Máy phát điện xoay chiều 1 pha - Nguyên lý và cấu tạo

22-09-2022, 12:01 pm 5

Máy phát điện xoay chiều 1 pha đã và đang được sử dụng phổ biến trong nhiều công việc khác nhau. Tuy nhiên không phải ai cũng biết nguyên lý hoạt động và cấu tạo của thiết bị này. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp cho bạn đầy đủ các thông tin về máy phát điện xoay chiều một pha.

Máy phát điện xoay chiều 1 pha là gì?

Định nghĩa máy phát điện xoay chiều 1 pha như sau: Máy phát điện xoay chiều 1 pha hay còn được gọi ngắn gọn là máy phát điện 1 pha là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng. Máy hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng từ, tạo ra dòng điện xoay chiều và được dùng trong hệ thống điện 1 pha.

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều 1 pha

Máy phát điện xoay chiều 1 pha có cấu tạo gồm 2 bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 1 pha

Mô hình máy phát điện xoay chiều 1 pha

- Phần cảm (roto)

Phần cảm của máy phát điện xoay chiều 1 pha được cấu thành từ nam châm, nam châm được sử dụng có thể là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện. Roto của máy phát điện xoay chiều một pha giúp máy tạo ra lực từ trường. Cách làm, cách mắc xen kẽ các nam châm nối tiếp nhau của máy phát điện xoay chiều 1 pha sẽ quyết định lực từ trường mạnh hay yếu.

Trong thực tế, động cơ máy phát điện xoay chiều một pha được làm bằng nam châm điện để có thể sinh ra công suất mạnh hơn. Bộ nam châm điện là lõi dẫn từ và cuộn dây từ trường nối lại với nhau.

-Phần ứng (stato)

Trong máy phát điện xoay chiều một pha, ngoài phần cảm thì phần ứng cũng vô cùng quan trọng. Phần ứng được làm từ các cuộn dây hoặc các khung dây có tính chất giống nhau. Các sợi dây sẽ được xếp gần nhau, quấn chồng thành nhiều lớp. Bộ phận này được làm càng tỉ mỉ thì suất điện động tạo ra càng tốt, máy vận hành trơn tru hơn.

Khác với máy phát điện 3 pha, phần ứng là phần đứng yên (stato) và phần cảm là phần quay (roto); trong máy phát điện xoay chiều 1 pha, phần cảm và phần ứng sẽ có sự khác nhau, phụ thuộc vào công suất máy. Máy có công suất nhỏ thì nam châm sẽ là phần ứng và cuộn dây là phần cảm. Máy có công suất lớn hơn thì chức năng của hai phần này sẽ ngược lại.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện 1 pha

Nguyên tắc của máy phát điện xoay chiều 1 pha là hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi roto quay sẽ sinh ra một suất điện động. Suất điện động này sẽ biến thiên trong mạch, được gọi là suất điện động cảm ứng. Tại đây, dòng điện xoay chiều được sinh ra ở mạch ngoài. Dòng điện này sẽ cung cấp cho các thiết bị, máy móc điện hoạt động.

Sơ đồ hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha như sau:

Nguyên lý máy phát điện xoay chiều 1 pha

Sơ đồ máy phát điện xoay chiều 1 pha

Khi tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều ba pha, bạn sẽ thấy rằng nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha khác với máy 3 pha ở tần số điện áp. Điều này có nghĩa là tốc độ quay, phản ứng của máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha sẽ khác nhau. 

Công thức máy phát điện xoay chiều 1 pha

Máy phát điện xoay chiều 1 pha có rất nhiều công thức khác nhau. Các công thức máy phát điện xoay chiều 1 pha trong môn Vật lý 12 đó là:

  • Trong các máy phát điện xoay chiều 1 pha (kiểu cảm ứng) có p cặp cực nam châm, roto quay với tốc độ n vòng/s, thì tần số dòng điện do máy phát ra là: f = np.
  • Nếu máy phát có p cặp cực nam châm, roto quay với tốc độ n vòng/phút thì tần số dòng điện do máy phát ra là: f = (p.n)/60.
  • Nếu như lúc đầu pháp tuyến của khung dây kết hợp với cảm ứng từ  một góc φ thì biểu thức từ thông gửi qua một vòng dây sẽ là Φ1 = BScos(ωt + φ).
  • Nếu như cuộn dây có N vòng giống nhau, thì suất điện động xoay chiều trong cuộn dây đó là:   = ωNBSsin(ωt + φ).
  • Từ thông cực đại gửi qua 1 vòng dây là: Φo = BS.
  • Biên độ của suất điện động đó là: Eo = ωNBS.
  • Suất điện động hiệu dụng:

Chú ý:

Nếu lúc đầu   cùng hướng với  thì φ = 0 (mặt khung vuông góc với ).

Nếu lúc đầu    ngược hướng với  thì  φ = π (mặt khung vuông góc với ).

Nếu lúc đầu    vuông góc với  thì φ = ±π/2 (mặt khung song song với ).

Hy vọng các công thức này sẽ giúp bạn đọc hoàn thành tốt các bài tập về máy phát điện xoay chiều 1 pha.

Ưu nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 1 pha

Bất kỳ một thiết bị nào cũng sẽ có những ưu nhược điểm riêng. Vậy, ưu nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 1 pha là gì?

Ưu điểm

Ưu điểm đầu tiên và cũng là hàng đầu của máy phát điện một pha chính là khả năng tự đồng bộ hóa. Một máy phát điện xoay chiều một pha có thể tự điều chỉnh được phạm vi và tốc độ một cách chính xác.

Ưu điểm thứ hai đó là máy có cấu trúc mạch thiết kế khá đơn giản nhưng lại có được chất lượng tốt.

Ngoài ra, máy phát điện 1 pha nhỏ gọn, dễ sản xuất với chi phí thấp. Vậy nên, giá thành của máy phát điện một pha cũng rẻ hơn so với các loại máy phát điện khác.

Ưu điểm máy phát điện xoay chiều 1 pha

Máy phát điện 1 pha có thiết kế nhỏ gọn, giá rẻ

Nhược điểm

Máy phát điện xoay chiều 1 pha có hệ thống cổ góp điện, chổi than dễ bị ăn mòn và được cấu tạo theo hệ thống trượt trên vành nên khả năng vận hành không thực sự đáng tin cậy. Thiết bị không phù hợp sử dụng trong các môi trường rung chấn mạnh, rất dễ gây ra hiện tượng cháy nổ.

Nếu máy không được vận hành thường xuyên hoặc không sử dụng đúng cách cũng dễ bị hỏng hóc.

Ứng dụng của máy phát điện xoay chiều 1 pha

Vì thường hoạt động với công suất thấp nên công dụng của máy phát điện xoay chiều 1 pha là phục vụ nhu cầu sinh hoạt, cung cấp nguồn điện dự phòng cho các thiết bị điện có công suất nhỏ như: Tivi, tủ lạnh, máy giặt, quạt điện, bóng đèn, điều hòa gia đình,...

Trên đây là các thông tin về cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy phát điện xoay chiều 1 pha, hy vọng sẽ giúp quý bạn đọc có thêm hiểu biết về thiết bị này. Đừng quên theo dõi chúng tôi thường xuyên để cập nhật thêm nhiều thông tin khác về máy phát điện nhé!

Chia sẻ nhận xét của bạn về Máy phát điện xoay chiều 1 pha - Nguyên lý và cấu tạo

Tin liên quan