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
Những thắc mắc liên quan đến máy phát điện xoay chiều 3 pha hiện đang được rất nhiều người quan tâm. Vậy nguyên lý máy phát điện xoay chiều 3 pha như thế nào và cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha cũng như ứng dụng của máy này ra sao? Cùng hiokivn.com tìm hiểu chi tiết về lý thuyết máy phát điện xoay chiều 3 pha ngay sau bài viết dưới đây!
Khái niệm máy phát điện xoay chiều 3 pha
Khi tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều 3 pha là gì trong các hệ thống điện. Bạn có thể tham khảo một số những thông tin dưới đây.
Máy phát điện xoay chiều 3 pha là máy biến đổi cơ năng thành điện năng, bao gồm một hệ thống ba dòng điện xoay chiều có cùng biên độ và tần số nhưng lệch pha nhau 2/3. Trong đó 3 cuộn dây của phần ứng sẽ được đặt lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stato.
Như vậy, trong máy phát điện xoay chiều 3 pha, ba suất điện động trong ba cuộn dây có cùng biên độ, cùng tần số, nhưng chỉ khác nhau về pha. Về ứng dụng, máy được dùng phổ biến trong các lĩnh vực kinh doanh. Thiết bị cũng được dùng trong các nhà máy, xưởng sản xuất để tránh các sự cố điện áp.
Nguyên lý máy phát điện xoay chiều 3 pha
Ngoài việc tìm hiểu về khái niệm máy phát điện xoay chiều 3 pha, bạn cũng cần tìm hiểu thêm về nguyên lý máy phát điện xoay chiều 3 pha để hiểu được cách thức hoạt động của máy.
Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi phần nam châm được đặt bên trong cuộn dây quay sẽ sinh ra điện áp xoay chiều ở giữa hai đầu. Từ đó có thể thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa nam châm và điện áp được sinh ra ở cuộn dây.
Tiếp đó, khi cực S và cực N của nam châm quay tịnh tiến đến gần vị trí của cuộn dây sẽ làm xuất hiện dòng điện lớn nhất. Dòng điện sẽ có chiều mỗi nửa vòng quay của nam châm sẽ lệch nhau 1 pha.
Thông thường, máy phát điện sẽ sử dụng 3 cuộn dây. Khi nam châm quay sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều ở cả 3 cuộn dây. Chính vì vậy, máy phát điện sẽ được gọi là máy phát điện xoay chiều 3 pha.
Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha
Máy phát điện xoay chiều 3 pha cũng có cấu tạo gần tương tự như máy phát điện 1 pha. Bạn có thể tìm hiểu cấu tạo của máy phát điện xoay chiều 3 pha ngay dưới đây.
Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha bao gồm một số bộ phận chính như: lớp vỏ máy, giá đỡ, bạc lót, phần stato, bộ phận rotor, bộ chỉnh lưu, bóng tiếp điện và bộ điều chỉnh điện. Trong đó, hai bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo của máy phát điện xoay chiều 3 pha chính là stato và rotor.
Roto trong máy phát điện xoay chiều 3 pha là bao gồm một nam châm điện được duy trì bởi những dao động một chiều. Phần cảm có thể quay khi có những tác động từ xung quanh trục để tạo nên từ trường biến thiên.
Phần ứng [stato]
Stato của máy phát điện xoay chiều 3 pha gồm bao gồm 3 cuộn dây được thiết kế tương tự nhau về kích thước, số vòng cuốn. Phần ứng sẽ được đặt lệch trên vòng tròn với góc 120 độ.
Như vậy, cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha rất đơn giản. Các bộ phận được kết nối chặt chẽ với nhau để đảm bảo máy có thể hoạt động ổn định.
Ưu nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 3 pha
Bên cạnh việc tìm hiểu khái niệm, cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha. Bạn cũng cần biết đến ưu nhược điểm của máy để sử dụng máy dễ dàng, đáp ứng yêu cầu vận hành, cung cấp điện.
Ưu điểm
- Máy phát điện xoay chiều 3 pha có ưu điểm trong cấu tạo khá đơn giản, sử dụng dễ dàng.
- Các máy có đa dạng kiểu dáng và mẫu mã với nhiều thương hiệu nổi tiếng.
- Máy hoạt động ổn định với độ bền cao, tiết kiệm nhiên liệu mang lại hiệu quả sử dụng tốt.
- Các loại máy phát điện 3 pha còn có khả năng làm việc tốt trong những môi trường khắc nghiệt.
- Máy hoạt động với mức công suất lớn nên thường có trọng lượng nặng, kích thước lớn.
- Máy có mức giá tương đối cao nên sẽ mất nhiều chi phí đầu tư.
- Quy trình và chi phí vận hành và bảo dưỡng cũng tương đối cao và phức tạp cần có kỹ thuật chuyên nghiệp.
Trong trường hợp cần đo dòng điện xoay chiều, ta có thể sử dụng các thiết bị chuyên dụng như ampe kìm, đồng hồ vạn năng để hỗ trợ công việc một cách tốt nhất
Xem thêm:
Ứng dụng máy phát điện xoay chiều 3 pha
Mặc dù có nhiều nhiều ưu nhược điểm khác nhau nhưng máy phát điện xoay chiều 3 pha cũng được sử dụng phổ biến hiện nay. Bạn có thể tham khảo một số công dụng của máy phát điện xoay chiều 3 pha dưới đây.
Máy phát điện xoay chiều 3 pha cũng được sử dụng phổ biến trong cuộc sống sinh hoạt cũng như những hoạt động kinh doanh, sản xuất. Đặc biệt, máy phát điện xoay chiều 3 pha là thiết bị cần có trong các nhà máy sản xuất, khu công nghiệp đảm bảo cung cấp điện ổn định ngay cả khi có những sự cố về điện. Điều này đảm bảo công việc sản xuất không bị gián đoạn.
Bên cạnh đó, máy cũng được sử dụng trong những lĩnh vực bị hạn chế về nguồn điện như nông nghiệp, khai khoáng, đào mỏ, vận tải biển… Những nơi làm việc bị hạn chế nguồn điện sẽ có máy phát điện để đảm bảo dòng điện được cung cấp tốt nhất.
Với những chia sẻ về cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha cũng như nguyên lý hoạt động và ứng dụng chi tiết trên, hy vọng sẽ giúp bạn hiểu thêm về thiết bị phát điện này. Từ đó, bạn có thể lựa chọn và sử dụng máy phù hợp với yêu cầu của từng công việc.