17/09/2016 04:25 CH | 47202
1. Nguyên tắc:
Nguyên tắc của máy phát điện xoay chiều 1 pha đã được xét trong phần " I. Cách tạo ra dòng điện xoay chiểu" ở bài học trước.
2. Cấu tạo
Máy phát điện xoay chiều gồm 2 bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.
- Phần cảm là bộ phận tạo ra từ trường [là nam châm]
- Phần ứng là bộ phận tạo ra suất điện động cảm ứng [là khung dây hoặc các cuộn dây].
Người ta có thể bố trí cho phần cảm quay, phần ứng đứng yên hoặc ngược lại.
- Phần đứng yên được gọi là stato.
- Phần quay được gọi là rôto.
a] Với máy phát điện xoay chiều một pha công suất nhỏ:
- Phần cảm là stato [nam châm đứng yên].
- Phần ứng là rôto [khung dây quay].
Do khung dây là bộ phận cung cấp dòng điện ra bên ngoài nhưng nó lại quay nên người ta phải dùng thêmbộ góp [Xem lại " I. Cách tạo ra dòng điện xoay chiểu"]
b] Với máy phát điện xoay chiều một pha công suất lớn
Dòng điện do máy phát ra rất lớn nên không thể dùng bộ góp để lấy điện ra bên ngoài nên người ta phải bố trí cho khung dây đứng yên, nam châm [thường là nam châm điện có khả năng tạo ra từ trường rất mạnh].quay.Như vậy, đối với máy phát điện xoay chiều 1 pha công suất lớn người ta bố trí cho
- Phần cảm là rôto.
- Phần ứng là stato.
Để làm giảm vận tốc quay của rôto trong khi vẫn giữ nguyên tần số f của dòng điện do máy phát ra người ta chế tạo máy với p cặp cực nam châm [đặt xen kẻ nhau trên vành tròn của rôto] và p cặp cuộn dây [đặt xen kẻ nhau trên vành tròn của stato].
Ở hình bên trái ta thấy rôto [phần bên trong] gồm có 6 cặp cực nam châm [tổng cộng 12 cực: 6 cực Bắc, 6 cực Nam] sắp xếp xen kẻ nhau trên vành tròn của rôto, chúng là các nam châm điện. Ở bên ngoài ta thấy có tổng cộng 12 cuộn dây trên stato, chúng tạo thành 6 cặp cuộn dây. Các cuộn dây này được nối với nhau theo cách phù hợp.
Ở hình bên phải là hình chụp một rô to. Ta thấy mỗi cực nam châm là một nam châm điện.
Trong trường hợp này, tần số của dòng điện do máy phát ra là f = np trong đó n là số vòng quay trong 1 giây của rôto.
Nếu n là số vòng quay trong 1 phút của rôto thì
II. Máy phát điện xoay chiều ba pha
1. Dòng điện xoay chiều ba pha là một hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều một pha cùng biên độ Io cùng tần số f [tức là cùng tần số góc
2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha [Máy phát điện xoay chiều ba pha]
Người ta bố trí cho ba cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120o trên vành tròn của stato. Khi nam châm quay thì từ thông cực đại qua mỗi cuộn dây sẽ hơn kém nhau về thời gian bằng 1/3 chu kỳ, tức là lệch pha nhau góc .Nối hai đầu mỗi cuộn dây với một tải bên ngoài [các tải này giống hệt nhau] thì trong các tải có dòng điện xoay chiều ba pha.
3. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ba pha:
- Phần cảm là nam châm điện quay [Phần cảm là rôto]
- Phần ứng gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120o trên vành tròn của stato.
4. Biểu thức của dòng điện xoay chiều ba pha
Ta hãy gọi cường độ tức thời của dòng điện chạy trong tải thứ nhất là i1, của dòng điện trong tải thứ hai là i2 và trong tải thứ ba là i3. Chọn gốc thời gian thích hợp ta có biểu thức của các dòng điện này như sau:
Đồ thị của các dòng điện này [vẽ trên cùng một hệ trục] như sau
Đồ thị này cho thấy:
- Lúc mà một dòng điện đạt giá trị cực đại [bằng +Io] thì hai dòng điện kia đều có giá trị âm và cùng có độ lớn bằng nửa cực đại [ bằng -Io/2].
- Lúc mà một dòng điện đạt giá trị cực tiểu [bằng -Io] thì hai dòng điện kia đều có giá trị dương và cùng có độ lớn bằng nửa cực đại [ bằng +Io/2].
5. Cách mắc điện ba pha [Phần đọc thêm]
a] Cách mắc hình sao:
Trong cách mắc này ta thấy:
- Cần có 4 dây khi tải điện: Ba dây pha và một dây trung hòa.
- Nếu các tải hoàn toàn giống nhau thì cường độ dòng điện trên dây trung hòa bằng 0 [triệt tiêu].
- Nếu gọi Ud là điện áp giữa hai dây pha; Up là điện áp giữa một dây pha với dây trung hòa thì
- Nếu tải tiêu thụ được mắc hình sao thì điện áp hiệu dụng đặt vào mỗi tải là Up.
b] Cách mắc hình tam giác
Trong cách mắc này ta thấy:
- Cần có 3 dây pha khi tải điện, không có dây trung hòa.
- Điện áp hiệu dụng đặt vào mỗi tải là điện áp Ud.
Bài trước Lên đầu trang Bài kế tiếp Trở về Trang chủ
Mục lục
- 1 Khái niệm
- 2 Cấu tạo
- 3 Nguyên lý hoạt động
- 4 Phân loại máy phát điện xoay chiều
- 4.1 Máy phát điện 1 pha
- 4.2 Máy phát điện xoay chiều 3 pha
- 5 Tham khảo
- 6 Liên kết ngoài
Máy phát điện xoay chiều của Ganz Works chế tạo vào đầu thế kỷ 20 năm 1909 ở Budapest, Hungary, nằm trong nhà máy thủy điện lớn nhất Đế quốc Nga [ảnh của Prokudin-Gorsky, 1911][1]
Máy phát điện xoay chiều là một máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng của điện xoay chiều.[2] Vì lý do chi phí và đơn giản, hầu hết các phát điện sử dụng một từ trường quay với một thiết bị cố định.[3] Đôi khi người ta cũng sử dụng một máy phát điện xoay chiều tuyến tính có phần bao ngoài quay còn từ trường lại đứng yên. Về nguyên tắc, bất kỳ máy phát điện tạo ra điện xoay chiều nào cũng có thể được gọi là một phát điện xoay chiều, nhưng thường là từ này đề cập đến các máy làm quay trục do ô tô và các động cơ đốt trong điều khiển. Máy phát điện xoay chiều sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường được gọi là magneto. Máy phát điện xoay chiều dùng trong nhà máy điện được thúc đẩy bằng tuốc bin hơi nước được gọi là máy phát điện tuốc bin. Các máy phát điện 3 pha 50Hz hay 60Hz loại lớn trong các nhà máy điện sản xuất ra hầu hết năng lượng điện của thế giới, sau đó điện năng được hệ thống điện lưới phân phối.[4]
Cấu tạo máy phát điện xoay chiều gồm 2 phần chính là phần cảm và phần ứng.
- Phần cảm [roto]: gồm các nam châm điện có chức năng tạo ra từ thông.
- Phần ứng [stato]: được tạo thành bởi hệ thống các cuộn dây điện cố định, giống nhau về kích thước.
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,…
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[hay còn gọi là từ thông qua cuộn dây biến thiên] thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây cũng luân phiên đổi chiều. Từ thông qua 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.
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.
Máy phát điện 1 phaSửa đổi
Về cấu tạo: 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.
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 stator và phần chuyển động là rotor.
Về nguyên lý hoạt động: vẫn là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Túc là, khi rotor 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.
Máy phát điện xoay chiều 3 phaSửa đổi
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.
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.
- ^ “Abraham Ganz at the Hindukush”. Poemas del río Wang. Studiolum. Bản gốc lưu trữ ngày 11 tháng 2 năm 2016. Truy cập ngày 6 tháng 10 năm 2017.
- ^ Aylmer-Small, Sidney [1908]. “Lesson 28: Alternators”. Electrical railroading; or, Electricity as applied to railroad transportation. Chicago: Frederick J. Drake & Co. tr.456–463.
- ^ Gordon R. Selmon, Magnetoelectric Devices, John Wiley and Sons, 1966 no ISBN pp. 391-393
- ^ “List of Plug/Sockets and Voltage of Different Countries”. World Standards. World Standards.
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Máy phát điện xoay chiều. |
- White, Thomas H.,"Alternator-Transmitter Development [1891–1920]". EarlyRadioHistory.us.
- Alternators Lưu trữ 2004-04-29 tại Wayback Machine at Integrated Publishing [TPub.com]
- Wooden Low-RPM Alternator Lưu trữ 2010-05-28 tại Wayback Machine, ForceField, Fort Collins, Colorado, USA
- Understanding 3 phase alternators at WindStuffNow
- Alternator, Arc and Spark. The first Wireless Transmitters [G0UTY homepage]