Vật lý lớp 12 là tổng hợp những kiến thức rất quan trọng, trong đó có máy phát điện xoay chiều. Đây cũng là một trong những kiến thức quan trọng, thường có trong đề thi THPT quốc gia. Chính vì thế, dù bạn học sinh không theo khối A, A1 thì cũng nên nắm được công thức và giải được những bài toán cơ bản. Bài viết hôm nay Top Nổi Bật sẽ tổng hợp kiến thức về máy phát điện xoay chiều, nêu công thức máy phát điện xoay chiều và kèm một số bài tập có lời giải chi tiết.
Xem thêm:
- Công thức tính dòng điện xoay chiều 3 pha kèm ví dụ minh họa
- Công thức máy biến thế và bài tập có lời giải dễ hiểu
- Công thức tính điện tích của tụ điện và bài tập có lời giải
Khái niệm về máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện là một thiết bị chuyển đổi cơ năng thành điện năng thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ. Nguồn cơ năng sơ cấp sẽ là các động cơ tua bin hơi, tua bin nước, động cơ đốt trong, tua bin gió hoặc những nguồn cơ năng khác. Do vậy, máy phát điện đóng vai trò then chốt trong những thiết bị cung cấp điện.
Máy phát điện xoay chiều là máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng điện xoay chiều. Bởi vì chi phí và đơn giản nên hầu hết những máy phát điện sử dụng một từ trường quay với một thiết bị cố định.
Về nguyên tắc chung thì bất kể máy phát điện tạo ra điện xoay chiều nào cũng có thể được gọi là một máy phát điện xoay chiều. Nhưng thông thường từ này sẽ là những máy làm quay trục do ô tô và những động cơ đốt trong điều khiển.
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều được cấu tạo gồm 2 phần chính là phần cảm và phần ứng như sau:
- Phần cảm (roto) bao gồm những nam châm điện có chức năng tạo ra từ thông
- Phần ứng (stato) được tạo lên bởi hệ thống các cuộn dây điện cố định, giống nhau về cả kích thước
Ngoài ra, nó còn những bộ phần cấu thành khác như đầu phát, hệ thống nhiên liệu, hệ thống xả, hệ thống làm máy…
Công thức máy phát điện xoay chiều
Những công thức máy phát điện xoay chiều như sau:
- Khi máy phát điện có p cặp cực, roto quay với tốc độ n vòng/ giây, và tần số dòng điện đo máy phát ra sẽ là:
f = p.n
- Khi máy phát điện có p cặp cực, roto quay với tốc độ n vòng/phút, thì tần số dòng điện do máy phát ra sẽ là:
f = (p.n)/60
Chú ý:
- Một cuộn dây tương ứng với cặp cực
- Công thức tính công tiêu thụ trên động cơ điện là:
Php + Pch = Ptt -> I2r + P = UIcosφ
Một số bài tập tính máy phát điện xoay chiều có lời giải chi tiết
Bài tập 1: Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm là roto gồm 3 cặp cực (3 cực nam, 3 cực bắc). Để suất điện động do máy này sinh ra có tần số 40HZ thì roto phải quay với tốc độ là bao nhiêu?
Lời giải
f = 40Hz, p = 3
Áp dụng vào công thức tính máy phát điện xoay chiều ta có:
f = (p.n)/60
-> n = 60f/p = (60.40)/3 = 800 (vòng/phút)
Đáp số: 800 vòng/phút
Bài tập 2: Máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm là roto quay với tốc độ 300 vòng/phút. Tần số của suất điện động cảm ứng mà máy phát điện xoay chiều tạo ra là 40Hz. Hỏi số cặp cực của roto bằng bao nhiêu?
Lời giải
Ta có: f = (p.n)/60
-> p = (60.f)/n = (60.40)/325 = 8
Đáp số: 8 cặp cực của roto
Bài tập 3: Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm là roto gồm 9 cặp cực (9 cực nam, 9 cực bắc). Roto quay với tốc độ 280 vòng/phút. Hỏi suất điện động do máy sinh ra có tần số bằng bao nhiêu?
Lời giải
Ta có: f = (p.n)/60 = (9.280)/60 = 42 (Hz)
Đáp số: 40hz
Như vậy, với những kiến thức về máy phát điện xoay chiều ở trên sẽ giúp các bạn học sinh nhớ công thức nhanh, dễ dàng giải các bài toán vật lý về máy phát điện xoay chiều.
