Bài 17. Máy phát điện xoay chiều

MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

1. Máy phát điện xoay chiều một pha

Máy phát điện xoay chiều một pha là một thiết bị để biến đổi cơ năng thành điện năng, hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ (từ thông qua cuộn dây thay đổi sinh ra suất điện động cảm ứng).

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều một pha gồm hai bộ phận

• Phần cảm: là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện để tạo ra từ trường
• Phần ứng: là các cuộn dây để sinh ra dòng điện
• Một trong hai bộ phận trên có thể là bộ phận đứng yên (stato) hoặc quay (rôto)

Với máy phát điện có công suất lớn thì rôto là phần cảm - gồm nhiều cặp cực, còn stato là phần ứng - gồm nhiều cuộn dây nối tiếp.

Hoạt động: Giả sử máy phát điện có \(p\) cặp cực, sẽ có \(2p\) cuộn dây tương ứng. Rôto quay đều với tốc độ \(n\) (vòng/s). Khi đó, điện áp xoay chiều sinh ra có:

• Suất điện động cực đại: \(\boxed{E_0=\omega.N.BS}\)
  • \(\omega=2\pi.f\)
  • \(N\) là tổng số vòng dây, \(N=2p.N_0\)(\(N_0\) là số vòng dây của một cuộn)
  • \(B\) là cảm ứng từ của nam châm (đơn vị T - testla)
  • \(S\) là tiết diện của vòng dây (đơn vị m²)
  • \(B.S\) là từ thông cực đại qua một vòng dây.
• Tần số: \(\boxed{f=n.p}\)

2. Máy phát điện xoay chiều ba pha

• Gồm hai bộ phận chính:
  • Stato: Ba cuộn dây giống hệt nhau, đặt lệch 120⁰ trên một khung tròn.  
  • Rôto: Là một nam châm điện có thể quay quanh trục của nó.
• Hoạt động
  • Khi rôto quay đều với tốc độ góc \(\omega\), sinh ra 3 điện áp xoay chiều ở 3 cuộn dây đôi một lệch nhau \(120^0=\dfrac{2\pi}{3} rad\)
  • Biểu thức: \(\begin{cases} e_1=E_0\sin(\omega t)\\ e_2=E_0\sin(\omega t+\dfrac{2\pi}{3})\\ e_2=E_0\sin(\omega t-\dfrac{2\pi}{3})\\ \end{cases}\)
  • Điện áp này đặt vào mạch ngoài như nhau sẽ tạo ra ba dòng điện đôi một lệch pha \(\dfrac{2\pi}{3} \), gọi là dòng xoay chiều ba pha.

3. Cách mắc mạch ba pha

Đối với máy phát điện, hiện nay chỉ có một cách mắc hình sao: 3 đầu dây \(B_1,B_2,B_3\) chập lại tạo thành dây trung hòa; 3 dây pha là: \(A_1,A_2,A_3\).

​

• Điện áp giữa dây pha với dây trung hòa là: \(U_d\)
• Điện áp giữa hai dây pha là: \(U_p\)
• Mối liên hệ: \(U_d=\sqrt{3}U_p\)

Đối với tải tiêu thụ, có 2 cách mắc: Theo hình sao hoặc theo hình tam giác.

• Tải tiêu thụ mắc hình sao

​        Điện áp ở mỗi tải tiêu thụ bằng \(U_p\)

• Tải tiêu thụ mắc hình tam giác

        Điện áp ở mỗi tải tiêu thụ bằng \(U_d=\sqrt{3}U_p\)