CHƢƠNG 4 : MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN1 PHA
1. KHÁI NIỆM VỀ DÕNG HÌNH SIN
1.1. Định nghĩa
Dòng điện xoay chiều: Là dịng điện có chiều và độ lớn biến thiên theo thời gian, thơng thƣờng chúng biến đổi theo quy luật tuần hồn.
Dịng điện xoay chiều hình sin là dịng điện có chiều và độ lớn biến thiên theo quy luật hình sin theo thời gian.
43
Hình 4.1: dịng điện xoay chiều hình sin 1 pha
Chú ý: Nếu khơng giải thích gì thêm thì khi nói đến dịng điện xoay chiều thì đƣợc hiểu là dịng điện xoay chiều hình sin.
Tín hiệu điều hịa: Tín hiệu tuần hồn:
f(t) = f(t + nT), n = ± 1, ±2, ... T = const = penial
0 2
t T f(t)
Hình 4.2: Tín hiệu tuần hồn dạng sin.
Tín hiệu tuần hồn chia làm hai loại: Tín hiệu tuần hồn dạng sin và Tín hiệu tuần hồn dạng khơng sin
Tín hiệu điều hòa dạng sin gọi là tín hiệu điều hịa, trong ngành điện cịn gọi là tín hiệu xoay chiều. Tín hiệu xoay chiều có phƣơng trình tốn nhƣ sau: Fm t T f(t) -Fm φ ω
44
f(t) = Fm.cos(ωt + φ) = Fm.cos(2πf.t + φ)
Với: ω = 2πf là tần số góc (đơn vị là rad/s)
T
f 1 là tần số (đơn vị là Hz) φ là pha ban đầu
Fm: biên độ của tín hiệu AC, cịn gọi là giá trị đỉnh (Vpeak)
Để quan sát tín hiệu xoay chiều ta dùng dao động ký để quan sát, ngƣời ta đƣa tín hiệu vào ngõ vào của dao động ký thông qua các que đo (probe). Điều chỉnh các nút Time/div và volt/div ta nhận đƣợc tín hiệu giới hạn bên trong dao động ký và cũng đọc đƣợc biên độ, tần số của nó.
1.2. Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin
Sức điện động xoay chiều hình sin đƣợc tạo ra do máy phát điện xoay chiều một pha hoặc ba pha.
Nguyên tắc cấu tạo của máy phát xoay chiều một pha:
Hình 4.4 Nguyên tắc cấu tạo của máy phát xoay chiều
Hệ thống cực từ, phần cảm đặt đứng yên (Stator)
Hệ thống dây quấn, phần ứng đƣợc quấn trên lõi thép (rotor) chuyển động cắt qua từ trƣờng của phần cảm, thƣờng là nam châm.
45
Hình 4.5 Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều
Giả sử tại thời điểm t, khung dây ở vị trí lệch so với OO‟ một góc . Cƣờng độ từ cảm có giá trị:
B = Bm.sin
Khi rotor quay với vận tốc (rad/s), = t thì sức điện động cảm ứng sinh ra trong cuộn dây là:
e = 2Blv.sin; một vịng dây có hai thanh dẫn. = 2Blv.sint.
Nếu khung dây có nhiều vịng dây thì: e = 2BlvW.sint = EmSint
Với: Em là biên độ sức điện động.
Thông thƣờng tốc độ quay đƣợc tính ra n (v/p), nên nếu máy phát có một đơi cực thì khi rotor quay đƣợc một vịng ( = 2), lúc đó sức điện động thực hiện đƣợc một chu kỳ. Nếu máy phát có p đơi cực thì khi rotor quay hết một vòng sẽ thực hiện đƣợc p chu kỳ của sức điện động. Nếu rotor quay đƣợc n vịng thì sđđ thực hiện đƣợc p.n chu kỳ và tần số của suất điện động là f:
60 .n
p f . ; (Hz).
Biểu diễn suất điện động hình sin bằng đồ thị:
N
S O
=t
46
Hình 4.6 Đồ thị suất điện động hình sin
Phƣơng trình suất điện động: e = EmSint.