Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về một loại động cơ điện xoay chiều thông dụng: đó là Động cơ không đồng bộ ba pha- bài cuối cùng của chương Dòng điện xoay chiều. Ở bài này, ta xét như thế nào là đồng độ, như thế nào là không đồng bộ, mời các em cùng tìm hiểu.
Khái niệm động cơ điện xoay chiều: Động cơ điện xoay chiều là thiết bị biến điện năng thành cơ năng
Nguyên tắc hoạt động của động cơ 3 pha: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ bằng cách sử dụng từ trường quay
Quay đều một nam châm hình chử U với tốc độ góc ω thì từ trường giữa hai nhánh của nam châm cũng quay với tốc độ góc ω.
Đặt trong từ trường quay với tốc độ góc ω một khung dây dẫn kín có thể quay quanh một trục trùng với trục quay của từ trường thì khung dây quay với tốc độ góc ω’ < ω. Ta nói khung dây quay không đồng bộ với từ trường
Giải thích:
Từ trường quay làm từ thông qua khung dây biến thiên, trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng. Cũng chính từ trường quay này tác dụng lên dòng điện trong khung dây một mômen lực làm khung dây quay. Theo định luật Len-xơ, khung dây quay theo chiều quay của từ trường để giảm tốc độ biến thiên của từ thông.
Tốc độ góc của khung dây luôn nhỏ hơn tốc độ góc của từ trường vì nếu tốc độ góc của khung dây bằng tốc độ góc của từ trường thì từ thông qua khung dây không biến thiên nữa, dòng điện cảm ứng không còn, momen lực từ bằng 0, momen cản làm khung dây quay chậm lại. Lúc đó lại có dòng cảm ứng và có momen lực từ. Khung dây sẽ quay đều khi momen lực từ và momen cản cân bằng nhau.
→ Động cơ họat động theo nguyên tắc trên gọi là động cơ không đồng bộ.
Động cơ điện xoay chiều (động cơ không đồng bộ ba pha) là thiết bị biến đổi điện năng thành cơ năng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay.
Stato : gồm 3 cuộn dây giống nhau , đặt lệch nhau 1200 trên một vòng tròn
Rôto: hình trụ , có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép (roto lồng sóc)
Tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều 3 pha đi vào trong stato gồm 3 cuộn dây giống nhau, đặt lệch nhau 1200 trên một giá tròn thì trong không gian giữa 3 cuộn dây sẽ có một từ trường quay với tần số góc bằng tần số góc ω của dòng điện xoay chiều.
Đặt trong từ trường quay một rôto lồng sóc (có tác dụng như một khung dây dẫn có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay) có thể quay xung quanh trục trùng với trục quay của từ trường.
Rôto lòng sóc quay do tác dụng của từ trường quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của từ trường. Chuyển động quay của rôto được sử dụng để làm quay các máy khác.
\(H = \frac{P - P_{tn}}{P} = 1 - \frac{P_{tn}}{P}\)
Với \(P = UI\cos \varphi\): công suất cung cấp cho động cơ
\(P_{tn} = rI^2 = r\frac{P^2}{U^2 \cos ^2 \varphi }\) (Pcơ = P - Ptn)
Chọn phát biểu đúng: Động cơ không đồng bộ ba pha là động cơ:
A. Hoạt động được với các dòng điện ngược pha nhau.
B. Được cấu tạo bởi ba cuộn dây không đồng bộ nhau.
C. Rôto quay không đồng bộ với từ trường quay của stato.
D. Có cấu tạo của stato và rôto ngược với động cơ đồng bộ.
Một động cơ điện xoay chiều có công suất tiêu thụ điện năng bằng 440W, hệ số công suất bằng 0,8. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu động cơ bằng 220V. Tìm cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ?
\(\left\{\begin{matrix} P = 440W \ \\ \cos \varphi = 0,8\\ U = 220V \ \\ I = \ ? \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\right.\)
\(P = UI\cos \varphi\)
\(\Rightarrow I = \frac{P}{U\cos \varphi }\)
\(\Rightarrow I = \frac{440}{220.0,8} = 2,5A\)
Đây là một dạng bài tập quan trọng về Động cơ điện xoay chiều, và cũng là dạng bài tập cuối cùng của chương Dòng điện xoay chiều, vì vậy, sau khi học xong bài này, các em cần phải nắm được:
Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha.
Làm quen với các dạng bài tập về Động cơ điện xoay chiều theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 18 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Tìm câu trả lời ĐÚNG trong các câu dưới đây:
Một động cơ không đồng bộ ba pha sinh ra công cơ học gấp 80 lần nhiệt lượng tỏa ra của máy. Tìm hiệu suất của động cơ?
Một động cơ điện xoay chiều có công suất tiêu thụ điện năng bằng 440W, hệ số công suất bằng 0,8. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu động cơ bằng 220V. Tìm cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ?
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 18để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 97 SGK Vật lý 12
Bài tập 2 trang 97 SGK Vật lý 12
Bài tập 1 trang 168 SGK Vật lý 12 nâng cao
Bài tập 2 trang 168 SGK Vật lý 12 nâng cao
Bài tập 3 trang 168 SGK Vật lý 12 nâng cao
Bài tập 4 trang 168 SGK Vật lý 12 nâng cao
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 12 DapAnHay
Tìm câu trả lời ĐÚNG trong các câu dưới đây:
Một động cơ không đồng bộ ba pha sinh ra công cơ học gấp 80 lần nhiệt lượng tỏa ra của máy. Tìm hiệu suất của động cơ?
Một động cơ điện xoay chiều có công suất tiêu thụ điện năng bằng 440W, hệ số công suất bằng 0,8. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu động cơ bằng 220V. Tìm cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ?
Chọn phát biểu đúng: Động cơ không đồng bộ ba pha là động cơ:
Một động cơ không đồng bộ ba pha đấu hình sao vào mạng điện xoay chiều ba pha, có điện áp dây 380V. Động cơ có công suất 10 kW. Hệ số công suất 0,8. Cường độ dòng điện hiệu dụng đi qua mỗi cuộn dây có giá trị bao nhiêu?
Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha
Một động cơ điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220V, cường độ dòng điện hiệu dụng 0,5 A và hệ số công suất của động cơ là 0,8 . Biết rằng công suất hao phí của động cơ là 11 W. Hiệu suất của động cơ (tỉ số giữa công suất hữu ích và công suất tiêu thụ toàn phần) là
Một động cơ điện xoay chiều có điện trở dây cuốn là 32Ω , khi mắc vào mạch điện áp hiệu dụng 220V thì sản ra công suất 43W. Biết hệ số công suất là 0,9. Tính cường độ dòng điện chạy qua động cơ.
Trong mạch điện xoay chiều ba pha, tải mắc hình sao có dây trung hòa, khi một pha tiêu thụ điện bị hở thì cường độ dòng điện trong hai pha còn lại
Chọn phát biểu đúng:
Phát biểu nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ.
Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha.
Chọn phát biểu đúng:
A. Chỉ có dòng điện ba pha mới tạo được từ trường quay.
B. Rôto của động cơ không đồng bộ quay với tốc độ góc của từ trường quay.
C. Từ trường quay trong động cơ không đồng bộ luôn thay đổi cả về hướng và trị số.
D. Tốc độ góc của động cơ không đồng bộ phụ thuộc vào tốc độ quay của từ trường và monen cản.
Phát biểu nào sau đây về động cơ không đồng bộ ba pha là sai?
A. Hai bộ phận chính của động cơ là rôto và stato.
B. Bộ phận tạo ra từ trường quay là stato.
C. Nguyên tắc hoạt động của động cơ chỉ dựa trên tương tác từ giữa nam châm và dòng điện.
D. Có thể chế tạo động cơ không đồng bộ bap ha với công suất lớn.
Một động cơ xoay chiều tiêu thụ công suất 1,5kW và có hiệu suất 80%. Tính công cơ học do động cơ sinh ra trong 30 phút.
Một động cơ không đồng bộ ba pha mắc theo kiểu hình sao vào mạch ba pha có điện áp pha là 220 V. Công suất điện của động cơ là 5,7 kW; hệ số công suất của động cơ là 0,85. Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây của động cơ.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
Ta có: F0 = NBS = 0,54 Wb; n = \(n = \frac{{60f}}{p}\) = 3000 vòng/phút.
Câu trả lời của bạn
Ta có: f = n = 50 Hz; w = 2pf = 100p rad/s; E0 = wNBS = 220\({\sqrt 2 }\) V.
Tại thời điểm t = 0, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc bằng?
Câu trả lời của bạn
Nếu \(\phi \) = \(\phi \)0cos(wt + j) thì:
e = - \(\phi \)’ = w\(\phi \)0cos(wt + \(\varphi \) - \({\frac{\pi }{2}}\)) = E0cos(wt + \(\varphi \) - \({\frac{\pi }{2}}\))
\(\varphi \) - \({\frac{\pi }{2}}\) = \({\frac{\pi }{2}}\) → \(\varphi \) = \(\pi \)
Câu trả lời của bạn
w = 2pf = 100p rad/s; E = \(\frac{\omega 4N{{\Phi }_{0}}}{\sqrt{2}}\) → N = \(\frac{E\sqrt{2}}{4\omega {{\Phi }_{0}}}\) = 100 vòng.
A. e = 2cos(100pt - \(\frac{\pi }{4}\)) (V).
B. e = 2cos(100pt - \(\frac{\pi }{4}\)) (V).
C. e = 2cos100pt (V).
D. e = 2cos(100pt + \(\frac{\pi }{2}\)) (V).
Câu trả lời của bạn
e = - f’ = wF0sin(wt + j) = wF0cos(wt + j - \(\frac{\pi }{2}\))
= 2cos(100pt - \(\frac{\pi }{4}\)) (V).
Đáp án B.
Câu trả lời của bạn
\(I=\frac{P}{4\pi {{r}^{2}}}=\frac{1}{4\pi .2,{{5}^{2}}}\approx 0,013\left( \text{W}/{{m}^{2}} \right)\Rightarrow L=\log \frac{I}{{{I}_{0}}}=\log \frac{0,013}{{{10}^{-12}}}\approx 10,11\left( B \right)\)
Câu trả lời của bạn
Biên độ của dao động cưởng bức đạt cực đại khi tần số của lực cưởng bức bằng tần số riêng của con lắc: f = f0 = \(\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m}}\)
→ m = \(\frac{k}{4{{\pi }^{2}}{{f}^{2}}}\) = 0,1 kg = 100 g.
Câu trả lời của bạn
Tàu bị xóc mạnh nhất khi chu kì kích thích của ngoại lực bằng chu kỳ riêng của khung tàu: T = T0 = L/v
→ v = L/T0= 4 m/s = 14,4 km/h.
Câu trả lời của bạn
Ta có: \({{e}_{c}}=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}=-\frac{0-NBS\cos \left( \overrightarrow{n},\,\overrightarrow{B} \right)}{\Delta t}={{2.10}^{-4}}\,V.\)
Câu trả lời của bạn
+) Trục của vòng dây song song với nên: \({{\alpha }_{1}}=\widehat{\left( \overrightarrow{n};\overrightarrow{B} \right)}=0\)
+) Từ thông qua N vòng dây lúc đầu: \({{\Phi }_{1}}=NBS\cos {{\alpha }_{1}}=N{{B}_{1}}S\)
Lúc sau:
+) Trục của vòng dây vuông góc với nên: \({{\alpha }_{2}}=\widehat{\left( \overrightarrow{n};\overrightarrow{B} \right)}={{90}^{0}}\)
+) Từ thông qua N vòng dây lúc sau: \({{\Phi }_{2}}=NBS\cos {{\alpha }_{2}}=0\)
+) Độ biến thiên từ thông: \(\Delta \Phi ={{\Phi }_{2}}-{{\Phi }_{1}}=-{{\Phi }_{1}}=-NBS\)
+) Độ lớn suất điện động: \(\left| e \right|=\left| \frac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right|=\left| \frac{NBS}{\Delta t} \right|=\left| \frac{100.0,{{2.300.10}^{-4}}}{0,5} \right|=1,2V\)
Vậy: Suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây là 1,2 V.
Câu trả lời của bạn
+) Từ thông qua ống dây: \(\Phi =NBS\cos {{0}^{0}}=NBS\)
+) Tốc độ biến thiên từ thông: \(\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}=\frac{\Delta \left( NBS \right)}{\Delta t}=NS\frac{\Delta B}{\Delta t}\)
+) Độ lớn suất điện động trong khung dây:
\(\left| e \right|=\left| \frac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right|=NS\left| \frac{\Delta B}{\Delta t} \right|=1000.\left( {{100.10}^{-4}} \right).0,04=0,4\left( V \right)\)
+) Dòng điện cảm ứng trong ống dây: \({{i}_{c}}=\frac{e}{R}=\frac{0,4}{16}=\frac{1}{40}\left( A \right)\)
+) Công suất tỏa nhiệt trên R: \(P={{i}^{2}}R={{\left( \frac{1}{40} \right)}^{2}}.16=0,01\left( \text{W} \right)\).
Câu trả lời của bạn
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn:
\(\left| e \right|=\left| \frac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right|=\left| \frac{S.\Delta B}{\Delta t} \right|=S.\left| \frac{\Delta B}{\Delta t} \right|=\frac{\pi {{d}^{2}}}{4}.\frac{\Delta B}{\Delta t}\)
Điện trở của vòng dây: \(R=\rho \frac{L}{{{S}_{0}}}=\rho \frac{\pi d}{{{S}_{0}}}\)
Cường độ dòng điện cảm ứng qua vòng dây:\(I=\frac{\left| e \right|}{R}=\frac{\frac{\pi {{d}^{2}}}{4}\left| \frac{\Delta B}{\Delta t} \right|}{\rho \frac{\pi d}{{{S}_{0}}}}=\frac{{{S}_{0}}.d}{4\rho }.\frac{\Delta B}{\Delta t}\)
\(\Rightarrow \frac{\Delta B}{\Delta t}=\frac{4\rho I}{S.d}=\frac{4.1,{{75.10}^{-8}}.2}{{{5.10}^{-6}}.0,2}=0,14\)(T/s).
a) Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0 đến t = 0,4s.
b) Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng trong khung.
c) Tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong khung.
Câu trả lời của bạn
a) Độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t1 = 0 đến t2 = 0,4s.
Từ đồ thị ta có : \(\left\{ \begin{align} & {{t}_{1}}=0\Rightarrow {{B}_{1}}=2,{{4.10}^{-3}}\left( T \right) \\ & {{t}_{2}}=0,4s\Rightarrow {{B}_{2}}=0 \\ \end{align} \right.\)
+) Độ biến thiên cảm ứng từ: \(\Delta B={{B}_{2}}-{{B}_{1}}=-2,{{4.10}^{-3}}\left( T \right)\)
+) Khung dây vuông góc với mặt phẳng khung dây nên : \(\alpha =\widehat{\left( \overrightarrow{n};\overrightarrow{B} \right)}=0\)
+) Độ biến thiên từ thông qua khung dây:
\(\Delta \Phi =N.\left( \Delta B \right).S.\cos \alpha =10.\left( -2,{{4.10}^{-3}} \right){{.25.10}^{-4}}.1=-{{6.10}^{-5}}\left( \text{W}b \right)\)
+) Vậy từ thông giảm một lượng \(\left| \Delta \Phi \right|={{6.10}^{-5}}\left( \text{W}b \right)\)
b) Suất điện động cảm ứng trong khung dây: \({{e}_{c}}=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}=1,{{5.10}^{-4}}\left( V \right)\)
c) Vì từ thông giảm nên vecto cảm ứng từ cảm ứng \({{\overrightarrow{B}}_{c}}\) cùng chiều với cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\). Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều là chiều kim đồng hồ (hình vẽ).
A. Hiện tượng tự cảm không phải là hiện tượng cảm ứng điện từ.
B. Hiện tượng tự cảm không xảy ra ở các mạch điện xoay chiều.
C. Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.
D. Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của từ trường bên ngoài mạch điện.
Câu trả lời của bạn
Đáp án: C
Giải thích:
Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi chính sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.
Câu trả lời của bạn
Giải thích:
+ Một ống dây điện chiều dài ℓ, tiết diện S, gồm N vòng dây, có cường độ I chạy qua, độ tự cảm của ống dây: \(L = 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{N^2}}}{l}S\)
+ Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt: \(L = \mu .4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{N^2}}}{l}S\)
Với μ là độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt (cỡ 104).
A. tăng điện trở của ống dây.
B. tăng cường độ dòng điện qua ống dây.
C. làm cho bóng đèn mắc trong mạch không bị cháy.
D. tăng độ tự cảm của ống dây.
Câu trả lời của bạn
Đáp án: D
Giải thích:
Khi ta đưa lõi sắt vào trong lòng ống dây thì độ tự cảm của ống dây tăng lên.
Câu trả lời của bạn
Hệ số tự cảm (độ tự cảm) của ống dây có ý nghĩa vật lí: cho biết từ thông qua ống dây là lớn hay nhỏ khi có dòng điện đi qua.
a. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch
b. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở trong 20 phút
Câu trả lời của bạn
a. Ta có \({{U}_{0}}=100V,R=55\Omega \Rightarrow {{I}_{0}}=\frac{{{U}_{0}}}{R}=2A\)
Do mạch chỉ có R nên u và i cùng pha. Khi đó \({{\varphi }_{u}}={{\varphi }_{i}}=\frac{\pi }{2}\Rightarrow i=2\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{2} \right)\left( A \right)\)
\(Q={{I}^{2}}Rt={{\left( \frac{{{I}_{0}}}{\sqrt{2}} \right)}^{2}}Rt=2.55.20.60=132000J=132kJ\)
A. Cùng tần số với điện áp ở hai đầu đoạn mạch và có pha ban đầu luôn bằng 0
B. Có giá trị hiệu dụng tỉ lệ thuận với điện trở của mạch
C. Cùng tần số và cùng pha với điện áp ở hai đầu đoạn mạch
D. Luôn lệch pha \(\frac{\pi }{2}\) so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch
Câu trả lời của bạn
Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần cùng tần số và cùng pha với điện áp ở hai đầu đoạn mạch và \(I=\frac{U}{R}\).
Chọn C
Câu trả lời của bạn
Mạch chỉ có tụ điện nên điện áp chậm pha hơn dòng điện góc \(\frac{\pi }{2}\) , khi đó \){{\varphi }_{u}}={{\varphi }_{i}}-\frac{\pi }{2}\Rightarrow {{\varphi }_{i}}=\frac{2\pi }{3}rad\)
Dung kháng của mạch là \({{Z}_{C}}=\frac{1}{C\omega }=50\sqrt{3}\Omega \Rightarrow {{U}_{0C}}=50\sqrt{3}{{I}_{0}}\)
Áp dụng hệ thức liên hệ ta được \({{\left( \frac{{{u}_{c}}}{{{U}_{0C}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{i}{I{{ & }_{0}}} \right)}^{2}}=1\Leftrightarrow {{\left( \frac{300}{50\sqrt{3}{{I}_{0}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{2\sqrt{2}}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}=1\Rightarrow {{I}_{0}}=2\sqrt{5}A\)
Vậy cường độ dòng điện chạy qua bản tụ điện có biểu thức \(i=2\sqrt{5}\cos \left( 100\pi t+\frac{2\pi }{3} \right)A\)
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *