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
A. Người ta mắc thêm vào mạch một tụ điện nối tiếp với điện trở
B. Người ta mắc thêm vào mạch một cuộn cảm nối tiếp với điện trở
C. Người ta thay điện trở nói trên bằng một tụ
D. Người ta thay điện trở nói trên bằng một cuộn cảm
Câu trả lời của bạn
Muốn dòng điện trong mạch sớm pha hơn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch một góc \(\frac{\pi }{2}\) ta cần thay điện trở bằng tụ điện.
Câu trả lời của bạn
Mạch điện chỉ gồm điện trở thuần nên U = IR = 220V.
Câu trả lời của bạn
Ta có \(i=\frac{u}{R}=11\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t \right)\left( A \right)\).
Câu trả lời của bạn
Ta có \(i=\frac{{{U}_{0}}}{{{Z}_{L}}}\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{2} \right)=\frac{{{U}_{0}}}{\omega L}\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{2} \right)\left( A \right)\).
Câu trả lời của bạn
Cảm kháng của cuộn dây là \({{Z}_{L}}=L\omega \).
Câu trả lời của bạn
Mạch điện chỉ có cuộn cảm thuần nên \(u\bot i\)
Khi đó ta có \({{\left( \frac{i}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{u}{{{U}_{0}}} \right)}^{2}}=1\Rightarrow {{\left( \frac{u}{{{U}_{0}}} \right)}^{2}}=1-\frac{1}{4}=\frac{3}{4}\Rightarrow u=\frac{\sqrt{3}}{2}{{U}_{0}}=50\sqrt{3}\)
Câu trả lời của bạn
Ta có \({{Z}_{C}}=\frac{1}{\omega C}=\frac{1}{\frac{{{10}^{-4}}}{\pi }.100\pi }=100\Omega \) .
Câu trả lời của bạn
Mạch chỉ có điện trở thuần ta có \(I=\frac{U}{R}=\frac{200}{100}=2A\)
Do đó \(P=R{{I}^{2}}=400W\).
A. cường độ dòng điện trong mạch cùng pha với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch
B. cường độ dòng điện trong đoạn mạch trễ pha \(0,5\pi \) so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch
C. cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch phụ thuộc vào tần số của điện áp
D. cường độ dòng điện trong đoạn mạch sớm pha \(0,5\pi \) so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch
Câu trả lời của bạn
Mạch chỉ có điện trở thì u và I cùng pha và \(I=\frac{U}{R}\) không phụ thuộc vào tần số của điện áp.
Chọn A
Câu trả lời của bạn
Mạch chỉ có tụ điện ta có: \({{Z}_{C}}=\frac{1}{C\omega }=\frac{1}{\frac{250}{\pi }{{.10}^{-6}}.100\pi }=40\Omega \)
Khi đó \(U=I.{{Z}_{C}}=5.40=200V\).
Câu trả lời của bạn
Ta có \({{\varphi }_{u}}-{{\varphi }_{i}}=\frac{\pi }{6}-\left( -\frac{\pi }{3} \right)=\frac{\pi }{2}\) nên u nhanh pha hơn i góc \(\frac{\pi }{2}\)
Do đó mạch điện chứa cuộn dây thuần cảm.
Câu trả lời của bạn
Ta có \({{Z}_{L}}=L\omega =50\Omega \)
Mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm nên \({{\varphi }_{i}}={{\varphi }_{u}}-\frac{\pi }{2}=\frac{\pi }{3}-\frac{\pi }{2}=\frac{-\pi }{6}\)
Mặt khác \(u\bot i\) nên \){{\left( \frac{u}{{{U}_{0}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{i}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}=1\Leftrightarrow \frac{{{\left( 100\sqrt{2} \right)}^{2}}}{{{\left( {{Z}_{L}}.{{I}_{0}} \right)}^{2}}}+\frac{4}{{{I}_{0}}^{2}}=1\)
\(\Rightarrow \frac{8}{{{I}_{0}}^{2}}+\frac{4}{{{I}_{0}}^{2}}=1\Leftrightarrow {{I}_{0}}=2\sqrt{3}\). Do đó \)i=2\sqrt{3}\cos \left( 100\pi t-\frac{\pi }{6} \right)\left( A \right)\).
Câu trả lời của bạn
Do \(u\bot i\) nên \({{\left( \frac{u}{{{U}_{0}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{i}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}=1\). Khi \({{u}_{L}}={{U}_{0}}\Rightarrow i=0\).
Câu trả lời của bạn
Do mạch chỉ có tụ điện nên \(u\bot i\) suy ra \(\frac{{{u}^{2}}}{{{U}_{0}}^{2}}+\frac{{{i}^{2}}}{{{I}_{0}}^{2}}=1\Rightarrow \frac{{{u}^{2}}}{{{U}^{2}}}+\frac{{{i}^{2}}}{{{I}^{2}}}=2\).
Câu trả lời của bạn
Mạch điện chỉ có tụ do đó \(U={{Z}_{C}}.I=\frac{I}{C\omega }=\frac{I}{C.2\pi f}\)
Do U không đổi nên \(\frac{{{I}_{1}}}{C.2\pi {{f}_{1}}}=\frac{{{I}_{2}}}{C.2\pi {{f}_{2}}}\Rightarrow \frac{{{I}_{1}}}{{{I}_{2}}}=\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}\Rightarrow {{f}_{2}}=100Hz\)
Câu trả lời của bạn
Ta có \({{Z}_{C}}=\frac{1}{C\omega }=50\Omega \)
Mạch điện chỉ có tụ điện nên \(u\bot i\) do đó \({{\left( \frac{u}{{{U}_{0}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{i}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}=1\)
\(\Rightarrow \frac{{{150}^{2}}}{{{\left( {{I}_{0}}{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}+\frac{16}{{{I}_{0}}^{2}}=1\Leftrightarrow \frac{9}{{{I}_{0}}^{2}}+\frac{16}{{{I}_{0}}^{2}}=1\Leftrightarrow {{I}_{0}}=5\)
Mặt khác \({{\varphi }_{i}}={{\varphi }_{u}}+\frac{\pi }{2}=-\frac{\pi }{3}+\frac{\pi }{2}=\frac{\pi }{6}\Rightarrow i=5\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{6} \right)\left( A \right)\).
Câu trả lời của bạn
Do mạch điện chỉ có tụ điện nên \(u\bot i\) do đó \({{\left( \frac{u}{{{U}_{0}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{i}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}=1\)
Giải hệ: \(\left\{ \begin{array}{l} \frac{{{{60}^2}}}{{{U_0}^2}} + \frac{3}{{{I_0}^2}} = 1\\ \frac{{{{60}^2}.2}}{{{U_0}^2}} + \frac{2}{{{I_0}^2}} = 1 \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} \frac{1}{{{U_0}^2}} = \frac{1}{{14400}}\\ \frac{1}{{{I_0}^2}} = \frac{1}{4} \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} {U_0} = 120V\\ {I_0} = 2A \end{array} \right.\)
Câu trả lời của bạn
Giả sử \(u=100\cos \left( 100\pi t+\varphi \right)\)
Tại thời điểm \(\left\{ \begin{align} & u=50V=\frac{{{U}_{0}}}{2} \\ & u\uparrow \\ \end{align} \right.\Rightarrow {{\varphi }_{0u}}=-\frac{\pi }{3}\Rightarrow {{\varphi }_{0i}}=\frac{-\pi }{3}-\frac{\pi }{2}\) (Do mạch chỉ có cuộn thuần cảm nên i trễ pha \(\frac{\pi }{2}\) so với u)
Suy ra \(i=2\cos \left( -\frac{5\pi }{6} \right)=-\sqrt{3}A\) .
Câu trả lời của bạn
Do mạch điện chỉ có tụ điện nên \(u\bot i\) do đó \({{\left( \frac{u}{{{U}_{0}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{i}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}=1\)
Do đó \(\frac{{{u}_{1}}^{2}}{{{U}_{0}}^{2}}+\frac{{{i}_{1}}^{2}}{{{I}_{0}}^{2}}=\frac{{{u}_{2}}^{2}}{{{U}_{0}}^{2}}+\frac{{{i}_{2}}^{2}}{{{I}_{0}}^{2}}\Rightarrow \frac{{{U}_{0}}}{{{I}_{0}}}=\sqrt{\frac{{{u}_{1}}^{2}-{{u}_{2}}^{2}}{{{i}_{2}}^{2}-{{i}_{1}}^{2}}}={{Z}_{L}}=50\Omega \Rightarrow \omega =\frac{{{Z}_{L}}}{L}=100\pi \)
Suy ra f = 50Hz.
Câu trả lời của bạn
Cảm kháng của cuộn dây \({{Z}_{L}}=L\omega =50\Omega \)
Với đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm thì cường độ dòng điện và điện áp hai đầu mạch vuông pha với nhau, với hai đại lượng vuông pha ta luôn có:
\({{\left( \frac{{{u}_{L}}}{{{U}_{0L}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{i}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}=1\xrightarrow{{{U}_{0}}={{I}_{0}}.{{Z}_{L}}}{{\left( \frac{100\sqrt{2}}{50{{I}_{0}}} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{2}{{{I}_{0}}} \right)}^{2}}=1\Rightarrow {{I}_{0}}=2\sqrt{3}A\)
Dòng điện trễ pha\)\frac{\pi }{2}\) so với điện áp hai đầu mạch nên \(i=2\sqrt{3}\cos \left( 100\pi t-\frac{\pi }{6} \right)A\).
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *