Lý thuyết máy phát điện xoay chiều

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