Một số bài tập về máy phát điện xoay chiều
Một số bài tập về máy phát điện xoay chiều
A. Tóm tắt lý thuyết
1. Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều
Các máy phát điện xoay chiều đều có hai bộ phận chính là:
- Nam châm [ roto]
- Cuộn dây dẫn [stato]
- Hoạt đông: Khi cho nam châm [hoặc cuộn dây] quay thì ta lại thu được dòng điện xoay chiều trong các máy trên khi nối hai cực của máy với các dụng cụ tiêu thụ điện.
2. Máy phát điện xoay chiều trong kỹ thuật
2.1. Đặc tính kỹ thuật
- Máy phát điện trong công nghiệp có thể cho dòng điện có cường độ 10kA và hiệu điện thế xoay chiều 10,5kV
- Cấu tạo: Đường kính tiết diện ngang của máy đến 4m
- Chiều dài 20m
- Công suất 110MW
- Cuộn dây là stato
- Nam châm điện mạnh là roto
2.2. Cách làm quay máy phát điện
- Dùng động cơ nổ
- Dùng tuabin nước
- Dùng cánh quạt gió
3. Bài tập minh họa
Bài 1. Hãy giải thích vì sao đối với máy phát điện xoay chiều có cuộn dây quay, chỉ khi quay cuộn dây thì trong cuộn dây mới có dòng điện xoay chiều.
Hướng dẫn giải:
Khi cuộn dây quay thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây luôn phiên tăng giảm [biến thiên] nên trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều.
Bài 2. Muốn cho máy phát điện xoay chiều phát điện liên tục thì phải làm thế nào? Hãy vẽ sơ đồ thiết kế một máy phát điện xoay chiều có thể hoạt động liên tục.
Hướng dẫn giải:
Có 2 loại máy phát điện thường dùng là máy phát điện có cấu tạo khung dây quay trong từ trường của nam châm hoặc nam châm quay để cho máy phát điện xoay chiều phát điện liên tục thì phải cho rôto quay liên tục [khung dây hoặc nam châm quay liên tục]. Sơ đồ thiết kế là hình 34.1 hoặc 34.2 SGK trang 93.
B. Bài tập trong sách giáo khoa
Bài C1 [trang 93 SGK Vật Lý 9]: Hãy chỉ ra bộ phận chính của mỗi loại máy phát điện trong hình 34.1 và 34.2 SGK.
Hướng dẫn giải:
Cuộn dây và nam châm.
Bài C2 [trang 93 SGK Vật Lý 9]: Giải thích vì sao khi cho nam châm hoặc cuộn dây quay ta lại thu được dòng điện xoay chiều trong các máy trên khi nối hai cực của máy với các dụng cụ tiêu thụ điện..
Hướng dẫn giải:
Vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn luân phiên tăng giảm khi nam châm hoặc cuộn dây quay.
Bài C3 [trang 94 SGK Vật Lý 9]: Hãy so sánh chỗ giống nhau và khác nhau về cấu tạo và hoạt động của đinamô xe đạp và máy phát điện xoay chiều trong công nghiệp.
Hướng dẫn giải:
Giống nhau: Đều có nam châm và cuộn dây dẫn, khi một trong hai bộ phận quay thì xuất hiện dòng điện xoay chiều.
Khác nhau: Đinamô có kích thước nhỏ hơn, công suất phát điện nhỏ hơn, hiệu điện thế, cường độ dòng điện ở đầu ra nhỏ hơn.
C. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1:Máy phát điện xoay chiều bắt buộc phải gồm các bộ phận chính nào để có thể tạo ra dòng điện?
A. Nam châm vĩnh cửu và sợi dây dẫn nối hai cực nam châm.
B. Nam châm điện và sợi dây dẫn nối nam châm với đèn.
C. Cuộn dây dẫn và nam châm.
D. Cuộn dây dẫn và lõi sắt.
Câu 2: Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều với một bóng đèn. Khi quay nam châm của máy phát thì trong cuộn dây của nó xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều vì:
A. Từ trường trong lòng cuộn dây luôn tăng.
B. Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây dẫn luôn tăng.
C. Từ trường trong lòng cuộn dây không biến đổi.
D. Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng giảm.
Câu 3: Trong máy phát điện xoay chiều, rôto hoạt động như thế nào khi máy làm việc?
A. Luôn đứng yên.
B. Chuyển động đi lại như con thoi.
C. Luôn quay tròn quanh một trục theo một chiều.
D. Luân phiên đổi chiều quay.
Câu 4: Máy phát điện xoay chiều biến đổi:
Cơ năng thành điện năng
B. Điện năng thành cơ năng
C. Cơ năng thành nhiệt năng
D. Nhiệt năng thành cơ năng
Câu 5: Trong máy phát điện xoay chiều roto là nam châm,khi máy hoạt động thì nam châm có tác dụng gì?
A. Tạo ra từ trường
B. Làm cho số đướng sức từ qua tiết diên cuộn dây tăng
C. Làm cho số đướng sức từ qua tiết diên cuộn dây giảm
D. Làm cho số đướng sức từ qua tiết diên cuộn dây biến thiên
Bài viết gợi ý:
Máy phát điện xoay chiều là một thiết bị không còn quá xa lạ với người Việt Nam, ngược lại nó lại vô cùng thân thuộc. Tuy nhiên, đối với những ai chưa biết hoặc đang tìm hiểu về dòng máy phát điện này thì hãy tham khảo bài viết dưới đây nhé!
Máy phát điện xoay chiều là gì?
Dưới đây là những giới thiệu tổng quan về khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và công dụng của loại máy phát điện này.
Lý thuyết máy phát điện xoay chiều
Có không ít người cho rằng cứ máy phát điện nào sản sinh ra được dòng điện xoay chiều thì được gọi là máy phát điện xoay chiều. Tuy nhiên, thực tế khái niệm chính xác lại không phải như vậy. Nói đúng hơn, máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi năng lượng cơ học thành điện năng dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều
Nguyên tắc cấu tạo của máy phát điện xoay chiều gồm có 2 thành phần chính dưới đây:
- Phần cảm [roto]: gồm các nam châm điện có vai trò tạo ra từ thông.
- Phần ứng [stato]: do hệ thống các cuộn dây điện cố định, giống nhau về kích thước tạo thành
Sơ đồ máy phát điện xoay chiều
Bên cạnh 2 bộ phận chính trên còn các bộ phận cấu thành khác như: đầu phát, hệ thống nhiên liệu, hệ thống xả, làm mát,…
Nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều
Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều dựa trên cảm ứng điện từ. Cụ thể, khi só đường sức từ của nam châm đi xuyên qua tiết diện của cuộn dây luân phiên tăng giảm thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây cũng luân phiên đổi chiều. Tiết diện của cuộn dây tăng giảm có thể là do cuộn dây quay tròn hoặc nam châm quay tròn. Nếu chu trình cứ tái diễn liên tục như vậy thì sẽ hình thành nên dòng điện.
Có mấy loại máy phát điện xoay chiều?
Dựa trên nguyên lý hoạt động mà có cách phân loại máy phát điện khác nhau. Máy phát điện gồm có 2 loại chính là máy phát điện 1 pha và máy phát điện 3 pha. Về cơ bản, hai loại máy này đều là máy đồng bộ và chỉ khác nhau một chút về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động.
Ưu nhược điểm của máy phát điện xoay chiều
Đối với máy phát điện 1 pha
Ưu điểm
- Máy có tính năng tự động điều chỉnh rộng và chính xác cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn. Bởi vậy mà chất lượng của máy phát điện 1 pha mang đến luôn được cao hơn.
- Kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, linh hoạt dễ dàng di chuyển
- Khi sử dụng không cần đầu tư phòng chuyên dụng để sử dụng.
- Cách sử dụng máy phát điện đơn giản, chỉ cần kết nối trực tiếp nguồn tải vào máy là có thể dùng.
Nhược điểm
Đối với các dòng máy phát điện 1 pha đời cũ vận hành không đáng tin cậy, không an toàn trong các môi trường rung chấn, rất dễ cháy nổ vì có hệ thống cổ góp, chổi than.
Máy phát điện 3 pha
Ưu điểm
- Nhiên liệu sử dụng tiết kiệm
- Thiết kế chắc chắn, chống rung tốt
- Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, khói bụi,…
- Có thời gian hoạt động liên tục lớn
Nhược điểm
- Kích thước tải trọng lớn gây khó khăn di chuyển
- Bảo hành và sử dụng máy phức tạp, thậm chí cần phải có chuyên viên kỹ thuật vận hành
- Chi phí đầu tư ban đầu cao
Máy phát điện xoay chiều dùng để làm gì?
Hiện nay, nhu cầu sử dụng điện của người dân ngày càng tăng cao nên máy phát điện ngày càng đóng vai trò cần thiết và mang lại hiệu quả trong cuộc sống hằng ngày. Công dụng chính của máy phát điện chính là cung cấp điện năng dự phòng cho những trường hợp mất điện lưới, để không làm ảnh hưởng tới cuộc sống sinh hoạt, kinh doanh, sản xuất,… của người dân.
Máy phát điện 3 pha công suất lớn được sử dụng trong khu công nghiệp
Ngoài ra, nó còn giúp gia tăng năng lượng điện cho việc tăng gia sản xuất và có thể hiệu chỉnh và chỉnh lưu cho điện áp ra hằng ngày. Đây cũng là một giải pháp rất tối ưu giúp quá trình sinh hoạt, sản xuất nông – công nghiệp,… diễn ra bình thường ngay cả khi không có điện.
Một số lưu ý khi sử dụng máy phát điện
Không chỉ riêng gì máy phát điện mà bất kể một thiết bị điện nào muốn sử dụng được lâu dài thì người vận hành phải có những hiểu biết cơ bản và kiến thức vận hành tốt. Có như thế thì máy mới hoạt động tốt, mang đến hiệu suất cao và tránh được những rủi ro trong quá trình vận hành. Dưới đây là một số lưu ý, người dùng nên chú ý:
- Thường xuyên kiểm tra và luôn giữ cho các thiết bị cắm điện, kết nối điện trong trạng thái an toàn.
- Lưu ý đến âm thanh của máy phát điện khi hoạt động
- Chọn mua máy phát điện phù hợp với nhu cầu sử dụng
- Giữ điện áp, tần số và công suất hoạt động ở phạm vi cho phép.
- Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng máy định kì
Trên đây là những lý thuyết cơ bản về máy phát điện xoay chiều. Hy vọng sẽ giúp bạn có thêm kiến thức để lựa chọn sử dụng máy phát điện phù hợp với nhu cầu. Chúc bạn sức khỏe!