I - CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
Máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính là nam châm và cuộn dây dẫn.
Một trong hai bộ phận đó đứng yên gọi là stato, bộ phận còn lại quay gọi là rôto.
- Có hai loại máy phát điện xoay chiều:
+ Loại 1: Khung dây quay [Rôto] thì có thêm bộ góp [hai vành khuyên nối với hai đầu dây, hai vành khuyên tì lên hai thanh quét, khi khung dây quay thì vành khuyên quay còn thanh quét đứng yên]. Loại này chỉ khác động cơ điện một chiều ở bộ góp [cổ góp]. Ở máy phát điện một chiều là hai bán khuyên tì lên hai thanh quét.
+ Loại 2: Nam châm quay [nam châm này là nam châm điện]: Rôto
- Khi rôto của máy phát điện xoay chiều quay được 1vòng thì dòng điện do máy sinh ra đổi chiều 2 lần. Dòng điện không thay đổi khi đổi chiều quay của rôto.
- Máy phát điện quay càng nhanh thì HĐT ở 2 đầu cuộn dây của máy càng lớn. Tần số quay của máy phát điện ở nước ta là 50Hz.
II - MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG KĨ THUẬT
1. Đặc tính kĩ thuật
- Máy phát điện trong công nghiệp có thể cho dòng điện có cường độ 10kA và hiệu điện thế xoay chiều 10,5kV
Trong các máy này, các cuộn dây là stato, còn roto là nam châm điện mạnh.
- Ở Việt Nam, các máy cung cấp điện có tần số 50Hz cho lưới điện quốc gia.
2. Cách làm quay máy phát điện
Trong kĩ thuật có nhiều cách làm quay roto của máy phát điện như: dùng động cơ nổ, dùng tuabin nước, dùng cánh quạt gió.
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
Một trong những thiết bị điện cực kỳ quen thuộc và xuất hiện nhiều trong đời sống của người Việt chính là máy phát điện xoay chiều. Thế nhưng không phải ai cũng hiểu rõ về thiết bị này. Nếu như bạn muốn đọc thêm về những chia sẻ này, cùng tìm hiểu ngay bài viết của chúng tôi để biết thêm chi tiết nhé. Tin rằng thông tin về chiếc máy này sẽ không làm bạn thấy thất vọng. Đặc biệt là với những bạn học sinh lớp 9 đấy. Cùng bắt đầu thôi.
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều là gì?
Nhiều người chưa biết thiết bị này là gì. Trên thực tế, không phải bất kỳ máy phát nào có khả năng cho ra dòng điện xoay chiều, sẽ được coi là thiết bị máy này. Định nghĩa chuẩn của máy không phải là như vậy. Máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi cơ năng thành điện năng. Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
>>> Tìm hiểu thêm về khái niệm truyền tải điện năng đi xa
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều như thế nào?
Chia sẻ về cấu tạo máy phát điện xoay chiều, chúng gồm có 2 phần chính. Mỗi phần có một tên gọi khác nhau, đó là phần cảm và phần ứng. Ngoài hai bộ phận này ra, chúng còn có nhiều bộ phận cấu thành khác. Có thể kể đến như hệ thống xả, hệ thống làm mát, hệ thống nhiên liệu, đầu phát…
Phần cảm hay còn gọi là roto. Chúng bao gồm các thanh nam châm điện. Chức năng chính của chúng là sử dụng để tạo ra từ thông.
Phần ứng hay còn gọi là stato. Chúng bao gồm các cuộn dây cố định, có kích thước giống nhau.
Nguyên lý của máy phát điện này ra sao?
Chúng hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ vô cùng nổi tiếng. [Đây là hiện tượng hình thành từ một suất điện động ở trên vật dẫn, khi vật dẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên]. Khi số đường sức từ của nam châm mà đi xuyên qua tiết diện của cuộn dây. Dòng điện cảm ứng bên trong cuộn dây đó sẽ luân phiên đổi chiều nếu đường sức từ tăng giảm luân phiên.
Chiếc máy phát điện xoay chiều 3 pha
Ngoài ra, tiết diện của cuộn dây khi tăng hoặc giảm cũng có thể là bởi cuộn dây đó quay tròn. Một trường hợp khác nữa là do nam châm quay tròn. Nếu như chu trình này và được tái diễn liên tục nhiều lần, chắc chắn dòng điện sẽ được hình thành.
Công dụng mà máy điện xoay chiều mang đến là gì?
Những chiếc máy phát điện xoay chiều này cực kỳ hay gặp trong đời sống hàng ngày. Công dụng chính của chiếc máy này chính là cung cấp nguồn điện để dự phòng trong khi mất điện lưới. Ngòai ra, nhiều hộ gia đình cũng sử dụng để gia tăng năng lượng điện trong quá trình sản xuất.
Đặc biệt hơn nữa, chiếc máy này có thể sử dụng để hiệu chỉnh, chỉnh lưu điện áp trong gia đình mỗi ngày. Đây là một phương pháp được đánh giá khá hiệu quả. Bởi chúng giúp cho quá trình sản xuất và sinh hoạt được diễn ra tốt đẹp hơn. Nếu xảy ra sự cố mất điện, mọi người cũng sẽ không phải lo lắng nữa.
Có những loại máy phát điện xoay chiều nào trên thị trường?
Máy phát điện ba pha là gì?
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều 3 pha không khác mấy so với máy phát điện 1 pha. Chúng vẫn có phần cảm và phần ứng, với những phần khác trong cùng hệ thống. Tuy nhiên, mỗi phần sẽ có đôi chút khác nhau.
Phần cảm là roto. Chúng là nam châm điện, quay quanh trục để cố định và tạo ra một lượng từ trường. Lượng từ trường này sẽ biến thiên, sao cho phù hợp với phần cảm.
Với phần ứng, chúng gọi là stato. Đây là 3 cuộn dây lệch nhau 120 độ, chúng giống nhau cả kích thước và số vòng. Một số bộ phận thường được sử dụng khác có thể kể đến. Đó là: vòng tiếp điện, bộ điều chỉnh điện, bộ chỉnh lưu, giá đỡ, bạc lót, vỏ máy phát…
Nguyên lý hoạt động của chiếc máy này không quá phức tạp. Chúng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, và theo một nguyên lý được lắp đặt sẵn. Khi nam châm ở bên trong bắt đầu quay thì đấy cũng là lúc mà điện áp được hình thành. Thế nên, điện áp này sẽ được sinh ra ở giữa hai đầu của dây. Từ đó, chúng tạo thành dòng điện xoay chiều.
Định nghĩa máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện 1 pha là gì?
Máy phát điện 1 pha có hai phần chính. Đó là phần cảm và phần ứng. Phần cảm của máy bao gồm một hệ thống, có các nam châm điện khác nhau. Khi mà hệ thống này quay, chúng sẽ tạo ra từ thông biến thiên. Phần ứng của máy bao gồm các cuộn dây, có kích thước tương đương nhau. Chúng được cố định tại một vòng tròn.
Tùy theo công suất của chiếc máy đó mà chúng có thể có một phần đứng yên, và một phần khác để quay. Máy nào có công suất lớn, phần quay là nam châm và phần đứng yên là cuộn dây. Máy nào có công suất nhỏ, phần đứng yên là nam châm còn phần quay là cuộn dây. Có thể hiểu là máy có công suất lớn và máy có công suất nhỏ là ngược nhau. Phần quay của máy được gọi là roto, và phần đứng yên được gọi là stato.
Nhắc đến nguyên lý hoạt động, chiếc máy này hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Có nghĩa là, trong khi roto quay thì một suất điện động sẽ biến thiên. Chúng được tạo ra và nếu được đưa ra ngoài, chúng sẽ tạo thành dòng điện xoay chiều.
Công dụng của thiết bị này
Có những lưu ý gì khi sử dụng máy phát điện này?
Có rất nhiều lưu ý cần phải nắm rõ khi sử dụng máy phát điện như thế này. Để có thể sử dụng máy phát điện xoay chiều được lâu dài, tốt nhất bạn phải có kiến thức tốt. Phải am hiểu thuần thục về máy, như vậy bạn mới có thể cho nó hoạt động tốt. Ngoài ra, cách này giúp bạn tránh được nhiều rủi ro có thể xảy ra nhất có thể. Ngoài ra, hãy quan tâm đến một số điểm lưu ý đặc biệt dưới đây:
- Phải kiểm tra máy thường xuyên. Giữ cho các thiết bị cắm điện, cùng các kết nối nguồn điện luôn ở trong trạng thái an toàn.
- Ngoài ra, hãy chọn máy phát điện có công suất phù hợp với nhu cầu dùng. Điều này sẽ giúp tránh gây ra tình trạng lãng phí hoặc bị thiếu hụt công suất khi sử dụng
- Ghi nhớ luôn phân bổ công suất điện ra sao cho phù hợp nhất. Điều này sẽ giúp tiết kiệm điện hơn.
- Đừng quên giữ điện áp, tần số, công suất của máy luôn hoạt động trong mức cho phép.
- Ngoài ra, hãy ghi nhớ, chú ý đến âm thanh của máy phát điện khi đang chạy. Nếu nghe thấy những tiếng động lạ, hãy dừng việc sử dụng máy lại. Điều này sẽ giúp đảm bảo an toàn cho bạn và gia đình của mình.
Kết luận lại
Trên thị trường hiện nay có 2 loại máy phát điện xoay chiều. Cách phân loại này đạt được hiệu quả tốt, bởi chúng được phân loại dựa trên những nguyên lý hoạt động. Đó là hai loại máy: máy phát điện 1 pha và máy phát điện 3 pha. Về cơ bản thì, cả hai loại máy này đều là máy đồng bộ. Chúng khác biệt ở chỗ cấu tạo máy và nguyên tắc hoạt động của máy.
Trên đây là những thông tin mà chúng tôi đưa đến cho bạn đọc về thiết bị máy phát điện xoay chiều. Đây là công cụ gặp rất nhiều ở ngoài cuộc sống. Ngoài ra, chúng cũng là một bài học với nhiều công thức của vật lý lớp 9. Thế nên nếu ai đang quan tâm và muốn tìm hiểu thêm những thông tin này, tin rằng bạn đã thấy hài lòng với bài viết. Đừng quên đọc trên website của chúng tôi bài viết liên quan để có cho mình nhiều kinh nghiệm nhất nhé. Ví dụ bài viết về dòng điện xoay chiều rất chi tiết, bạn đừng nên bỏ qua.
>>> Bên cạnh đó, mời bạn đọc cùng tìm hiểu thêm những kiến thức mới có liên quan