Máy phát điện xoay chiều một pha
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
- Câu C1 trang 92 SGK Vật lý 12
Giải Câu C1 trang 92 SGK Vật lý 12
- Câu C2 trang 92 SGK Vật lý 12
Giải Câu C2 trang 92 SGK Vật lý 12
- Câu C3 trang 94 SGK Vật lý 12
Giải Câu C3 trang 94 SGK Vật lý 12
- Bài 1 trang 94 SGK Vật lí 12
Giải bài 1 trang 94 SGK Vật lí 12. Các máy phát điện xoay chiều
- Bài 2 trang 94 SGK Vật lí 12
Giải bài 2 trang 94 SGK Vật lí 12. Phân biệt dòng một pha với dòng ba pha
>> Xem thêm
Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 12 - Xem ngay
Báo lỗi - Góp ý
>> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2023 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc.
Trong các động cơ điện như máy khoan, máy bơm,... đều sẽ có hai bộ phận chín là stato và rotor. Hai bộ này phối hợp nhịp nhàng để hoạt động, tuy nhiên thì người dùng vẫn hay nhầm lẫn chúng với nhau. Vậy stato và rotor là gì? Chúng có cấu tạo ra sao và dựa vào đâu để phân biệt được chúng? Hãy cùng LabVIETCHEM đi tìm hiểu qua bài viết sau đây nhé!
Các bộ phận cấu tạo của động cơ điện
Mục lục
- A/ Stato là gì?
- Cấu tạo của Stato
- Nguyên lý hoạt động của stato
- B/ Rotor là gì?
- Cấu tạo của rotor
- Các loại rotor hiện nay
- Nguyên lý hoạt động của rotor
A/ Stato là gì?
Sato là gì?
Stato là phần đứng yên, không chuyển động trong một hệ thống máy quay và thường có trong các máy phát điện, động cơ điện, rotor sinh học hoặc còi báo động. Tùy vào hình dạng cũng như cấu tạo của động cơ điện mà stator có thể hoạt động như một nam châm [tác dụng với rotor để tạo chuyển động] hoặc hoạt động như phần ứng, nhận được ảnh hưởng của stator từ di chuyển cuộn dây trường trên rotor.
Khi stato hoạt động như một nam châm điện, cuộn dây sinh lực được gọi là các cuộn dây hoặc trường quanh co.
Cấu tạo của Stato
Stato được cấu tạo từ 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn. Ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy được làm bằng gang.
Cấu tạo của Stato
- Phần lõi thép stato có dạng hình trụ với các lá thép kỹ thuật điện có dập rãnh bên trong, sau đó ghép lại tạo thành các rãnh theo hướng trục. Phần lõi thép này được ép vào phía bên trong vỏ máy.
- Bộ phận dây quấn stato có thể là dây thép hoặc nhôm, nhưng vì để giảm thiểu thiệt hại trong động cơ mà hiện nay, hầu hết các nhà sản xuất thường sử dụng dây đồng có bọc cách điện và được đặt trong các rãnh của lõi thép. Khi dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong dây quấn ba pha của stato, từ trường quay sẽ được tạo ra.
Nguyên lý hoạt động của stato
Stato giữ vai trò là tạo ra từ trường và cơ chế hỗ trợ động cơ. Các cuộn dây quấn stato được nhúng vào lõi thép stato và khi dòng điện chảy qua lõi stato, nó sẽ tạo ra lực điện động cảm ứng để chuyển đổi năng lượng điện. Khi động cơ hoạt động, nhiệt phát sinh do tổn thất nội bộ được truyền qua lõi sắt và chiếu từ bề mặt của cơ sở ra không khí xung quanh. Vì vậy, người ta thường thiết kế động cơ như tấm tản nhiệt trên bề mặt ngoài của đế để tăng diện tích tản nhiệt.
B/ Rotor là gì?
Rotor là phần chuyển động, phần động, phần quay của máy và có trong động cơ điện hoặc máy phát điện.
Cấu tạo của rotor
Rotor gồm có lõi thép, dây quấn và trục máy.
Cấu tạo của Rotor
- Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được lấy từ phần bên trong của lõi thép stato ghép lại và có mặt ngoài được dập rãnh để đặt dây quấn. Ở giữa lõi thép có dập lỗ để lắp trục.
- Trục máy của máy điện không đồng bộ được làm bằng thép và có gắn lõi thép rotor.
Các loại rotor hiện nay
1. Với động cơ cảm ứng hay máy điện không đồng bộ
- Rotor lồng sóc
Rotor lồng sóc gồm lõi thép được ghép bởi các lá ghép kỹ thuật điện và thanh dẫn là các thanh đồng hoặc nhôm cách đều nhau được đặt dọc trục ngoại vi, bị chập vĩnh viễn ở hai đầu bởi hai vành ngắn mạch. Đối với động cơ nhỏ, rotor được đúc nguyên khối với thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt và cánh quạt làm mát.
Rotor lồng sóc quay với tốc độ nhỏ hơn từ trường quay của stato hoặc tốc độ đồng bộ và cung cấp cảm ứng cần thiết của dòng rotor cho momen xoắn động cơ, tỷ lệ với độ trượt. Các momen xoắn tạo ra lực chuyển động thông qua các cánh quạt đến tải và với những động cơ có công suất trên 100kW, thanh dẫn làm bằng đồng được đặt vào các rãnh rotor, gắn chặt vào vành ngắn mạch.
- Rotor dây quấn
Rotor dây quấn là một nam châm lớn với các cực được chế tạo từ cán thép chiếu ra khỏi lõi rotor và được quấn dây giống như dây quấn 3 pha stato với cùng số cực từ như dây quấn stato. Các cực sẽ được cung cấp dòng điện trực tiếp hoặc từ hóa bằng nam châm vĩnh cửu.
Dây quấn kiểu này luôn được đấu sao [Y] và có ba đầu ra đấu với ba vành trượt, gắn vào trục quay của rotor và được cách điện với trục. Ba chổi than cố định luôn tỳ trên vành trượt để dẫn điện vào một biến trở cũng nối sao nằm bên ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ.
Dòng điện một chiều DC từ một bộ kích bên ngoài hoặc từ một cầu diode được gắn trên trục rotor sẽ tạo ra một từ trường và cung cấp năng lượng cho cuộn dây của trường quay, đồng thời, dòng điện xoay chiều cung cấp năng lượng cho cuộn dây phần ứng.
Rotor dây quấn hoạt động với tốc độ không đổi và có dòng khởi động thấp hơn, đồng thời, hiệu suất chạy của động cơ được cải thiện khi động cơ tăng tốc bởi sức cản bên ngoài giảm xuống.
Rotor dây quấn
2. Với máy phát điện và máy phát điện xoay chiều
- Rotor cực lồi
Rotor cực lồi được làm bằng một trục thép chắc chắn với các khe chạy dọc theo chiều dài bên ngoài của xylanh với mục đích giữ các cuộn dây trường của rotor. Dây quấn kích từ bằng dây đồng quấn quanh cực từ và các vòng dây được quấn cách điện với nhau. Hai đầu nối với vành trượt ở một đầu trục thông qua chổi than chạy dọc theo các vòng nối với nguồn điện một chiều DC. Dòng điện một chiều được cấp thông qua kích thích chổi than từ bộ chỉnh lưu gắn trên trục máy chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
Rotor cực lồi hoạt động với tốc độ nhỏ hơn 1500 vòng/phút [vòng quay mỗi phút] và 40% momen xoắn định mức của nó mà không bị kích thích.
- Rotor cực ẩn
Rotor cực ẩn được làm từ thép rắn có dạng hình trụ với các khe song song được đặt cuộn dây rotor trên đó. Tốc độ hoạt động của rotor cực ẩn dao động từ 1500 - 3000 vòng/phút với độ bền cơ học mạnh mẽ và được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân, khí đốt và nhiệt điện.
Cấu tạo rotor cực ẩn và rotor cực lồi
Nguyên lý hoạt động của rotor
Dòng điện ba pha cấp cho cuộn dây stato sẽ sản sinh năng lượng khiến cho rotor tạo ra từ thông quay. Từ thông sẽ tạo ra một từ trường trong khe hở không khí. Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt của rotor, làm cảm ứng trong dây quấn rotor các suất điện động. Vì rotor kín mạch nên trong dây quấn có dòng điện và từ thông do dòng điện hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở các khe hở. Dòng điện trong dây quấn rotor có tác dụng với từ thông khe hở để tạo ra momen và quyết định tốc độ quay của rotor.
C/ Sự khác biệt giữa stato và rotor
Biệt khác biệt lớn nhất giữa stato và roto mà giúp phân biệt 2 bộ phận này của động cơ đó là stato là phần cố định, còn roto là phần chuyển động [phần quay].
Cụ thể là:
- Stato: Có nhiệm vụ tạo ra từ trường và cơ chế để hỗ hoạt động của động cơ. Cấu tạo của nó gồm các bộ phận lõi, khung và stato quanh co. Các cuộn dây sẽ được nhúng vào lõi. Khi dòng điện chảy qua bộ phận lõi sẽ tạo ra lực điện động cảm ứng để đạt được chuyển đổi năng lượng điện. Giá đỡ có chức năng chính là cố định và hỗ trợ lõi stato.
- Rotor: Cấu tạo gồm có trục, một lõi rotor và một rotor quanh co. Rotor cũng là một phần mạch từ của động cơ. Lực điện từ được tạo ra từ cuộn dây rotor, thông qua dòng điện tạo ra moment điện từ. Thành phần chính hỗ trợ trọng lượng của rotor, truyền tải moment và kết quả công suất cơ là trục.
Qua bài viết này, LabVIETCHEM hy vọng bạn đọc đã có thêm những kiến thức hữu ích về rotor và stato, hiểu được rotor là gì? Cảm ơn sự quan tâm theo dõi của các bạn với bài viết của chúng tôi.
Xem thêm:
- Token là gì? Cách sử dụng của token trong các ngân hàng
- Mật mã Morse là gì? Hướng dẫn cách phát một bản tin bằng tín hiệu mã Mosre