Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông qua một vòng dây biến thiên điều hòa, trong vòng dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều. 1. Máy phát điện xoay chiều một pha * Khái niệm: là máy tạo ra một suất điện động xoay chiều hình sin. * Cấu tạo Máy phát điện xoay chiều 1 pha (còn gọi là máy dao điện) gồm 2 phần chính:  + Phần cảm: Là nam châm dùng để tạo ra từ trường. Nam châm của phần cảm có thể là nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện. + Phần ứng: Là khung dây dẫn dùng để tạo ra dòng điện. Một trong hai phần cảm và phần ứng đứng yên, phần còn lại quay, bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận quay gọi là rôto. Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số \(f = np\) trong đó: n (vòng/s), p: số cặp cực. Nếu N (vòng/phút) thì tần số \(f = \dfrac{{Np}}{{60}}\) 2. Máy phát điện xoay chiều ba pha * Khái niệm: Là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau \(2 \pi\)/3. *Cấu tạo: + Stato: là 3 cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đường tròn lệch nhau một góc 1200 + Roto: là một nam châm có thể quay quanh một trục cố định với tốc độ quay không đổi là \(\omega \) Khi đó trên 3 cuộn dây xuất hiện 3 dòng điện xoay chiều có cùng tần số góc \(\omega \), cùng biên độ nhưng lệch pha nhau góc 1200, dòng điện sinh ra từ máy phát điện xoay chiều ba pha gọi là dòng ba pha. Cấu tạo bên trong của máy phát điện xoay chiều 3 pha: Mắc hình sao: \({U_d} = \sqrt 3 {U_p},{I_d} = {I_p}\) Mắc hình tam giác: \({U_d} = {U_p},{I_d} = \sqrt 3 {I_p}\) Công suất của dòng điện 3 pha: \(P = 3{U_p}{I_p}{\rm{cos}}\varphi {\rm{ }}\) * Ưu điểm của dòng điện 3 pha: + Truyền tải điện năng bằng dòng 3 pha tiết kiệm được nhiều dây dẫn. + Máy phát điện 3 pha có cấu tạo đơn giản, dòng 3 pha được sử dụng rộng rãi cho các động cơ chạy điện 3 pha được sử dụng ở hầu hết các nhà máy sản xuất, xí nghiệp. Video mô phỏng về máy phát điện - động cơ điện Sơ đồ tư duy về máy phát điện xoay chiều - Vật lí 12 Sơ đồ mạch điện 3 phaNếu các dây quấn AX, BY, CZ của nguồn điện nối riêng rẽ với các tải có tổng trở ZA , ZB , ZC ta có mạch ba pha gồm ba mạch một pha không liên hệ. Mỗi mạch điện gọi là một pha của mạch điện ba pha. Mạch 3 pha gồm 3 mạch điện 1 pha riêng lẻ Sơ đồ mạch điện 3 pha hình saoTrong cách nối điện 3 pha hình sao, 3 điểm cuối X, Y, Z nối với nhau tạo thành dây trung tính O Sơ đồ mạch điện hình sao: Sơ đồ mạch điện hình tam giácĐể nối sơ đồ mạch điện hình tam giác, điểm đầu pha này nối với cuối pha kia, A nối với Z, B nối với Y, C nối với X Sơ đồ mạch điện hình tam giác: Mời bạn cùng Top lời giải tìm hiểu thêm những thông tin xoay quanh mạch điện 3 pha nhé ! 1. Điện 3 pha xoay chiều là gì? 1.1. Khái niệm điện xoay chiều 3 pha Điện xoay chiều 3 pha là dòng điện xoay chiềuđược tạo ra bằng máy phát điện xoay chiều 3 pha dựa vàonguyên lý biến thiên của từ trườngtrong cuộn dây. Do trong quá trình sử dụng 1 cuộn dây thì gây lãng phí dung tích hữu dụng của nguồn phát, sử dụng 2 cuộn dây thì tạo ra điểm chết gây khó khởi động nguồn phát, chính vì vậy mà điện áp 3 pha ra đời. Hệ thốngđiện 3 phagồm có 3 dây nóng và 1 dây lạnh. Có 2cách nối điện 3 phađó lànối hình saovànối hình tam giác. Đường điện 3 pha tương tự như 3 đường điện 1 pha chạy song song, chung 1 dây trung tính. Điện năng sử dụng trong công nghiệp dưới dạng dòng điện sin ba pha vì những lý do sau: - Động cơ điện ba phacó cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ một pha - Truyền tảiđiện năngbằngmạch điện ba phatiết kiệm được dây dẫn hơn việc truyền tải điện năng bằng dòng điện một pha. - Mạch điện ba phabao gồm nguồnđiện ba pha, đường dây truyền tải và cácphụ tải ba pha. 1.2. Cách tạo ra nguồn điện 3 pha Để tạo ra nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha có cấu tạo gồm: + ROTOlà 1nam châm điệnđược nuôi dưỡng bằng các dao động 1 chiều chúng có thể xoay quanh trục cố định. Việc xoay quanh trục như vậy nhằm tạo ra được một lượng từ trường biến thiên phù hợp. + STATObao gồm 3 cuộn dây có thiết kế giống hệt nhau từ kích thước cho đến số vòng. Chúng được bố trí ngay trên vòng tròn lệch với nhau 1 góc khoảng chừng 120 độ. - Ngoài ra máy phátđiện 3 chiềucòn có bộ chỉnh lưu, bạc lót, giá đỡ, bộ điều chỉnh điện. Kết hợp với cánh quạt, puli và các nắp đậy. - Phần tĩnh (Stato) gồm có lõi thép xẻ rãnh, trong các rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc 120otrong không gian. Mỗi dây quấn được gọi là một pha. Dây quấn AX gọi là pha A, dây quấn BY gọi là pha B, dây quấn CZ gọi là pha C. - Phần quay (Rôto) lànam châm điện N-S Cấu tạo của máy phát điện 3 pha 2. Nguyên lý làm việc máy phát điện 3 pha + Khi quay rôto, từ trường sẽ lần lượt quét các dây cuốnstato, và cảm ứng vào trong dây cuốn stato cácsuấtđiện độngsin cùng biên độ, tần số và lệch nhau một góc 120o .Khi nam châm bắt đầu quay trong cuộn dây, thì điện áp sẽ sinh ra ở giữa 2 đầu cuộn dây.Điện ápnày đồng thời sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều. + Mối liên hệ giữadòng điệnđược sinh ra trong cuộn dây và vị trí của các nam châm được chỉ ra trong hình vẽ. Dòng điện lớn nhất sẽ được sinh ra khi 2 cực N và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất. Tuy nhiên, chiều dòng điện ở mỗi nửa vòng quay, của nam châm lại ngược nhau. + Mạch điện ba phagồm nguồn, tải và đường dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đối xứng. Nếu không thoả mãn điều kiện đã nêu gọi là mạch ba pha không đối xứng + Mạch ba pha không liên hệ ít dùng, vì cần tới 6 dây dẫn không kinh tế. + Trong thực tế các pha của nguồn được nối liền với nhau, các pha của tải cũng được nối với nhau và có đường dây ba pha nối giữa nguồn với tải,dẫn điệnnăng từ nguồnđiệnđến tải. Sơ đồ hình Sin nguyên lý hoạt động của điện 3 pha+ Dòng điệnchạy trên đường dây pha từ nguồn đến tải gọi làdòng điệndây Id, điện áp giữa các đường dây pha ấy gọi là điện áp dây Ud. + Thông thường dùng 2 cách nối:Nối hình sao (Y)vàNối hình tam giác (D)
MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA
1.Nguồn điện ba pha. - Cấu tạo máy phát điện ba pha: + Stato: 3 cuộn dây AX, BY, CZ giống nhau đặt lệch 1200. AX: Pha A. BY: Pha B. CZ: Pha C. A, B, C: Điểm đầu pha. X, Y, Z: Điểm cuối pha. + Roto: Nam châm điện. - Nguyên lí làm việc: Khi NS quay đều, trong giây cuốn mỗi pha xuất hiện sđđ xoay chiều một pha. Vì 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch 1200 nên sđđ các pha bằng nhau và lệch pha nhau một góc 2bi/32. Tải ba pha. + ZA: Tổng trở pha A + ZB: Tổng trở pha B + ZC: Tổng trở pha CII. Cách nối nguồn điện và tải ba pha. - Thường có 2 cách nối: + Nối tam giác: Điểm đầu pha này nối với điểm cuối pha kia. + Nối hình sao: Nối chung 3 điểm cuối X, Y, Z thành điểm trung tính.1. Cách nối nguồn điện ba pha. 2. Cách nối tải ba pha. (Sơ đồ SGK hình 23.6) III. Sơ đồ mạch điện ba pha. 1. Sơ đồ mạch điện ba pha. a.Khái niệm: - Dây pha: Dây nối từ nguồn ==>tải. - Dây trung tính: - Điện áp dây: Điện áp giữa 2 dây pha.(Ud) - Điện áp pha: Điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối một pha.(Up) - Dòng điện dây: dđ trên dây pha. (Id) - Dòng điện pha: dđ trong mỗi pha. (Ip) - Dòng điện trung tính:(Io)b.Nguồn nối hình sao, tải nối hình sao. c.Nguồn và tải nối hình sao có dây trung tính. d.Nguồn nối hình sao, tải nối hình tam giác. 2. Quan hệ giữa đại lượng dây và pha. Xét với tải ba pha đối xứng: - Khi nối hình sao: Id = Ip, Ud=√3Up - Khi nối hình tam giác: Ud = Up, Id=√3Ip Vd 1: Máy phát điện ba pha có điện áp pha là 220V. Nếu nối hình sao: Up = 220V, Ud = 380V. Nếu nối tam giác : Ud = Up = 220V. Vd 2: Tải ba pha gồm 3 điện trở R = 10Ω, nối tam giác, đấu vào nguồn ba pha có Ud = 380V. Tính dòng điện pha, dđ dây? Giải : ta có Ud = Up = 380V. Dđ pha : Ip= (Up/R)=380/10=38A Dđ dây : Id = Ip = √3 .38 = 65,8 IV. Ưu điểm của mạch điện ba pha bốn dây. - Tạo ra 2 trị số điện áp khác nhau. - Điện áp pha trên các tải hầu như vẫn giữ được bình thường, không vượt quá giá trị định mức. |
