Máy biến áp máy phát điện xoay chiều

Dưới đây, HocThatGioi xin được trình bày đến với các bạn về cách giải 2 dạng bài của Máy phát điện xoay chiều hay gặp và tổng hợp một số bài tập có hướng dẫn giải chi tiết để các bạn tham khảo bên dưới. Để học thật hiệu quả thì các bạn hãy tập trung theo dõi hết bài viết bên dưới nhé.

Dạng toán này thuộc về máy phát điện xoay chiều 1 pha vì thế các bạn sử dụng các công thức tính tần số của công suất điện động do máy tạo ra kết hợp với các công thức liên quan đến mạch RLC.

Sau đây, là những công thức liên quan mà bắt buộc các bạn cần nắm rõ để vận dụng vào khi tính toán.

Công thức máy phát điện và động cơ xoay chiều

Cảm kháng: Z_{L}=\omega L Suất điện động cực đại:

E_{0}=\omega NBS

f=n.p

Trong đó:
N: số vòng dây (vòng)
B: cảm ứng từ (T)
S: diện tích (m^{2})
n: tốc độ quay (vòng/s)
p: số cặp cực

Để học những kiến thức lý thuyết hiệu quả thì tiếp theo xin mời các bạn tham khảo một số bài tập bên dưới để ôn lại những kiến thức đã theo dõi.

Một máy phát điện xoay chiều một pha có 8 cực quay với tốc độ 20 vòng /s. Tần số của suất điện động do máy phát ra bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải giải: Vì đề cho n với đơn vị vòng /s nên chúng ta áp dụng công thức sau:

f=n.p=20.4= 80 Hz

Một máy phát điện xoay chiều một pha phần cảm có 5 cực, roto quay với tốc độ 600 vòng/ phút. Suất điện động do máy phát ra đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm thuần có độ tự cảm L=\frac{1}{\pi }H. Cảm kháng của cuộn dây là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải: Vì đề cho n= 600 vòng/ phút nên chúng ta có thể sử dụng công thức sau để tìm ra tần số của suất điện :

f=\frac{n.p}{60}=\frac{600.5}{60}=50Hz

Một máy phát điện xoay chiều 1 pha có phần cảm roto quay với tốc độ 300 vòng/ phút. Tần số của suất điện động cảm ứng mà máy tạo ra là 50 Hz. Số cặp cực của roto bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải: Tìm số cặp cực thông qua công thức tìm tần số của suất điện động:

f=\frac{n.p}{60}\rightarrow p=\frac{60f}{n}=10 cặp cực

Một máy phát điện xoay chiều một pha có điện trở không đáng kể. Nối 2 cực của máy với một cuộn dây thuần cảm. Khi roto quay với tốc độ n vòng/s thì cường độ hiệu dụng qua cuộn cảm là I. Hỏi khi roto quay với tốc độ 3n vòng/s thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn cảm là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải:
Suất điện động do máy tạo ra có giá trị cực đại: E_{0}=\omega NBS\Rightarrow E=\frac{E_0}{\sqrt{2}}=\frac{NBS}{\sqrt{2}} Khi nối mạch ngoài với cuộn cảm thì điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng: U= E Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch :

I=\frac{U}{Z_{L}}=\frac{\omega NBS}{\sqrt{2}\omega L}=\frac{NBS}{\sqrt{2}L}

Đối với dạng toán này thì các bạn cần nhớ công thức sau đây:

Công thức về máy biến áp:

Công thức liên quan giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp:
\frac{U_{2}}{U_{1}}=\frac{N_2}{N_1}=\frac{I_1}{I_2}

Trong đó:
U_{1}, N_{1} \: và \: I_{1}: đại diện cho cuộn sơ cấp
U_{2}, N_{2} \: và \: I_{2}: đại diện cho cuộn thứ cấp
Nếu N_{2} > N_{1} ta gọi máy biến áp
Nếu N_{2} < N_{1} ta gọi máy biến áp này là máy hạ áp

Lưu ý:
Nếu đặt vào cuộn dây của máy biến áp điện áp một chiều thì điện áp giữa hai đầu cuộn còn lại bằng 0 vì máy biến áp chỉ biến đổi được điện áp xoay chiều.

Dưới đây, sẽ là các bài tập về máy biến áp để các bạn có thể vận dụng vào tính toán và có kèm theo lời giải chi tiết để các bạn có thể tham khảo.

Một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp có 200 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp 100 V thì điện áp hai đầu cuộn thứ cấp để hở là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải:
Đề bài cho biết: N_{1}= 200 vòng, N_{2}= 50 vòng, U_{1}=100 V. Áp dụng công thức sau:

\frac{U_{2}}{U_{1}}=\frac{N_{2}}{N_{1}}\rightarrow U_{2}=25 V

Một máy biến áp có cuộn sơ cấp có 1000 vòng dây được mắc vào mạng điện coay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V. Khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 484 V. Bỏ qua mọi hao phí của máy biến áp. Số vòng dây của cuộn thứ cấp là ?

Hướng dẫn giải:
Đề bài cho biết: N_{1}= 1000 vòng, U_{1}=220 V, U_{2}=484 V Áp dụng công thức máy biến áp:

\frac{U_{2}}{U_{1}}=\frac{N_{2}}{N_{1}}\rightarrow N_{2}=2200 vòng

Một máy biến áp hạ áp có số vòng dây mỗi cuộn dây là 500 vòng và 100 vòng. Bỏ qua mọi hao phí. Khi nối hai đầu cuộn sơ cấp với điện áp xoay chiều có biểu thứ u=100\sqrt{2}cos(100\pi t)V thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải: Vì máy biến áp hạ áp nên số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn cuộn thứ cấp

\rightarrow N_{1}= 500 vòng và N_{2}= 100 vòng.

\frac{U_{2}}{U_{1}}=\frac{N_{2}}{N_{1}}\rightarrow U_{2}=20 V

Như vậy, bài viết về 2 dạng bài của máy phát điện xoay chiều của HocThatGioi đến đây đã hết. Qua bài viết này, hi vọng sẽ đem lại nhiều kiến thức bổ ích đến với các bạn. Đừng quên Like và Share để HocThatGioi ngày càng phát triển. Cuối cùng, cảm ơn tất cả các bạn đã theo dõi hết bài viết và chúc các bạn học tốt nhé!

Bài viết khác liên quan đến dòng điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều là một thiết bị điện vô cùng quen thuộc đối với người Việt Nam. Và những ai chưa biết hoặc đang tìm hiểu về dòng máy này thì hãy tham khảo bài viết này nhé. Bài viết gồm các nội dung sau: khái niệm, cấu tạo máy phát điện, nguyên lý hoạt động và phân loại máy phát điện. Mời bạn đọc cùng theo dõi.

1. Máy phát điện xoay chiều là gì?

Đây là phần nội dung giới thiệu tổng quan về loại máy phát điện phổ biến này.

1.1. Lý thuyết máy phát điện xoay chiều

Rất nhiều người cho rằng bất kỳ một máy phát điện nào sản sinh ra dòng điện xoay chiều đều được coi là máy phát điện xoay chiều. Tuy nhiên, khái niệm chuẩn của loại máy này lại không phải như thế. Một máy phát điện có khả năng biến cơ năng thành điện năng nhờ vào hiện tượng cảm ứng điện từ mới là khái niệm được công nhận.

Loại máy này thường được người Việt gọi là máy phát điện không đồng bộ. Hoặc cách gọi ngắn gọn hơn đó chính là máy phát điện. Tuy nhiên, với cách gọi nào thì đây cũng là thiết bị sản sinh ra dòng điện xoay chiều.

1.2. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều gồm 2 phần chính là phần cảm và phần ứng.

• Cấu tạo roto của máy phát điện (phần cảm): gồm các nam châm điện có chức năng tạo ra từ thông.
• Cấu tạo stato của máy phát điện (phần ứng) : được tạo thành bởi hệ thống các cuộn dây điện cố định, giống nhau về kích thước.

Cấu tạo 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, làm mát, hệ thống xả,…

1.3. Nguyên lý máy phát điện xoay chiều

Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi số đường sức từ của nam châm 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.

1.4. Công dụng máy phát điện xoay chiều

Là một thiết bị vô cùng cần thiết và hiệu quả trong cuộc sống hằng ngày. Công dụng chính của máy phát điện chính là cung cấp nguồn điện dự phòng khi mất điện lưới. Hoặc có thể gia tăng năng lượng điện cho việc sản xuất. Đặc biệt là có thể hiệu chỉnh hoặc chỉnh lưu điện áp hàng ngày. Đây quả là một liệu pháp tốt giúp quá trình sinh hoạt và sản xuất công nghiệp diễn ra bình thường ngay cả khi mất điện.

Tìm hiểu thêm về Quy trình vận hành máy phát điện 3 pha để biết cách vận hành loại thiết bị này nhé.

2. Phân loại máy phát điện xoay chiều

Trên thực thế, nhà sản xuất phân loại máy phát điện dựa trên nguyên lý hoạt động. Có hai loại máy phát điện xoay chiều đó là máy phát điện 3 pha và máy phát điện 1 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.

2.1. Máy phát điện 1 pha

Về cấu tạo máy phát điện 1 pha: vẫn gồm hai phần chính là phần ứng và phần cảm.

• Phần cảm gồm hệ thống các nam châm điện. Khi hệ thống này quay sẽ tạo ra từ thông biến thiên..
• Phần ứng bao gồm các cuộn dây điện có kích thước tương đương nhau và cố định tại một vòng tròn.

Máy phát điện 1 pha Denyo

Tùy theo công suất của máy phát điện mà có thể có phần đứng yên và phần quay khác nhau. Đối với máy phát điện công suất lớn thì phần đứng là cuộn dây, phần quay sẽ là nam châm. Đối với máy phát điện công suất nhỏ thì ngược lại. Phần đứng yên sẽ được gọi là stato và phần chuyển động là roto. 

Về nguyên lý hoạt động: vẫn là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Túc là, khi roto quay một suất điện động biến thiên sẽ được tạo ra và khi suất điện động này được đưa ra ngoài sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều. 

2.2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Về cấu tạo: Máy phát điện 3 pha có cấu tạo tương tự như máy phát điện 1 pha

• Phần cảm (roto) là 1 nam châm điện quay quanh trục cố định để tạo ra một lượng từ trường biến thiên phù hợp
• Phần ứng (stato) gồm 3 cuộn dây lệch nhau 120 độ và giống nhau về kích thước và số vòng.

Ngoài ra còn một số bộ phận khác như: vỏ máy phát, bạc lót, giá đỡ, bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh điện, vòng tiếp điện.

Máy phát điện 3 pha Mitsubishi

Về nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ theo một nguyên lý được lắp đặt sẵn. Khi nam châm bắt đầu quay trong cuộn dây cũng là lúc điện áp được hình thành. Điện áp này sẽ được sinh ra giữa hai đầu của cuộn dây và tạo nên dòng điện xoay chiều.

Bài viết có thể bạn quan tâm sự khác nhau :  máy phát điện 3 pha và 1 pha

xem ví dụ 1 số các loại máy 3 pha tại đây

3. Những lưu ý khi sử dụng máy phát điện xoay chiều

Bất cứ một thiết bị điện muốn sử dụng được lâu dài thì phải có kiến thức vận hành tốt. Có như vậy máy mới hoạt động tốt và tránh được những rủi ro trong quá trình vận hành. Dưới đây là một số lưu ý bạn cần đặc biệt quan tâm: 

• Thường xuyên kiểm tra và luôn giữ các thiết bị cắm điện và các kết nối điện trong trạng thái an toàn.
• Chọn máy phát điện phải phù hợp với nhu cầu sử dụng để tránh lãng phí hoặc thiếu hụt công suất.
• Phân bổ công suất của máy phát điện sao cho phù hợp.
• Giữ điện áp, tần số và công suất hoạt động ở phạm vi cho phép.
• Chú ý đến âm thanh của máy phát điện khi chạy.

Trên đây là toàn bộ những lý thuyết cơ bản về máy phát điện xoay chiều. Để có thể hiểu biết chuyên sâu hơn về máy phát điện, mời bạn đọc theo dõi tại chuyên mục “Chuyên gia máy phát điện” của chúng tôi nhé.