CHƯƠNG 4 : MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN1 PHA
1. KHÁI NIỆM VỀ DỊNG HÌNH SIN
1.1. Định nghĩa
Dịng điện xoay chiều: Là dịng điện có chiều và độ lớn biến thiên theo thời gian, thông thường chúng biến đổi theo quy luật tuần hoàn.
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 được 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 hịa dạng sin gọi là tín hiệu điều hịa, trong ngành điện cịn gọi là tín hiệu xoay chiều. Tín hiệu xoay chiều có phương trình tốn như 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, người ta đưa tín hiệu vào ngõ vào của dao động ký thơng qua các que đo (probe). Điều chỉnh các nút Time/div và volt/div ta nhận được tín hiệu giới hạn bên trong dao động ký và cũng đọc được 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 được 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 được quấn trên lõi thép (rotor) chuyển động cắt qua từ trường của phần cảm, thường 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 .
Cường 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 thường tốc độ quay được tính ra n (v/p), nên nếu máy phát có một đơi cực thì khi rotor quay được một vịng ( = 2), lúc đó sức điện động thực hiện được một chu kỳ. Nếu máy phát có p đơi cực thì khi rotor quay hết một vịng sẽ thực hiện được p chu kỳ của sức điện động. Nếu rotor quay được n vịng thì sđđ thực hiện được 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
Phương trình suất điện động: e = EmSint.