Trong tất cả các dạng năng lượng, sử dụng điện năng có nhiều thuận tiện hơn cả. Điện năng dễ truyền tải đi xa và phân phối đến các nơi tiêu thụ. Điện năng dễ biến đổi được thành cơ năng, nhiệt năng, quang năng…bằng hững cơ cấu tương đối đơn giản.

Nguồn  điện chủ yếu được sử dụng hiện nay là các máy phát điện kiểu cảm ứng mà chúng ta sẽ nghiên cứu trong chương trình này. Chúng biến đổi cơ năng thành điện năng, và tạo ra một dòng điện có cường độ lớn, ổn định trong một thời gian dài, thuận tiện cho việc sử dụng.

1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ. Nguyên tắc của máy đó đã được giới thiệu ở bài Hiệu điện thế dao động điều hòa. Dòng điện xoay chiều: khi từ thông qua một khung dây dao động điều hoà, nó làm phát sinh trong khung dây một suất điện động dao động điều hoà, suất điện động đó tạo ra ở mạch ngoài (mạch tiêu thụ) một dòng điện xoay chiều dao động điều hoà.

Suất điện động trong một khung dây là rất nhỏ. Để có một suất điện động đủ lớn dùng được trong công nghiệp và trong đời sống, người ta bố trí trong máy phát điện nhiều cuộn dây dẫn, mỗi cuộn gồm nhiều vòng dây, và nhiều nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực bắc – nam khác nhau.
  
Các cuộn dây trong máy phát điện được mắc nối tiếp nhau, và hai đầu dây được nối với mạch tiêu thụ bằng một cơ cấu riêng gọi là bộ góp.

2. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều

Hai đầu A, B của cuộn dây cũng quay quanh trục của nó cùng với khung dây vì vậy không thể nối chúng trực tiếp với mạch ngoài. Người ta dùng hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây và cùng quay với khung dây, nối đầu dây A với vành khuyên 1 và đầu dây B với vành khuyên 2. Hai chổi quét a và b cố định tì lên hai vành khuyên và được nối với mạch ngoài. Khi khung dây quay, hai vành khuyên trượt trên hai chổi quét, dòng điện từ khung dây truyền qua vành khuyên và chổi quét ra mạch ngoài.

Hệ thống vành khuyên và chổi quét được gọi là bộ góp.

Trong máy phát điện, phần tạo ra từ trường được gọi là phần cảm, phần tạo ra dòng điện được gọi là phần ứng. Các máy phát nhỏ, thí dụ như của xe đạp, có thể dùng nam châm vĩnh cửu làm phần cảm, nhưng trong phần lớn các máy phát người ta thường dùng nam châm điện để tạo ra những từ trường mạnh.

Các cuộn dây của phần cảm và phần ứng đều được quấn trên các lõi làm bằng một loại thép đặc biệt (thép kĩ thuật điện) gọi là thép silic hoặc tôn silic để tăng cường từ thông qua các cuộn dây. Để tránh dòng điện Phucô, các lõi được ghép bằng nhiều tấm thép mỏng cách điện với nhau.

Phần cảm cũng như phần ứng (bao gồm các cuộn dây và lõi thép) có thể là bộ phận đứn yên hoặc bộ phận chuyển động của máy. Bộ phận đứng yên gọi là stato, và bộ phận chuyển động gọi là rôto.

Dòng điện xoay chiều thường dùng có tần số 50Hz. Nếu máy phát có 1 cuộn dây và 1 nam châm (tức là 1 cặp cực bắc nam) thì rôto phải quay với vận tốc góc 50vòng/giây, tức là 3000vòng/phút. Để giảm số vòng quay 2,3,…n lần, người ta tăng số cuộn dây và số cặp cực lên 2, 3,… n lần. (số cặp cuận dây luôn luôn bằng số cặp cực). Nếu máy có p cặp cực quay với tần số góc n vòng/phút thì tần số dòng điện phát ra là

                         

Máy phát điện có cấu tạo như trên gọi là máy phát điện xoay chiều một pha, cũng gọi là máy dao điện một pha hay máy phát một pha. Dòng điện nó phát ra gọi là dòng điện xoay chiều một pha hay dòng một pha

---

Lê Nhất Trưởng Tuấn @ 16:27 26/07/2009
Số lượt xem: 36688