Máy phát điện

MÁY PHÁT ĐIỆN

A. LÝ THUYẾT

1. Tác dụng của máy phát điện:

- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

2. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện:

- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

3. Cấu tạo của máy phát điện

a. Nguyên tắc cấu tạo

+ Phần cảm: Tạo ra từ trường

+ Phần ứng : Khung dây tạo ra dòng điện

+ Bộ góp : Lấy dòng điện ra hoặc đưa dòng điện vào

=> Để tạo ra suất điện động xoay chiều người ta cho thay đổi góc hợp bởi giữa $\vec{B}$ và $\vec{n}$ bằng cách cho một trong hai phần ứng hoặc phần cảm đứng yên phần còn lại quay

Phần quay: Rôto; Phần đứng yên: Sato

b. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 1 pha

Cách 1: Rôto là phần ứng, Stato là phần cảm (Nam châm đứng yên, khung dây quay)

+ Khung dây

+Nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện

+ Bộ góp để lấy điện ra : gồm hai vành khuyên và hai chổi quét

Cách 2: Rôto là phần cảm

+ Phần ứng gồm các cuộn dây nối tiếpnhau trên một vòng tròn

+ Phần cảm: Gồm nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu

c. Công thức:

+ f = n.p

Trong đó : p là số cặp cực

n là tốc độ quay (số vòng /s)

+ Suất điện động cực đại: ${{E}_{0}}=\omega {{\phi }_{0}}=\omega NB\text{S}$

=> để làm tăng suất điện động tạo ra người ta tăng tần số của dòng điện bằng cách tăng số cặp cực và số cặp của cuộn dây

+ Phương trình của suất điện động

$\phi ={{\phi }_{0}}\cos \left( {\omega t+\varphi } \right)$ với ${{\phi }_{0}}=NB\text{S}$ (t = 0: ( $\overrightarrow{n};\overrightarrow{B}$ ) = $\varphi$ )

$e=-\phi '={{E}_{0}}\cos \left( {\omega t+\varphi -\frac{\pi }{2}} \right)$ với ${{E}_{0}}=\omega {{\phi }_{0}}=\omega NB\text{S}$

B. BÀI TẬP

Bài toán 1: Từ thông và suất điện động của nguồn

1. Phương trình của suất điện động và từ thông:

$\phi ={{\phi }_{0}}\cos (\omega t+\varphi )=>e=-\phi '=\omega {{\phi }_{0}}\cos \left( {\omega t+\varphi -\frac{\pi }{2}} \right)$

2. Công thức tần số của máy phát điện

$f=n.p=\frac{{N.p}}{{60}}$ (n là tốc độ quay roto/ giây ; p là số cặp cực)

3. Công thức tính suất điện động cực đại

${{E}_{0}}=\omega {{\phi }_{0}}$ (trong đó : $\omega =2\pi f$ ;

${{\phi }_{0}}$ tổng từ thông cực đại = số vòng. ${{\phi }_{{01vong}}}$ = số cuộn. ${{\phi }_{{01cuon}}}$ )

Bài toán 2: Đấu máy phát điện với một nguồn điện (Bỏ qua điện trở của phần ứng thì E = U)

1. Mạch ngoài chứa R, L, C “

(Với bài toán thay đổi $\omega$ (do thay đồi n và p): Thì $E\sim \omega ;{{Z}_{L}}\sim \omega ;{{Z}_{C}}\sim \frac{1}{\omega }$ )

+ Chứa R: $I=\frac{U}{R}=\frac{{\sqrt{2}\pi n.p.{{\phi }_{0}}}}{R}$ = $\frac{{\sqrt{2}\pi f{{\phi }_{0}}}}{R}$ => $I\sim n$

+ Chứa L: $I=\frac{U}{{{{Z}_{L}}}}=\frac{{\sqrt{2}\pi n.p.{{\phi }_{0}}}}{{2\pi .n.p.L}}$ = $\frac{{{{\phi }_{0}}}}{{\sqrt{2}L}}$ => $I\notin n$

+ Chứa C: $I=\frac{U}{{{{Z}_{L}}}}=\frac{{\sqrt{{2\,\,}}\,\pi f.{{\phi }_{0}}}}{{\frac{1}{{2\pi f.C}}}}$ = $4{{\pi }^{2}}{{f}^{2}}{{\phi }_{0}}C$ => $I\sim {{n}^{2}}$

+ Mạch chứa R, L, C : $I=\frac{U}{Z}=\frac{{\omega .{{\phi }_{0}}}}{{\sqrt{2}.\sqrt{{{{R}^{2}}+{{{\left( {{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}} \right)}}^{2}}}}}}$

=> ${{I}_{{\max }}}<=>$ $\omega =\frac{1}{{C\sqrt{{\frac{L}{C}-\frac{{{{R}^{2}}}}{2}}}}}$

(quan hệ $\frac{2}{{\omega _{i}^{2}}}=\frac{1}{{\omega _{1}^{2}}}+\frac{1}{{\omega _{2}^{2}}}$ <=> $\displaystyle \frac{2}{{n_{i}^{2}}}=\frac{1}{{n_{1}^{2}}}+\frac{1}{{n_{2}^{2}}}$ )

U_C = I.Z_C = $=\frac{{{{\phi }_{0}}}}{{\sqrt{2}.C\sqrt{{{{R}^{2}}+{{{\left( {{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}} \right)}}^{2}}}}}}$ <=> $\omega =\frac{1}{{\sqrt{{LC}}}}$