Đề cương bài giảng - Sức điện động xoay chiều hình sin một pha

7 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG 4-1 SỨC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU HÌNH SIN MỘT PHA 1- Khái niệm Sức điện động xoay chiều hình sin là sức điện động có trị số và chiều thay đổi theo thời gian, theo quy luật hình sin. Được biểu diễn bằng phương trình: e = Em sint (V) Được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4 - 1: Khoảng thời gian nhỏ nhất để sức điện động lặp lại quá trình biến thiên như cũ được gọi là chu kỳ, ký hiệu: T Trị số của sức điện động ứng với mỗi thời điểm bất kỳ gọi là trị số tức thời, ký hiệu: e Trị số tức thời lớn nhất gọi là trị số cực đại (hay còn gọi là giá trị biên độ của sức điện động xoay chiều hình sin), ký hiệu: Em - Trị số đặc trưng cho tác dụng trung bình của sức điện động trong toàn bộ chu kỳ về mặt năng lượng gọi là trị số hiệu dụng, ký hiệu: E 2- Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin một pha Sức điện động xoay chiều hình sin một pha được tạo ra từ máy phát điện xoay chiều một pha hoặc ba pha. a- Nguyên tắc cấu tạo máy phát điện xoay chiều một pha Về nguyên tắc, máy phát điện xoay chiều một pha đơn giản nhất gồm hai phần chính: phần cảm và phần ứng (Hình 4-2). e 0 t 2   2 3 2 T +Em -Em t 1 e 1 Hình 4-1 8 Phần cảm: là phần tạo ra từ trường. Gồm hệ thống cực từ của nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện. Phần ứng: là phần cảm ứng ra sức điện động. Gồm khung dây quấn trên lõi thép và được gắn trên trục quay. Hai đầu khung dây được nối với hai vành đồng. Hai vành đồng được ép vào hai chổi than để dẫn điện ra phụ tải. Hàm cực của phần cảm được chế tạo sao cho trị số từ cảm B phân bố dọc theo chu vi phần ứng biến thiên theo quy luật hình sin, nghĩa là khung dây phần ứng ở vị trí bất kỳ thì từ cảm B có trị số: B = Bm sin ( là góc hợp bởi mặt phẳng khung dây với mặt phẳng trung hoà) Hình 4-2 Phần ứng Chổi than (lá đồng) Phần cảm Vôn kế N S Pu li Dây cuaroa Phụ tải Cực từ phần Vành đồng Dây quấnphần Lõi thép 9 b- Nguyên lý làm việc Dùng động cơ sơ cấp kéo phần ứng quay với tốc độ n chiều như hình vẽ. Các cạnh khung dây lần lượt cắt từ trường phần cảm, trong các cạnh khung dây xuất hiện sức điện động cảm ứng (chiều được xác định theo quy tắc bàn tay phải). (Hình 4-4) Sức điện động trong khung dây bằng tổng sức điện động trong hai cạnh khung dây. Nếu khung dây có một vòng thì sức điện động được xác định như sau: ev = eab + ecd eab = ecd = Bm.v.l. sin Trong đó: v là vận tốc chuyển động của các cạnh khung dây l là chiều dài các cạnh ab, cd của khung dây  ev = 2.Bm .v. l. sin Nếu khung dây có W vòng thì sức điện động của toàn khung dây là:  = t Mặt phẳng trung hòa Trục cực từ Hình 4-3b N S MÆt ph¼ng trung hßa B = 0 B = Bm Trôc cùc tõ H×nh 4 -3a n Hình 4-4 10 e = 2.Bm .v. l. W. sin Khi khung dây quay nằm đúng trục cực từ, khi đó: B = Bm  e = 2.Bm .v. l. W = Em Khi khung dây nằm trên mặt phẳng trung hoà thì: B = 0  e = 0. Khi khung dây ở các vị trí khác thì sức điện động trong khung dây là: e = Em sin Nếu phần ứng của máy phát quay với tốc độ góc là  thì sau thời gian t khung dây phần ứng quay được một góc là:  = t. Do đó sức điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây có dạng tổng quát: e = Em sint (V) Như vậy, ở hai đầu khung dây ta lấy ra được sức điện động biến thiên theo quy luật hình sin. 3- Ứng dụng Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin một pha được ứng dụng để chế tạo máy phát điện xoay chiều. Phát ra nguồn điện xoay chiều phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất. 11 PHIẾU HỌC TẬP Hãy gọi tên các bộ phận của máy phát điện và ghi thông tin vào các ô trống N S 12 PHIẾU HỌC TẬP Điền thông tin còn thiếu vào các ô trống Kéo phần ứng quay với tốc độ n Các cạnh khung dây lần lượt cắt đường sức từ của từ trường phần cảm Khung dây có một vòng dây ev = Khung dây có w vòng dây e = Khung dây nằm đúng trục cực từ e = Khung dây nằm trên mặt phẳng trung hòa e = Khung dây nằm ở vị trí bất kỳ e = Khung dây quay với tốc độ góc là  e = 13 PHIẾU KIỂM TRA NHẬN THỨC Thời gian: 2 phút Họ và tên học sinh: ............................................................................... Đánh dấu vào ô trống của các câu đúng 1. Sức điện động xoay chiều hình sin có trị số và chiều: a. Biến đổi theo thời gian b. Biến đổi theo thời gian theo quy luật hình sin c. Không biến đổi theo thời gian theo quy luật hình sin 2. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều một pha gồm các phần chính: a. Phần cảm, phần ứng, phần đổi chiều b. Phần cảm, phần ứng c. Phần cảm, phần ứng, phần kích từ 3. Cường độ từ cảm phân bố dọc theo chu vi phần ứng: a. Không biến thiên b. Biến thiên c. Biến thiên theo quy luật hình sin 14