Giáo án vật lý - TIẾT 26:DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

TIẾT 26: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA I. Mục đích yêu cầu: - Nắm được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha - Nắm được cách mắc điện hình sao và hình tam giác, phân biệt được hiệu điện thế pha và hiệu điện thế dây. * Trọng tâm: Nguyên tắc hoạt động; cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha. * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II. Chuẩn bị: GV: - Mô hình máy phát điện xoay chiều ba pha - Tranh vẽ: sơ đồ máy phát điện xoay chiều ba pha, đồ thị dòng điện ba pha; cách mắc hình sao, tam giác. Hs: Xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Trình bày nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của máy dao điện một pha? C. Bài mới. PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG I. Dòng điện xoay chiều ba pha: Dòng điện xoay chiều ba pha là một hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, cùng tần số, nhưng lệch pha nhau một góc bằng rad 3 2 (hay 1200 hoặc lệch về thời gian là 1/3 chu kỳ). Vậy biểu thức của 3 dòng điện này là: i1 = I0 sint i2 = I0 sin (t - 3 2 ) i3 = I0 sin (t + 3 2 ) II. Nguyên tắc hoạt động của máy dao điện 3 pha (dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ) * Nhắc lại: khi từ thông qua khung dây kim loại biến thiên điều hòa thì làm phát sinh trong khung dây một suất điện động cảm ứng cũng biến thiên điều hoà, suất điện động đó tạo ra ở mạch ngoài một dòng điện xoay II. Máy phát điện xoay chiều ba pha (máy dao điện 3 pha) 1. Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động: của máy dao điện 3 pha là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. 2. Cấu tạo: gồm 2 phần chính: - Roto là phầm cảm: nam châm điện . - Stato là phần ứng: gồm 3 cuộn dây riêng rẽ hoàn toàn giống nhau về kích thước và số vòng dây, chiều. nhưng được bố trí lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stato (1200) 3. Hoạt động: Vì cùng một từ trường biến thiên sinh ra từ thông qua 3 cuộn dây, nên suất điện động có cùng tần số. Vì 3 cuộn dây hoàn toàn giống nhau và từ thông qua ba cuộn dây biến thiên y hệt nhau cho nên suất điện động có cùng một giá trị cực đại. Vì 3 cuộn dây được đặt lệch nhau 3 2 rad, nên ở 3 cuộn dây không đạt cực đại đồng thời ở cùng một thời điểm. Xét trên hình vẽ, khi rôto quay, ở cực Bắc (N) của rôto: - Ban đầu, cực Bắc ở trước cuộn 1, nên từ thông qua nó có giá trị cực đại. - Khi rôto quay theo chiều mũi tên với chu kỳ T, thì sau thời gian bằng T/3 (hay quay thêm 1200), thì từ thông qua cuộn (2) mới cực đại. - Rôto tiếp tục lại quay thêm 1200 nữa (hay sau thời gian T/3 nữa), thì từ thông qua cuộn (3) đạt giá trị cực đại. => Vậy, từ thông qua 3 cuộn dây lệch nhau về thời gian là T 3 1 hoặc về pha là )rad( 3 2 , làm xuất hiện trên 3 cuộn dây 3 suất điện động cũng lệch pha nhau là )rad( 3 2 : e1 = E0 sint e2 = E0 sin (t - 3 2 ) e3 = E0 sin (t + 3 2 ) Nếu nối 2 đầu dây của 3 cuộn dây với 3 mạch ngoài giống nhau thì dòng điện trên 3 mạch cũng lệch pha nhau là )rad( 3 2 . i1 = I0 sint i2 = I0 sin (t - 3 2 ) i3 = I0 sin (t + 3 2 ) * Nếu xét trên 1 cuộn dây, ta được 1 pha điện giống như dòng do máy phát điện một pha cung cấp. Khi tải tiêu thụ giống nhau, thì dòng điện trên 3 dây pha: i1 = ? (= I0 sin t) i2 = ? ( = I0 sin (t- 3 2 )) i3 = ? ( = I0 sin (t + 3 2 )) III. Cách mắc mạch điện: 1. Cách mắc hình sao: Ba điểm A1, A2, A3 của cuộn dây 1, 2, 3 được nối với 3 mạch ngoài bằng 3 dây dẫn khác nhau gọi là dây nóng, dây lửa, dây pha. Ba điểm cuối B1, B2, B3 của cuộn dây 1, 2, 3 được nối với nhau trước, rồi nối với ba mạch ngoài bằng một dây dẫn chung gọi là dây trung hòa (dây nguội). Tải tiêu thụ bên ngoài cũng được mắc theo hình sao. Khi tải tiêu thụ giống nhau, thì dòng điện trên: - dây pha là i1, i2, i3 lệch pha nhau 1200. - dây trung hòa: i = i1 + i2 + i3 = 0 Điện sinh hoạt chỉ sử dụng 1 pha của mạng 3 pha gồm 1 dây pha (dây nóng) và dây trung hòa (dây nguội) * Chú ý: Gọi UP là hiệu điện thế pha (1 dây pha và 1 dây trung hòa) Ud là hiệu điện thế dây (2 dây pha) Thì : 3UU Pd  2. Cách mắc hình tam giác: Điểm cuối của cuộn dây này được nối với điểm cuối của cuộn dây kia, có 3 điểm nối và được nối với mạch ngoài bằng 3 dây pha. Tải tiêu thụ cũng được mắc theo hình tam giác, vì cách mắc này không có dây trung hòa nên đòi hỏi phải đối xứng ở nơi tiêu thụ. D. Củng cố: Nhắc lại: Nguyên tắc hoạt động của máy dao điện ba pha Cách mắc hình sao – tam giác E. Dặn dò: Xem bài “ Động cơ không đồng bộ 3 pha”