 2017) Một máy phát điện xoay chiều ba pha hoạt động bình thường Trong ba cuộn dây phần ứng có ba suất điện động có giá trị e1, e2 e3 Ở thời điểm mà e1 = 30 V tích e2e3 = − 300(V) Giá trị cực đại e1 là: A 50 V B 40 V C 45 V D 35 V Hướng dẫn E0 2π e1 = E cos ωt − ÷ = − cos ωt + sin ωt e = E cos ω t e3 = E cos ωt + 2π ÷ = − E cos ωt − sin ωt ⇒ e e3 = ( ) ( ) E 02 ( cos ωt − 3sin ωt ) = ( 4E cos ωt − 3E 02 ) 4 2 ⇒ −300 = 30 − 0, 75E ⇒ E = 40 ( V ) ⇒ Chọn B = e12 − 0, 75E 02 Ví dụ 3: (THPTQG − 2017) Một máy phát điện xoay chiều ba pha hoạt động ổn định Suất điện động ba cuộn dây phần ứng có giá trị e1, e2 e3 Ở thời điểm mà e1 = 30 V |e2 − e3| = 30 V Giá trị cực đại e1 A 51,9 V B 45,1 V C 40,2 V D 34,6 V Hướng dẫn E0 2π e = E cos ωt − ÷ = − cos ωt + sin ωt e = E cos ω t ⇒ e − e3 = 3E sin ωt e3 = E cos ωt + 2π ÷ = − E cos ωt − sin ωt sin ωt + cos2 ωt =1 → ( e2 − e3 ) 3E 2 + ( ) ( ) e12 e12 = 30 = → E = 34, 64 ( V ) ⇒ Chọn D 2 e2 − e3 ) =302 ( E0 Điểm nhấn: Ở dạng tốn gây khó cho học sinh máy phát điện xoay chiều pha mắc với mạch RLC: f = np ⇒ ω = 2πf ⇒ ZL = ωL; ZC = ωC E = N2πfΦ I= E R + ( Z L − ZC ) 2 ; U R = IR; U C = IZC ; U L = IZ L ; P = I R C BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài 1: Một máy phát điện xoay chiều tạo nên suất điện động e = 100cos100πt (V) (với t đo giây), rôto quay với tốc độ 600 vòng/phút Số cặp cực rôto A 10 B C D Bài 2: Hai máy phát điện xoay chiều pha phát dịng điện xoay chiều có tần số Máy thứ có p cặp cực, rơto quay với tốc độ 27 vịng/s Máy thứ hai có cặp cực quay với tốc độ n vòng/s (với 10 ≤ n ≤ 20) Hỏi máy phát điện thứ có 5p cặp cực, rơto quay với tốc độ 0,3n tần số máy phát A 50 Hz B 40,5 Hz C 60 Hz D 54 Hz Bài 3: Một máy phát điện xoay chiều mà phần cảm có cặp cực Rơto phải quay với vận tốc để dịng điện phát có tần số 50 Hz? A 700 vịng/phút B 720 vòng/phút C 750 vòng/phút D 800vòng/phút Bài 4: Một máy phát điện xoay chiều pha có hai cặp cực, rơto quay phút 1800 vịng Một máy phát khác có cặp cực Nó phải quay với vận tốc để phát dòng điện tần số với máy thứ nhất? A 700 vòng/phút B 720 vòng/phút C 750 vòng/phút D 600 vòng/phút Bài 5: Rôto máy phát điện xoay chiều pha nam châm có ba cặp cực, quay với tốc độ 1200 vòng/phút Tần số suất điện động máy tạo A 50 Hz B 60 Hz C 100 Hz D 200 HZ Bài 6: Một máy phát điện xoay chiều pha phát dòng điện có tần số 50 Hz Nếu thay roto roto khác có năm cặp cực, muốn tần số máy phát 50 Hz số vịng quay roto giây thay đổi vịng Tính số cặp cực roto cũ A 10 B C 15 D Bài 7: Một máy phát điện xoay chiều pha phát dịng điện có tần số 60 Hz N ếu thay roto roto khác có cặp cực, muốn tần số 40 Hz số vịng quay roto giây giảm vịng Tính số cặp cực roto cũ A 10 B C D Bài 8: Một cuộn dây dẹt hình chữ nhật có diện tích 36 cm 2, quay xung quanh trục qua tâm song song với cạnh Đặt hệ thống từ trường có cảm ứng từ 0,1 T có hướng vng góc với trục quay Tính từ thơng cực đại qua vòng dây A 360 μWb B 36 μWb C 3,6 μWb D 35 μWb Bài 9: Một máy phát điện có có phần cảm gồm hai cặp cực phân ứng gồm cuộn dây giống mắc nối tiếp cuộn có 50 vịng dây Suất điện động hiệu dụng máy 220V tần số 50 Hz Từ thơng cực đại qua vịng dây A (mWb) B (mWb) C 2,5 (mWb) D 0,5 (mWb) Bài 10: Máy phát điện xoay chiều tạo nên suất điện động e = 220 cos100πt V, t tính giây Tốc độ quay rơto 600 vòng/phút Biết ứng với cặp cực có cặp cuộn dây; cuộn dây có 5000 vòng dây; cuộn dây mắc nối tiếp với Từ thơng cực đại gửi qua vịng dây A 39,6 (μWb) B 19,8 (μWb) C 99,0 (μWb) D 198 (μWb) Bài 11: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có kích thước 25 cm x 25 cm gồm có 360 vịng, quay với tốc độ 3000 (vịng/phút) quanh trục nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có cảm ứng từ 1,2 T có hướng vng góc với trục quay Tính suất điện động cực đại khung dây A 8482 (V) B 5658 (V) C 5656 (V) D 5659 (V) Bài 12: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có kích thước 22 cm x 20 cm gồm có 600 vịng, quay với tốc độ 1000 (vòng/phút) quanh trục nằm mặt phẳng khung dây từ trường nam châm vĩnh cửu có cảm ứng từ 1,2 T có hướng vng góc với trục quay Xác định suất điện động cực đại khung dây A.991V B 3318 V C 5000 V D 4500V Bài 13: Một cuộn dây dẹt có 200 vịng, diện tích vịng 300 cm 2, đặt từ trường đều, cảm ứng từ 0,015 T Cuộn dây quay quanh trục nằm mặt phang khung dây, vuông góc với từ trường suất điện động cực đại xuất cuộn dây 7,1 V Tính vận tốc góc A 78 rad/s B 79 rad/s C 80 rad/s D 77 rad/s Bài 14: Máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng khune dây hình chữ nhặt có diện tích 500 cm2 gồm 100 vòng dây quay trục nằm mặt phẳng khung dây Trọng từ trường có cảm ứng từ 0,2 T có hướng vụơng góc với trục quay Tính suất điện động hiệu dụng tần số dịng xoay chiều cho khung dày quay với tốc độ 50 vòng/s A 100 V; 50 Hz B 100/ V; 100rc Hz C 100 V; 100 Hz D 100π/ V; 50 Hz Bài 15: Phần ứng máy phát điện xoay chiều gồm cuộn dây, cuộn dây có 20 vịng Phần cảm rơto gồm cặp cực, quay với tốc độ không đổi 600 vịng/phút Từ thơng cực đại qua vịng dây 0,017/π (Wb), suất điện động hiệu dụng máy A 60 V B 120 V C 160 V D 100 V Bài 16: (CĐ−2011) Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 0,025 m 2, gồm 200 vòng dây quay với tốc độ 20 vòng/s quanh trục cố định từ trường Biết trục quay trục đổi xứng nằm mặt phẳng khung vng góc với phương từ trường Suất điện động hiệu dụng xuất khung có độ lớn 222 V Cảm ứng từ có độ lớn A 0,45 T B 0,60 T C 0,50 T D 0,40 T Bài 17: (ĐH − 2008) Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 100 vịng, diện tích vịng 600 cm 2, quay quanh trục đổi xứng khung (nằm mặt phẳng khung dây) với vận tốc góc 120 vịng/phút từ trường có cảm ứng từ 0,2 T Trục quay vng góc với đường cảm ứng từ Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây ngược hướng với vectơ cảm ứng từ Biểu thức suất điện động cảm ứng khung A e = 48πsin(40πt − π/2) (V) B e = 4,8πsin(4πt + πt) (V) C e = 48πsin(4πt + πt) (V) D e = 4,8πsin(4πt − π/2) (V) Bài 18: Một khung dây dẹt hình chữ nhật có, kích thước 20 cm x 30 cm, gồm 750 vòng dây, đặt từ trường có cảm ứng từ 0,2 T Trục đối xứng khung vng góc với từ trường Khung quay quanh trục đơi xứng với vận tốc 120 (vòng/phút) Biết thời điểm ban đầu, pháp tuyến mặt khung hợp với đường sức từ trường góc 30° tăng khung dây quay theo chiều dương Phương trình suất điện động xuất cuộn dây A e = 85sin(5πt + 30°) (V) B e = 85sin(4πt) (V) C e = 113sin(8πt) (V) D e = 113sin(4πt + π/6) (V) Bài 19: Một cuộn dày dẹt hình chữ nhật có diện tích 36 cm2, gồm 750 vịng dày, điện trở khơng đáng kể, quay với vặn tốc 50 (vịng/s) xung quanh trục qua tâm song song với cạnh Đặt hệ thống từ trường có cám ứng tù 0,1 (T) vng góc với trục quay Biết thời điềm ban đầu, pháp tuyến mặt khung hợp với đường sức từ trường góc π/4 tăng cuộn dây quay theo chiều dương Biểu thức suất diện động xuất cuộn dây A e = 85sin(50πt + 45°) (V) B e = 84sin(100πt) (V) C e = 84sin(50πt) (V) D e = 85sin(100πt + π/4) (V) Bài 20: Một thiết bị điện đặt điện áp xoay chiều tần số 50 (Hz)có giá trị hiệu dụng 220 (V) pha ban đầu không Viết biểu thức điện áp tức thời dạng sin A u = 220 sin(100πt)(V) B u = 119sin(100πt) (V) C u = 220sin(100πt) (V) D u = 380sin(100πt + πt/4) (V) Bài 21: Khi quay khung dây xung quanh trục đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ vng góc với trục quay khung, từ thông xuyên qua khung dây có biểu thức Φ = 0,02.cos(720t + π/6) Wb (với t đo giây) Biểu thức suất điện động cảm ứng khung A e = 14,4sin(720t − π/3) V B e = −14,4sin(720t + π/3) V C e = 144sin(720t − π/6) V D e = 14,4sin(720t + π/6) V Bài 22: Một khung dây dẫn hình chữ nhật, quay quanh trục đối xứng khung nằm mặt phẳng khung dây) với tốc độ góc 1800 vịng/phút từ trường Trục quay vng góc với đường cảm ứng từ Từ thơng cực đại gửi qua khung dây 0,01 Wb Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ góc 30° Biểu thức suất điện động cảm ứng khung A e = 0,6πcos(30πt − π/6) (V) B e = 0,6πcos(60πt − π/3) (V) C e = 0,6πcos(60πt + π/6) (V) D e = 60cos(30πt + π/3) (V) Bài 23: Một khung dây dẫn hình chữ nhật, quay với tốc độ góc 10 (rad/s) quanh trục đối xứng khung (nằm mặt phẳng khung dây) từ trường có trục quay vng góc với đường cảm ứng từ Biết suất điện động cực đại khung 18 (V) Tính độ lớn suất điện động khung dây thời điểm 0,1 s kể từ lúc có vị trí vng góc với từ trường A V B 0,3 V C 15 V D 0,18 V Bài 24: Phương trình cưa suất điện động e = 15.sin(4πt + π/6) (V) Tính suất điện động thời điểm 10 (s) A V B V C 7,5 V D V Bài 25: Một khung dây hình chữ nhật, kích thước 40 cm x 50 cm, gồm 200 vòng dây, đặt từ trường có cảm ứng từ 0,2 T Trục đối xứng khung dây vng góc với từ trường Khung dây quay quanh trục đối xứng với tốc độ 120 vòng/phút Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây ngược hướng với vectơ cảm ứng từ Suất điện động thời điểm t = s kể từ thời điểm ban đầu nhận giá trị giá trị sau? A 0V B 100,5 V C 100,5 V D 50,5 V Bài 26: Một khung dây phẳng hình chữ nhật kích thước 20 cm x 30 cm gồm 100 vịng dây đặt từ trường có cảm ứng từ 0,02 T Khung dây quay với tốc độ 120 vòng/phút quanh trục nằm mặt phẳng khung dây vng góc với từ trường Hai đầu khung dây nối với điện trở R = Ω Tính nhiệt lượng tỏa R thời gian phút A 68,2 J B 35J C 2,19 J D 70 J Bài 27: Một khung dây dẹt hình chữ nhật có diện tích 36 (cm ) điện trở R = 0,25 Ω, quay với tốc độ 50 (vòng/s) xung quanh trục qua tâm song song với cạnh Đặt hệ thống từ trường có cảm ứng từ 0,1 (T) vng góc với trục quay Nhiệt lượng tỏa khung dây quay 1000 vịng A 1,39 J B 0,5 J C 2,19 J D 0,7 J Bài 28: Một khung dây điện phẳng gồm 100 vịng dây hình vng cạnh 10cm, quay quanh trục nằm ngang mặt phẳng khung dây, qua tâm O khung song song với cạnh khung Cảm ứng từ nơi đặt khung 0,2T Biết khung quay 300 vòng/phút, điện trở khung 1Ω mạch 4Ω Cường độ cực đại dòng điện mạch A 0,628 A B 1,257 A C 6,280 A D 1,570 A Bài 29: Neu tốc độ quay roto tăng thêm 60 vịng/phút tần số dịng điện máy phát tăng từ 50 Hz đến 60 Hz suất điện động hiệu dụng máy phát thay đổi 40 V so với ban đầu Hỏi tiếp tục tăng tốc độ roto thêm 60 vòng/phút suất điện động hiệu dụng máy phát bao nhiêu? A 320 V B 240 V C 280 V D 400 V Bài 30: Nếu tốc độ quay roto tăng thêm vịng/giây tần số dòng điện máy phát tăng từ 50 Hz đến 65 Hz suất điện động hiệu dụng máy phát thay đổi 30 V so với ban đầu Hỏi tiếp tục tăng tốc độ roto thêm vịng/giây suất điện động hiệu dụng máy phát bao nhiêu? A 320V B 240V, C 280 V D 160 V Bài 31: Phần cảm máy phát điện xoay chiều pha gồm cặp cực Tốc độ quay rôto 1500 vòng/phút Phần ứng máy phát gồm cuộn dây mắc nối tiếp Tìm số vịng cuộn dây biết từ thông cực đại qua vòng dây (mWb) suất điện động hiệu dụng máy tạo 120 (V) A 26 B 54 C 28 D 29 Bài 32: Một máy phát điện xoay chiều, phần ứng có cuộn dây giống mắc nối tiếp Từ thông cực đại qua vòng dây 5.10 −3 Wb Suất điện động hiệu dụng sinh 120 V tần số 50 Hz số vòng dây cuộn dây là: A 27 B 37 C 57 D 47 Bài 33: Một máy phát điện xoay chiều pha, rôto nam châm điện cực (2 cặp cực), stato gồm bốn cuộn dây giống hệt đấu nối tiếp Điện áp phát có trị số hiệu dụng 400 (V) tần số 50 (Hz) Xác định số vòng dây cuộn dây stato Biết từ thơng cực đại qua vịng dây (mWb) A 90 B 32 C 50 D 60 Bài 34: Máy phát điện xoay chiều pha phần ứng gồm cuộn dây mắc nối tiếp Suất điện động máy 220V – 50Hz Từ thơng cực đại qua vịng dây 5mWb Số vòng dây cuộn dây phản ứng là? A 20 B 198 C 50 D 99 Bài 35: Máy phát điện xoay chiều pha phần cảm có cặp cực phần ứng gồm cuộn dây mắc nối tiếp Suất điện động máy 110 V − 50 Hz Từ thông cực đại qua vòng dãy 2,5 mWb Số vòng dây cuộn dây phần ứng A 20 B 198 C 50 D 99 Bài 36: Một máy phát điện có phần cảm gồm hai cặp cực phần ứng gồm hai cuộn dây mắc nối tiếp Suất điện động hiệu dụng máy 220V tần số 50 Hz Từ thơng cục đại qua vịng dây (mWb) Tìm vận tốc quay rơto số vịng dây cuộn dây phần ứng A 1200 vòng/phút; 60 vòng B 1200 vòng/phút; 62 vòng C 1500 vòng/phút; 124 vòng D 1500 vòng/phút; 60 vòng Bài 37: Một máy phát điện xoay chiều có điện trở khơng đáng kể Mạch ngồi cuộn cảm nối tiếp với ampe kế nhiệt có điện trở nhỏ Khi rơto quay với tốc độ góc 25 (rad/s) ampe kế 0,1 A Khi tăng tốc độ quay rơto lên gấp đơi ampe kế A 0,1 A B 0,05 A C 0.2A D 0,4A Bài 38: Một máy phát điện chiều pha có điện trở không đáng kể Nối hai cực máy với cuộn dây cảm Khi roto máy quay với tốc độ n vịng/s dịng điện qua cuộn dây có cuờng độ hiệu dụng I Nếu roto quay với tốc độ 3n vịng/s cường độ hiệu dụng dòng điện qua cuộn dây A 3I B I C 9I D I Bài 39: Một máy phát điện chiều pha có điện trở không đáng kế Nối hai cực máy với tụ điện Khi roto máy quay với tốc độ n vịng/s dịng điện qua tụ có cường độ hiệu dụng I Nêu roto quay với tốc độ 3n vịng/s cường đõ hiệu dụng dòng điện qua tụ A 3I B I C 9I D I Bài 40: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp AB gồm điện trở R, cuộn cảm L tụ điện C Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cảm kháng L dung kháng C R Nếu rôto máy quay đêu với tốc độ 2n vịng/phút cường độ hiệu dụng qua mạch AB A tăng lần B giảm lần C tăng 1,1 lần D giảm 1,1 lần Bài 41: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch 1A cảm kháng đoạn mạch AB Z L Nếu rôto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch (A) Tính ZL A 2R B 2R/ C R D R/ Bài 42: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch A Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch (A) Nếu rơto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút cảm kháng đoạn mạch AB A 2R B 2R/ C R D R/3 Bài 43: Một đoạn mạch gồm điện trở R = 200 Ω mắc nối tiếp với tụ điện C Nối đầu đoạn mạch với cực máy phát điện xoay chiều pha, bỏ qua điện trơ cuộn dây máy phát Khi rơto máy quay với tốc độ 200 vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch I Khi rôto máy quay vớ tốc độ 400 vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch 2 I Nếu rôto máy quay với tốc độ 800 vịng/phút dung kháng đoạn mạch A ZC = 800 Ω B ZC = 50 Ω C ZC = 200 Ω D ZC =100 Ω Bài 44: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R = 30 Ω mắc nối tiếp với tụ điện Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ hiệu dụng đoạn mạch A Khi roto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút cường độ hiệu dụng đoạn mạch A Nếu roto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút dung kháng tụ A Ω B Ω C 16 Ω D Ω Bài 45: Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trơ khơng đáng kể Nối hai cực máy phát điện với mạch xoay chiều RL nối tiếp Khi roto quay với tốc độ 3n (vòng/s) cường độ hiệu dụng dịng điện A hệ số công suất 0,5 Khi roto quay với tốc độ n (vịng/s) cường độ hiệu dụng có giá trị A 2 (A) B (A) C 3 (A) D (A) Bài 46: Mạch RLC mắc vào máy phát điện xoay chiếu Khi tốc độ quay roto n (vịng/phút) công suất P hệ số công suất 0,5 Khi tốc độ quay roto 2n (vòng/phút) cơng suất 4P Khi tốc độ quay roto n (vịng/phút) thỉ cơng suất bao nhiêu? A 3P B P C 9P D 4P Bài 47: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R = 60 Ω, cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp Bỏ qua điện ttở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ hiệu dụng đoạn mạch A dòng điện tức thời mạch chậm pha π/4 so với điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch Khi roto máy quay với tốc độ 0,5n vòng/phút dịng điện mạch pha với điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch Cường độ hiệu dụng mạch là: A 0,5 A B A C 4A D A Bài 48: Một máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực, mạch nố với mạch RLC nối tiếp gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = 0,4/π H, tụ điện C điện trở R Khi máy phát điện quay với tốc độ 750 vòng/phút dịng điện hiệu dụng qua mạch 72 A; máy phát điện quay với tốc độ 1500 vòng/phút mạch có cộng hưởng dịng điện hiệu dụng qua mạch A Giá trị điện trở R tụ điện C A R = 25Ω; C = 1/(25π) mF B R = 30Ω; C = 1/π mF C R = 15Ω; C = 2/π mF D R = 305Ω; C = 0,4/π mF Bài 49: Phát biểu sau máy phát điện xoay chiều pha? A Biên độ suất điện động phụ thuộc vào tốc độ quay roto B Tần số suất điện động phụ thuộc vào số vòng dây phần ứng C Dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây phản ứng D Cơ cung cấp cho máy biến đổi hoàn toàn thành điện Bài 50: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L = 5,4 H tụ điện có điện dung 176,8 μF Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết rôto máy phát có hai cặp cực Khi rơto quay với tốc độ n1 = 1350 vòng/phút n2 = 1800 vịng/phút cơng suất tiêu thụ đoạn mạch AB Điện trở R có giá trị gần giá trị sau đây: A 100 Ω B 80 Ω C 240 Ω D 30 Ω Bài 51: (ĐH − 2013) Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có diện tích 60cm, quay quanh trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung) từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với trục quay có độ lớn 0,4T Từ thơng cực đại qua khung dây là: A 1,2.10−3 Wb B 4,8 10−3 Wb C 2,4 10−3 Wb D 0,6 10−3 Wb Bài 52: Nối cực máy phát điện xoay chiều lpha vào đầu đoạn mạch AB gồm RLC (r = 0) mắc nối tiếp Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi roto máy quay với tốc độ 75 vòng/phút 192 vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng mạch tương ứng 0,25 A 0,64 A để hệ số công suất mạch AB tốc độ quay roto phải A 125 vòng/phút B 90 vòng/phút C 120 vòng/phút D 160 vòng/phút Bài 53: Phát biểu sau SAI máy phát điện xoay chiều pha? A Biên độ suất điện động phụ thuộc số vòng dây phần ứng B Tần số suất điện động phụ thuộc vào tốc độ quay rơto C Dịng điện cảm ứng xuất cuộn dây phần ứng D Cơ cung cấp cho máy khơng biến đổi hồn tồn thành điện Bài 54: Phát biểu sau máy phát điện xoay chiều pha? A Biên độ suất điện động phụ thuộc vào số cặp cực nam châm B Tần số suất điện động phụ thuộc vào số vòng dây phần ứng C Dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây phần ứng D Nếu phần cảm nam châm điện nam châm ni dịng điện xoay chiều Bài 55: Câu sau Máy phát điện xoay chiều pha A biến đổi điện thành B biến đổi lượng điện thành lượng ngược lại C biến đổi thành điện D sử dụng nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện Bài 56:Máy phát điện xoay chiều pha, để tốc độ quay rôto giam lần (tần số dịng điện phát khơng đổi) phải: A tăng số cặp cực lên lần B giảm số cuộn dây lần tăng số cặp cực lần C tăng số cuộn dãy, số cặp cực lèn lần D giam số cập cực lần tâng sổ cuộn dây lần Bài 57: Dòng điện xoay chiều ba pha có tải đối xứng nguồn mắc hình tải mắc hình sao: i = 2.sin100πt (A), i2 = 2.sin(100πt – 2π/3) (A), i3 = 2.sin(100πt + 2π/3 (A) Tại thời điểm t = 1/300 (s) Dòng điện pha là: A i1 = (A) B i2 = C i3 = − (A) D ith = 2 (A) Bài 58: Dịng điện xoay chiều ba pha có tải đối xứng nguồn mắc hình tải mắc hình sao: i1 = 3.sin100πt (A), i2 = 3.sin(100πt – 2π/3) (A), i3 = 2.sin(100πt + 2π/3 (A) Tại thời điểm t = 1/600 (s) Dòng điện pha là: A i1 = 1,5 (A) B i2 = C i3 = − (A) D ith = ith = 2 (A) Bài 59: Trong máy phát điện xoay chiều pha, suất điện động pha thứ đạt giá trị cực đại e = E0 suất điện động pha đạt giá trị A e2 = −0,5E0 e3 = −0,5E0 B e2 = −0,5 E0 e3 = −0,5 E0 C e2 = −0,5E0 e3 = + 0,5E0 D e2 = +0,5E0 e3 = −0,5E0 Bài 60: Một máy phát điện xoay chiều pha, mạch ngồi măc ba tài hồn tồn giơni nhau, cường độ dòng điện cực đại qua tai I0 Gọi i2, i2 i3 cường độ dòng tức thời chạy qua tải Ở thời điếm t i1= I0 A i2 = i3 = I0/2 B I2 = i3 = −I0/2 C I2 = i3 = I0/3 D I2 = i3 = −I0/3 ĐÁP ÁN 1.B 2.C 3.C 4.D 5.B 6.A 7.C 8.A 9.B 10.B 11.A 21.D 31.B 41.D 51.C 12.B 22.B 32.A 42.B 52.C 13.B 23.C 33.A 43.B 53.C 14.D 24.C 34.D 44.A 54.A 15.B 25.A 35.D 45.B 55.C 16.C 26.A 36.C 46.D 56.C 17.B 27.B 37.A 47.A 57.A 18.D 28.B 38.D 48.B 58.A 19.D 29.C 39.C 49.A 59.A 20.A 30.D 40.C 50.C 60.B HẾT - CHỦ ĐỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA MỤC LỤC Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều 2 Máy phát điện xoay chiều pha .2 Máy phát điện xoay chiều ba pha Máy phát điện xoay chiều pha Máy phát điện xoay chiều pha nối với mạch RLC nối tiếp .6 Máy phát điện xoay chiều pha: 13 Nguyên tắc hoạt động động không đồng 20 Các cách tạo từ trường quay 20 C BÀI TẬP TỰ LUYỆN 25 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Nguyên tắc hoạt động động không đồng a Từ trường quay Sự đồng Khi nam châm quay quanh trục, từ trường nam châm gây có đường sức từ quy khơng gian Đó từ trường quay Nếu đặt hai cực nam châm hình chữ u kim nam châm (Hình 1) quay nam châm chữ U kim nam châm quay theo với tốc độ góc Ta nói kim nam châm quay đồng với từ trường b Sự quay không đồng thay kim nam châm khung dây dẫn kín Khung quay quanh trục xx ’ trùng với trục quay nam châm (Hình 2) Nếu quay nam châm ta thấy khung dây quay theo chiều, đến lúc khung dây quay với tốc độ góc nhỏ tốc độ góc nam châm Do khung dây từ trường quay với tốc độ góc khác nhau, nên ta nói chúng quay khơng đồng với Sự quay khơng đơng thí nghiệm giải thích sau Từ trường quay làm từ thông qua khung dây biến thiên, khung dây xuất điện cảm ứng Cũng từ trường quay tác dụng lên dòng điện trong Theo định luật Len−xơ, khung dây quy theo chiều quay từ trường để làm giảm tốc độ biến thiên từ thong quay khung Tốc độ góc khung dây ln nhỏ tốc độ góc từ trường Thật vậy, tốc độ góc khung dây tăng đến giá trị tốc độ góc từ trường từ thơng qua khung khơng biến thiên nữa, dịng điện cảm ứng khơng cịn, momen lực từ 0, momen cản làm khung quay chậm lại Lúc lại có dịng cảm ứng có momen lực từ Mơmen có tồn có chuyến động tương đối nam châm khung dây, thay đổi có giá trị momen cản thỉ khung dây quay với tốc độ góc nhỏ tốc độ góc từ trường Như vậy, nhờ có tượng cảm ứng điện từ tác dụng từ trường quay mà khung dây quay sinh công học Động hoạt động dựa theo nguyên tắc nói gọi động không đồng (động cảm ứng) Các cách tạo từ trường quay + Bằng nam châm quay + Bằng dòng điện pha + Bằng dịng điện ba pha B BÀI TỐN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Pi P P Công suât tiêu thụ điện: P = t = UI cos ϕ H Hiệu suất động cơ: H = Pi A = Pt = t = tUI cos ϕ H Sau thời gian t, điện tiêu thụ lượng có ích: Ai = Pi t Đổi đơn vị: 1( kWh ) = 103 W.36000s = 36.105 ( J ) ;1 ( J ) = 1( kWh ) 36.105 Ví dụ 1: Một động điện xoay chiều sản công suất học 8,5 KW có hiệu suất 85% Điện tiêu thụ công học động hoạt động A 2.61.107 (J) 3,06.107 (J) B 3,06.107 (J) 3,6.107 (J) C 3,06.107 (J) 2.61.107 (J) D 3,6.107 (J) 3,06.107 (J) Hướng dẫn A i = PC0 t = 8,5.103.3600 = 3, 06.107 ( J ) ⇒ Chọn D PCo 8, 5.103 t= 3600 = 3, 6.10 ( J ) A = Pt = H 0,85 Ví dụ 2: Một động điện xoay chiều sản công suất học 10 kW có hiệu suất 80% mắc vào mạch xoay chiều Xác định điện áp hiệu dụng hai đầu động biết dịng điện có giá trị hiệu dụng 100 (A) trễ pha so với điện áp hai đầu động π /3 A 331 V B 250 V C 500 V D 565 V Hướng dẫn P Pi P = i = UI cos ϕ ⇒ U = = 250 ( V ) ⇒ Chọn B H HI cos ϕ Ví dụ 3: Một động điện xoay chiều sản công suất học 8,5 kW có hiệu suất 88% Xác định điện áp hiệu dụng hai đầu động biết dịng điện có giá trị hiệu dụng 50 (A) trễ pha so với điện áp hai đầu động π/12 A 331 V B 200 V C 231 V D 565 V Hướng dẫn P Pi 8,5.103 P = i = UI cos ϕ ⇒ U = = = 200 ( V ) ⇒ Chọn B H HI cos ϕ 0,88.50 cos π 12 Chú ý: Công suất tiêu thụ động gồm hai phần: công suất học cơng suất hao phí tỏa nhiệt Động pha: UI cos ϕ = Pi + I r Ví dụ 4: Một động điện xoay chiều có điện trở dây 32Ω, mạch điện có điện áp hiệu dụng 200 V sản công suất học 43 W Biết hệ số công suất động 0,9 công suất hao phi nhỏ công suất học Cường độ dòng hiệu dụng chạy qua động A 0,25 A B 5,375 A C 0,225 A D 17,3 A Hướng dẫn UI cos ϕ = Pi + I r ⇒ 200.I.0,9 = 43 + I 32 Phương trình có nghiệm: I1 = 5,357 I = 0, 25A ta chọn nghiệm I = 0, 25A với nghiệm thứ cơng suất hao phí lớn cơng suất có ích! 2 I = 5,375(A) ⇒ Php = I R = 5.357 32 = 924,5W > 43 ( W ) ⇒ Chọn A Ví dụ 5: (ĐH−2010) Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V sinh cơng suất học 170 W Biết động có hệ số công suất 0,85 công suất toả nhiệt dây quấn động 17 W Bỏ qua hao phí khác, cường độ dịng điện cực đại qua động A A B 1A C 2A D A Hướng dẫn UI cos ϕ = Pi + Php ⇒ 220.I.0,85 = 170 + 17 ⇒ I = 1A ⇒ I = I = 2A ⇒ Chọn A Ví dụ 6: Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường cường độ dịng điện hiệu dụng qua động 10 A công suất tiêu thụ điện 10 kW Động cung cấp lượng cho bên s 18 kJ Tính tổng điện trở cuộn dây động A 100 Ω B 10 Ω C 90 Ω D Ω Hướng dẫn A 18.103 P = Pi = I2 r ⇒ P = i + I r ⇒ 10 = + 10 r ⇒ r = 10 ( Ω ) ⇒ Chọn B t Chú ý: Nếu đoạn mạch xoay chiều AB gồm mạch RLC nối tiếp với động điện pha biểu thức điện áp RLC, động là: Z − ZC tan ϕRLC = L u RLC = U RLC cos ( ωt + ϕRLC ) R i = I cos ωt ⇒ đó: u = U cos ω t + ϕ ( ) P = UI cos ϕ = Pi dong co H Điện áp hai đầu đoạn mạch tơng hợp hai dao động điều hịa: u AB = u RLC + u dong co = U AB cos ( ωt + ϕAB ) , đó: U 2AB = U 2RLC + 2U RLC U cos ( ϕ − ϕRLC ) ; tan ϕAB = U RLC sin ϕRLC + U sin ϕ U RLC cos ϕRLC + U cos ϕ Ví dụ 7: Mắc nối tiếp động với cuộn dây mắc chúng vào mạch xoay chiều Biết điện áp hai đầu động có giá trị hiệu dụng 331 (V) sớm pha so với dòng điện π/6 Điện áp hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng 125 (V) sớm pha so với dòng điện π / Xác định điện áp hiệu dụng mạng điện A 331 V B 344,9 V C 230,9 V D 444 V Hướng dẫn U 2AB = U RL + U + 2U RL U cos ( ϕ − ϕ RL ) π ⇒ U AB ≈ 44 ( V ) ⇒ Chọn D Ví dụ 8: Một động điện xoay chiều sản công suất học 8,5 kW có hiệu suất 85% Mắc động với cuộn dây mắc chúng vào mạch xoay chiều Biết dịng điện có giá trị hiệu dụng 50 (A) trễ pha so với điện áp hai đầu động π/6 Điện áp hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng 125 (V) sớm pha so với dòng điện π /3 Xác định điện áp hiệu dụng mạng điện A 331 V B 345 V C 23IV D 565 V P π 10.10 P = UI cos ϕ = i ⇒ U.50 cos = ⇒ U ≈ 231 ( V ) H 0,85 U 2AB = 3312 + 1252 + 2.331.125.cos U 2AB = U 2RL + U + 2U RL U cos ( ϕ − ϕ RL ) π ⇒ U AB ≈ 345 ( V ) ⇒ Chọn B Ví dụ 9: Một động điện xoay chiều sản công suất học 7,5 kW có hiệu suất 80% Mắc động nối tiếp với cuộn cảm mắc chúng vào mạng điện xoay chiều Giá trị hiệu điện hiệu dụng hai đầu động U M biết dòng điện qua động có cường độ hiệu dụng I = 40 A trễ pha với U M góc 30° Hiệu điện hai đầu cuộn cảm 125 V sớm pha so với dòng điện 60° Hiệu điện hiệu dụng mạng điện độ lệch pha so với dịng điện A 384 V 40° B 834 V 45° C 384 V 39° D 184 V 39° Hướng dẫn U 2AB = 2312 + 1252 + 2.231.125.cos P= Pco 9375 = 9375 ( W ) ⇒ U1I cos ϕ1 ⇒ U1 = ≈ 270, ( V ) H 40.cos 300 U = U12 + U 22 + 2U1 U cos ( ϕ − ϕ1 ) = 270, + 1252 + 2.270, 6.125.cos 30 ⇒ U ≈ 384 ( V ) tan ϕ = U1 sin ϕ + U sin ϕ ⇒ ϕ = 39 ⇒ Chọn C U1 cos ϕ1 + U cos ϕ2 Chú ý: Nếu đoạn mạch xoay chiều AB gồm mạch R nối tiếp với động điện pha biểu thức điện áp R, động là: u R = U R cos ωt P i = I cos ωt ⇒ P = UI cos ϕ = i H u dong co = U cos ( ωt + ϕ ) Điện áp hai đầu đoạn mạch tổng hợp dao động điều hòa: u AB = u R + u dong co = U AB cos ( ωt + ϕAB ) , đó: U 2AB = U 2R + U + 2U R U cos ϕ; tan ϕAB = U R sin + U sin ϕ U R cos + U cos ϕ Ví dụ 10: (ĐH−2010) Trong học thực hành, học sinh mắc nối tiếp quạt điện xoay chiều với điện trở R mắc hai đầu đoạn mạch vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380 V Biết quạt có giá trị định mức: 220 V − 88 W hoạt động cơng suất định mức độ lệch pha điện áp hai đầu quạt cường độ dòng điện qua ϕ , với cosφ = 0,8 Để quạt điện chạy công suất định mức R A 180Ω B 354 Ω C 361 Ω D 267 Ω Hướng dẫn P = UI cos ϕ ⇒ 88 = 220.I.0,8 ⇒ I = 0,5 ( A ) Cách 1: U AB = U R2 + 2U R U cos ϕ Cách 2: ur ur ur U AB = U R + U ⇒ U 'AB = U R2 + U + 2U R U cos ϕ UR = 361( Ω ) ⇒ Chọn C I Ví dụ 11: Trong học thực hành, học sinh mắc nối tiếp quạt điện xoay chiều với điện trở R = 352 Ω mắc hai đầu đoạn mạch vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380 V Biết quạt điện hoạt động chế độ định mức với điện áp định mức đặt vào quạt 220 V độ lệch pha điện áp hai đầu quạt cường độ dịng điện qua φ với cos φ = 0,8 Hãy xác định công suất định mức quạt điện A 90 W B 266 W C 80 W.D 160 W Hướng dẫn ⇒ 3802 = U 2R + 2202 + 2U R 220.0,8 ⇒ U R = 180,337 ⇒ R = ur ur ur U AB = U R + U ⇒ U 'AB = U R2 + U + 2U R U cos ϕ UR = 0,512 ( A ) ⇒ Chọn C I Ví dụ 12: Cho mạch điện xoay chiều gồm bóng đèn dây tóc mắc nối tiếp với động xoay chiều pha Biết giá trị định mức đèn 120 V − 240 W, điện áp định mức động 220 V Khi đặt vào đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 331 V đèn động đêu hoạt động công suất định mức Công suất định mức động A 389,675 W B 305,025 W C 543,445 W D 485,888 W Hướng dẫn P 240 I= R = = 2( A) U R 120 ur ur ur U AB = U + U R ⇒ U AB = U + U 2R + 2UU R cos ϕ ⇒ 3312 = 220 + 120 + 2.220.cos ϕ ⇒ 380 = U R2 + 2202 + 2U R 220.0,8 ⇒ U R = 180,34 ( V ) ⇒ I = 1417 1417 ⇒ P = UI cos ϕ = 220.2 = 389, 675 ( W ) ⇒ Chọn A 1600 1600 Ví dụ 13: Trong thực hành học sinh muốn quạt điện loại 110 V − 100 W hoạt động bình thường điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt biến ⇒ cos ϕ = trở Ban đầu học sinh đế biến trở có giá trị 100 Ω đo thấy cường độ hiệu dụng mạch 0,5 A công suất quạt điện đạt 80% Tính hệ số cơng suất tồn mạch, hệ số công suất quạt điện áp hiệu dụng quạt lúc Muốn quạt hoạt động bình thường phải điều chỉnh biến trở nào? Biết điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha dòng điện mạch Hướng dẫn * Lúc đầu, động hoạt động định mức: 80 P '= 100 160 100 → U1 = P ' = U1I1 cos ϕ I1` = 0,5 cos ϕ U = I R = 50 ( V ) R1 1 ur ur ur Từ U AB = U R + U ⇒ U 2AB = U 2R1 + U12 + 2U R1U1 cos ϕ ⇒ cos ϕ = 0,9253 P = UI cos ϕ ⇒ I = 0,9825 * Khi động hoạt động bình thường: U R = IR = 0,9825R ur ur ur 2 cos ϕ= 0,9253;U =100 → R = 116 ( Ω ) Từ U AB = U R + U ⇒ U AB = U R + U + 2U R U cos ϕ U R = 0,9825R ;U AB = 220 Để quạt hoạt động bình thường R tăng 116 – 100 = 16 Ω Quy trình giải nhanh: Bước 1: Khi động chưa hoạt động bình thường: + Công suất tiêu thụ = a% công suất định mức: a#P U1I1 cos ϕ ⇒ U1 = a% P I1 cos ϕ + U 2AB = U R1 + U12 + 2U R1 U1 cos ϕ ⇒ cos ϕ = ? Bước 2: Khi động hoạt động bình thường: P ⇒ U R = IR + Từ P = UI cos ϕ ⇒ I = U cos ϕ 2 + Từ U AB = U R + U + 2U R U cos ϕ ⇒ R = ? Ví dụ 14: Trong học thực hành học sinh muốn quạt điện loại 180 V – 120 W hoạt động bình thường điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt biến trở Ban đầu học sinh để biến trở có giá trị 70 Ω đo thấy cường độ hiệu dụng mạch 0,75A công suất quạt điện đạt 92,8% Muốn quạt hoạt động bình thường phải điều chỉnh biến trở nào? A Giảm 20 Ω B Tăng thêm 12 Ω C Giảm 12 Ω D Tăng thêm 20 Ω Hướng dẫn * Động hoạt động định mức: 92,8 P '= 120 100 P ' = U I cos ϕ → 1 I1 = 0,75 148, 48 ⇒ U1 = cos ϕ U = I R = 52,5 ( V ) R1 1 ur ur ur U AB = U R + U ⇒ U 2AB = U 2R1 + U12 + 2U R1U1 cos ϕ ⇒ cos ϕ = 0,8565 P = UI cos ϕ ⇒ I = 0, 7784 * Khi động hoạt động bình thường: U R = IR = 0, 7784R ur ur ur 2 cos ϕ= 0,8565;U =180 → R = 58 ( Ω ) Từ U AB = U R + U ⇒ U AB = U R + U + 2U R U cos ϕ U R = 0,7784R ;U AB = 220 Để quạt hoạt động bình thường R tăng 70 – 58 = 12 Ω Chú ý: Nếu biết điện trở động tính hiệu suất động sau: P P = UI cos ϕ ⇒ I = U cos ϕ Động 1pha: H = Pi = P − I r P P Ví dụ 15: Một động điện xoay chiều có cơng suất tiêu thụ 473 W, điện trở 7,568 W hệ sổ cơng suất 0,86 Mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V động hoạt động bình thường Hiệu suất động A 86% B 90% C 87% D 77% Hướng dẫn P 473 P = UI cos ϕ ⇒ I = = = 2,5 ( A ) U cos ϕ 220.0,86 Pco P − I r 2, 52.7.568 = = 1− = 0,9 = 90% ⇒ Chọn B P P 476 Ví dụ 16: (ĐH − 2012) Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V, cường độ dòng điện hiệu dụng 0,5 A hệ số công suất động 0,8 Biết công suất hao phí động 11 W Hiệu suất động (tỉ số cơng suất hữu ích cơng suất tiêu thụ tồn phần) A 80% B 90% C 92,5% D 87,5 % Hướng dẫn UI cos ϕ − Php P 11 H = co = = 1− = 0,875 = 87,5% ⇒ Chọn D P UI cos ϕ 220.0,5.0,8 H= C BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài 1: Một động điện xoay chiều sản cơng suất học 16 KW có hiệu suất 80% Xác định điện tiêu thụ động hoạt động A 16 (MJ) B 72 (MJ) C 80 (MJ) D 20 (MJ) Bài 2: Một động điện xoay chiều sản công suất cư học 10 kW có hiệu suất 80% Xác định điện tiêu thụ động hoạt động A 6.107 (J) B 9.107 (J) C 8.107 (J) D 3,6.107 (J) Bài 3: Một động điện xoay chiều tiêu thụ công suất 1,5 kW có hiệu suất 80% Tính cơng học động sinh 30 phút A 2,70 MJ B 5,40MJ C 4,32MJ D 2,16 MJ Bài 4: Từ trường quay động không đồng ba pha có vận tốc quay 3000 vịng/phút Trong giây từ trường quay vòng A 60 vòng /giây B 40 vòng /giây C 50 vòng /giây D 75 vòng /giây Bài 5: Một động điện xoay chiều tiêu thụ cơng suất kW có hiệu suất 80% Cơng học hữu ích dịng điện sinh 1h A 1,6 MJ B 4366MJ C 5,76MJ D 1,6 kJ Bài 6: Một động điện xoay chiều pha máy giặt tiêu thụ điện công suất 440 (W) với hệ số công suất 0,8 điện áp hiệu dụng lưới điện 220 (V) Cường độ hiệu dụng dòng điện chạy qua động A 2,5 A B A C 6A D 1,8 A Bài 7: Một động diện xoay chiều làm việc sau 0,75 (h) tiêu tốn lượng điện 127,5 (Wh) Biết điện áp hiệu dụng lưới điện 220 (V) dòng hiệu dụng chạy qua dộng 0,9 (A) Hệ số công suất động là A 0,85 B 0,66 C 0,86 D 0,76 Bài 8: Một động điện xoay chiều sản công suất học 8,5 kW có hiệu suất 85% Xác định điện áp hiệu dụng hai đầu động biết dịng điện có giá trị hiệu dụng 50 (A) trễ pha so với điện áp hai đầu động π/6 A 331 V B 250 V C 231 V D 565 V Bài 9: (ĐH − 2014) Một động điện tiêu thụ công suất điện 110 W, sinh công suất học 88 W Tỉ số công suất học với cơng suất hao phí động A B C D Bài 10: Một động điện xoay chiều có cơng suất tiêu thụ 600 W, điện trở Ω hệ số cơng suất 0,8 Mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 120 V động hoạt động bình thường Hiệu suất động A 100% B 97% C 77% D 87% Bài 11: Một động điện xoay chiều có cơng suất tiêu thụ 600 W, điện trở r hệ số công suất 0,8 Mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 120 V động hoạt động bình thưởng Hiệu suất động 90% Tính r A 2,526 Ω B 1,6 Ω C 1,536 Ω D.1,256 Ω Bài 12: Quay nam châm vĩnh cửu hình chữ u với tốc độ góc ω khơng đổi, khung dây đặt nhánh nam châm quay với tốc độ góc ω0 Chọn phương án A ω0 = 2ω B ω0 > ω C ω0 < ω D ω0 < 2ω Bài 13: Một động điện xoay chiều có điện trở dây 20Ω, mạch điện có điện áp hiệu dụng 220 V sản công suất học 178 W Biết hệ số công suất động 0,9 công suất hao phí nhỏ cơng suất học Cường độ dòng hiệu dụng chạy qua động A 0,25 A B 5,375 A C A D 17,3A Bài 14: Một động điện xoay chiều có điện trở dây 30Ω, mạch điện có điện áp hiệu dụng 220 V sản cơng suất học 139,2 W Biêt hệ số công suất củaa động 0,9 cơng suất hao phí nhỏ cơng suất học Cường độ dịng hiệu dụng chạy qua dộng A 0,25 A B 5,8 A C A D 0,8 A Bài 15: Một động điện xoay chiều có điện trở dây 30Ω, mạch điện có điện áp hiệu dụng 200 V sản cơng suất học 82,5 W Biết hệ số công suất động 0,9 cơng suất hao phí nhỏ cơng suất học Cường độ dòng hiệu dụng chạy qua động A 1,1 A B 1,8 A C 5,5 A D 0,5 A Bài 16: Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 200 V sinh cơng suất 320 W Biết điện trở dây quấn động 20 Ω hệ số công suất động 0,89 Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy động A 4,4A B 1,8A C 5,5A D 0,5A Bài 17: Đặt điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng U = 100V vào hai đầu động điện xoay chiều thỉ công suất học động 160 W Động có điện trở R = W hệ số công suất 0,88 Biết hiệu suất động khơng nhỏ 50% Cường độ dịng điện hiệu dụng qua động A 2A B 20A C 2,5 A D 4,5A Bài 18: Mắc nối tiếp động với cuộn dây mắc chúng vào mạch xoay chiều Biết điện áp hai đầu động có giá trị hiệu dụng U sớm pha so với dòng điện π/12 Điện áp hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng 2U sớm pha so với dòng điện 5π/12 Điện áp hiệu dụng mạng điện A U B U C U D U Bài 19: Mắc nối tiếp động với cuộn dây mắc chúng vào mạch xoay chiều Biết điện áp hai đầu động có giá trị hiệu dụng U sớm pha so với dòng điện π/12 Điện áp hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng U sớm pha so với dòng điện π/3 Điện áp hiệu dụng mạng điện A U B U C U D U Bài 20: Mắc nối tiếp động với cuộn dây mắc chúng vào mạch xoay chiều Biết điện áp hai đầu động có giá trị hiệu dụng 100 (V) sớm pha so với dòng điện π/12 Điện áp hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng 100 (V) sớm pha so với dòng điện π/3 Xác định điện áp hiệu dụng mạng điện A 200V B 100 V C 100 V D 200 V Bài 21: Một động điện xoay chiều sản công suất học 7,5 kW có hiệu suất 80% Mắc động với cuộn dây mắc chúng vào mạch xoay chiều Biết dịng điện có giá trị hiệu dụng 40 (A) trễ pha so với điện áp hai đầu động 30° Điện áp hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng 125 (V) sớm pha so với dòng điện 60° Xác định điện áp hiệu dụng mạng điện A 324 V B 834 V C 384 V D 438 V Bài 22: Mắc nối tiếp quạt điện xoay chiều với điện trở R mắc hai đầu đoạn mạch vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380 V Biết quạt có giá trị định mức: 220 V − 187 W hoạt động cơng suất định mức độ lệch pha điện áp hai đầu quạt cường độ dòng điện qua φ, với cosφ = 0,85 Để quạt điện chạy cơng suất đinh mức R A 180 Ω B 354 Ω C 361 Ω D 175 Ω Bài 23: Mắc nối tiếp quạt điện xoay chiều với điện trở R mắc hai đầu đoạn mạch vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380 V Biết quạt có giá trị định mức: 220 V − 180 W hoạt động công suất định mức độ lệch pha điện áp hai đầu quạt cường độ dịng điện qua φ, với cosφ = 0,9 Để quạt điện chạy cơng suất định mức R A 180Ω B 354Ω C 186,7Ω D 175 Ω Bài 24: Một động điện xoay chiều có ghi 220 V − 176 W cosφ = 0,8 mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 380 V Để động hoạt động bình thưởng, phải mắc nối tiếp động với điện trở có giá trị A 220Ω B 300Ω C 180Ω D 176 Ω Bài 25: Trong học thực hành, học sinh mắc nối tiếp quạt điện xoay chiều với điện trở R = 180 Ω mắc hai đầu đoạn mạch vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380 V Khi quạt điện hoạt động điện áp hai đầu có giá trị hiệu dụng 220 V lệch pha với dịng điện qua φ, với cosφ = 0,80303 Hãy xác định công suất định mức quạt điện A 90 W B 177 W C 80 W D 160 W Bài 26: Cho mạch điện xoay chiều gồm bóng đèn dây tóc măc nối tiếp với động xoay chiều ph A Biết giá trị định mức đèn 120 V − 330 W, điện áp định mức động 220 V Khi đặt vào đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 332 V đèn động hoạt động công suất định mức Công suất định mức động A 583,0 W B 605,0 W C 543,4 W D 485,8 W 1.B 2.B 3.C 4.D 5.B 6.A 7.C 8.A 9.B 10.B 11.A 12.B 13.B 14.D 15.B 16.C 17.B 18.D 19.D 20.A 21.D 22.B 23.C 24.C 25.A 26.A 27.B 28.B 29.C 30.D 31.B 32.A 33.A 34.D 35.D 36.C 37.A 38.D 39.C 40.C 41.D 42.B 43.B 44.A 45.B 46.D 47.A 48.B 49.A 50.C 51.C 52.C 53.C 54.A 55.C 56.C 57.A 58.A 59.A 60.B HẾT - ... số dòng điện máy phát ra: f = np Máy phát điện xoay chiều ba pha a Dòng điện xoay chiều ba pha Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống ba dòng điện xoay chiều gây ba suất điện động xoay chiều có... 50.C 60 .B HẾT - CHỦ ĐỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA MỤC LỤC Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều 2 Máy phát điện xoay chiều pha .2 Máy phát điện xoay. .. Máy phát điện xoay chiều ba pha Máy phát điện xoay chiều pha Máy phát điện xoay chiều pha nối với mạch RLC nối tiếp .6 Máy phát điện xoay chiều pha:
Ngày đăng: 16/05/2021, 22:28
Xem thêm:
