Luyện thi ĐH KIT 1 (Đặng Việt Hùng): Máy phát điện xoay chiều một pha P2 (Tài liệu bài giảng)

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Máy phát điện xoay chiều một pha – p2.

MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA – PHẦN 2 (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) GIÁO VIÊN: ĐẶNG VIỆT HÙNG Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm theo bài giảng “Máy phát điện xoay chiều một pha – phần 2“ thuộc khóa học LTĐH KIT-1 : Môn Vật lí(Thầy Đặng Việt Hùng) tại website Hocmai.vn. Để có thể nắm vững kiến thức phần “Máy phát điện xoay chiều một pha – phần 2”, Bạn cần kết hợp theo dõi bài giảng với tài liệu này.

Ví dụ 1: (Khối A – 2010) Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều một pha chỉ có R và cuộn dây thuần cảm. Bỏ qua điện trở các dây nối. Khi Rôto quay với tốc độ n vòng/phút thì cường độ dòng điện qua máy là 1 A. Khi Rôto quay với tốc độ 3n vòng/phút thì

cường độ là Khi Rôto quay với tốc độ 2n vòng/phút thì cảm kháng của mạch là bao nhiêu?

A. B. C. D.

..........................................................................................................................................................................................

Ví dụ 2: (Khối A – 2013) Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều một pha chỉ có R và cuộn dây thuần cảm. Bỏ qua điện trở các dây nối. Khi Rôto quay với tốc độ n vòng/phút thì cường độ dòng điện qua máy là I. Khi Rôto quay với tốc độ 2n vòng/phút thì

cường độ là Khi Rôto quay với tốc độ 3n vòng/phút thì hệ số công suất của mạch bằng bao nhiêu?

Đ/s:

..........................................................................................................................................................................................

Ví dụ 3: Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều một pha chỉ có R = Ω và cuộn dây thuần cảm. Bỏ qua điện trở các dây nối. Khi Rôto quay với tốc độ n vòng/phút thì cường độ dòng điện qua máy là 1 A. Khi Rôto quay với tốc

độ 2n vòng/phút thì cường độ là Khi Rôto quay với tốc độ 3n vòng/phút thì cảm kháng của mạch là bao nhiêu?

Đ/s: 15 Ω

..........................................................................................................................................................................................

Ví dụ 4: Một máy phát điện xoay chiều một pha có một cặp cực, mạch ngoài được nối với một mạch RLC nối tiếp

gồm cuộn thuần cảm có độ tự cảm , tụ điện C và điện trở R. Khi máy phát điện quay với tốc độ 750

vòng/phút thì dòng điện hiệu dụng qua mạch là ; khi máy phát điện quay với tốc độ 1500 vòng/phút thì trong mạch có cộng hưởng và dòng điện hiệu dụng qua mạch là 4 A. Giá trị của điện trở thuần R và tụ điện C lần lượt là

B. A.

- Trang | 1 -

Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt

D. C.

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Máy phát điện xoay chiều một pha – p2.

..........................................................................................................................................................................................

Ví dụ 5: Một đoạn mạch gồm điện trở thuần R = 120 Ω mắc nối tiếp với tụ điện C. Nối 2 đầu đoạn mạch với 2 cực của một máy phát điện xoay chiều một pha, bỏ qua điện trở các cuộn dây trong máy phát. Khi rôto của máy quay đều với tốc độ 200 vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch là I. Khi rôto của máy quay đều với tốc

độ 400 vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch là Nếu rôto của máy quay đều với tốc độ

600 vòng/phút thì dung kháng của đoạn mạch là

A. B. C. D.

..........................................................................................................................................................................................

Ví dụ 6: Nối 2 cực của 1 máy phát điện xoay chiều 1 pha vào 2 đầu đoạn mạch AB gồm 1 điện trở thuần R = 30 Ω và 1 tụ điện mắc nối tiếp. Bỏ qua điện trở các cuộn dây của máy phát. Khi roto của máy quay đều với tốc độ n vòng/phút thì I hiệu dụng trong mạch là 1 A. Khi roto quay đều với tốc độ 2n vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng là

Nếu roto quay đều với tốc độ 4n vòng/phút thì dung kháng của tụ là

A. B. C. D.

..........................................................................................................................................................................................

Ví dụ 7: Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch RLC. Bỏ qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua các cuộn dây của máy phát không đổi. Khi máy phát quay với tốc độ n (vòng/phút) thì công

suất tiêu thụ điện là P, hệ số công suất là Khi máy phát quay với tốc độ 2n (vòng/phút) thì công suất tiêu thụ điện

là 4P. Khi máy phát quay với tốc độ 3n (vòng/phút) thì công suất tiêu thụ điện của máy phát là bao nhiêu? (Đ/s:

)

..........................................................................................................................................................................................

- Trang | 2 -

Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt

..........................................................................................................................................................................................

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Máy phát điện xoay chiều một pha – p2.

Ví dụ 8: Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch RLC. Bỏ qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua các cuộn dây của máy phát không đổi. Khi máy phát quay với tốc độ n (vòng/phút) thì công suất tiêu thụ điện đạt cực đại là P0. Khi máy phát quay với tốc độ 2n (vòng/phút) thì công suất tiêu thụ điện là P0/2.

Khi máy phát quay với tốc độ 3n (vòng/phút) thì công suất tiêu thụ điện của máy phát là bao nhiêu? (Đ/s: )

..........................................................................................................................................................................................

Vi dụ 9: Nối 2 cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào 2 đầu đoạn mạch ngoài RLC nối tiếp. Bỏ qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua các cuộn dây của máy phát không đổi. Khi roto của máy quay với tốc độ n0 ( vòng/phút) thì công suất tiêu thụ mạch ngoài cực đại. Khi roto của máy quay với tốc độ n1 ( vòng /phút) và n2 (vòng/phút) thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài có cùng một giá trị. Hệ thức quan hệ giữa n0, n1, n2 là

B. C. D. A.

Lời giải:

Suất điện động hiệu dụng do máy phát phát ra:

Cường độ dòng điện trong mạch:

 Khi :

Để thì

(*)

- Trang | 3 -

Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt

 Khi và :

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Máy phát điện xoay chiều một pha – p2.

(**)

Từ (*) và (**): CHỌN ĐÁP ÁN B.

Vi dụ 10: Một máy phát điện xoay chiều một pha có điện trở không đáng kể, được mắc với mạch ngoài là một đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, tụ điện C và cuộn cảm thuần L. Khi tốc độ quay của roto là n1 và n2 thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch có cùng giá trị. Khi tốc độ quay là n0 thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt cực đại. Mối liên hệ giữa n1, n2 và n0 là

A. B. C. D.

Lời giải:

N0 = 2fN0 = U ( do r = 0)

2 +

Suất điện động của nguồn điện: E = Với f = np n tốc độ quay của roto, p số cặp cực từ Do I1 = I2 ta có:

2 +

2[R2 +42L2f2

2[R2 +42L2f1

- 2 - 2 ] => f1 ] = f2

-----> (1)

Dòng điện hiệu dụng qua mạch

I =

có giá trị lớn nhất I = Imac khi E2 /Z2 có giá trị lớn nhất hay khi y =

y = =

Để y = ymax thì mẫu số bé nhất

Đặt x = . Lấy đạo hàm mẫu số, cho bằng 0 ta được kết quả x0 = 22C2(2

= 22C2(2 (2)

Từ (1) và (2) ta suy ra

hay => Chọn B

- Trang | 4 -

Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt

Vi dụ 11: Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu đoạn mạch ngoài RLC nối tiếp. Bỏ qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua các cuộn dây của máy phát không đổi. Khi rôto của máy phát quay với

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Máy phát điện xoay chiều một pha – p2.

tốc độ n1 = 30 vòng/phút và n2 = 40 vòng/phút thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài có cùng một giá trị. Hỏi khi rôto của máy phát quay với tốc độ bao nhiêu vòng/phút thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài đạt cực đại?

A. 50 vòng/phút. B. vòng/phút. C. vòng/phút. D. 24 vòng/phút.

Lời giải:

Áp dụng công thức giải nhanh vòng/phút.

N0 = 2fN0 = U ( do r = 0)

2R => I1 = I2 .

2R = I2

Cách 2: Suất điện động hiệu dụng của nguồn điện: E = Với f = np; n tốc độ quay của roto, p số cặp cực từ Do P1 = P2 ta có:I1

= => =

= =>

= = =>

=> (2 - R2 )C2 = (1)

Dòng điện hiệu dụng qua mạch

I = .=> P = Pmax khi I = Imac khi E2 /Z2 có giá trị lớn nhất tức khi

y = có giá trị lớn nhất

= y =

Để y = ymax thì mẫu số bé nhất

Đặt x = ---> y =

= C2(2 (2) Lấy đạo hàm mẫu số, cho bằng 0 ta được kết quả x0 =

Từ (1) và (2) ta suy ra =

- Trang | 5 -

Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt

hay => = 24 vòng/phút. Chọn B

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Máy phát điện xoay chiều một pha – p2.

Lưu ý :Khi P1 = P2 nếu U1 = U2 = U thì mới có 12 = ch 0 không đổi, còn U = E (do r = 0) phụ thuộc vào tốc độ quay của rôto tức là U1  U2 Uch nên 12  ch

2 . Ở bài toán này từ thông cực đại gửi qua các cuộn dây là 2 ( cụ thể

= )

Vi dụ 12: Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha có 5 cặp cực từ vào hai đầu đoạn mạch AB gồm

điện trở thuần R = 100 , cuộn cảm thuần có độ tự cảm H và tụ điện có điện dung F. Tốc độ rôto

của máy có thể thay đổi được. Khi tốc độ rôto của máy là n hoặc 3n thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch có cùng giá trị I. Giá trị của n bằng bao nhiêu?

Lời giải:

(coi điên trở trong của máy phát Suất điện động cực đại của nguồn điện: E0 = N0 = 2fN0 => U = E =

không đáng kể). Cường độ dòng điện qua mạch I =

Với f = np n tốc độ quay của roto, p số cặp cực từ Cường độ dòng điện chạy qua mạch

cho cùng một giá trị của I,đặt y=biểu thức trong căn,áp dụng viét,x1+x2=-b/a

Do 2

= (2 - R2 )C2 = (*) =>

=> = =50 =2 np n = 5 vòng /s.

Vi dụ 13: Cho mạch điện RC với R = 15 . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một máy phát điện xoay chiều một pha. Khi rô to quay với tốc độ n vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng I1 = 1A Khi rô to quay với tốc độ 2n vòng/phút

A. Nếu roto quay với 3n vòng/phút thì dung kháng của tụ là thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch I2 =

A. . B. . C. 3 . D. .

Lời giải:

* Sđđ hiệu dụng của máy phát là : E = NBS / *  tỉ lệ với số vòng quay => 2 = 21 => ZC2 = ZC1/2

= = * Ta có : I1 = = 1 ; I2 =

=> => => => ZC1 = 6

- Trang | 6 -

Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt

.Đáp án A * Nếu roto quay với 3n vòng/phút => 3 = 3 1=> ZC3 = ZC1/3 = 2

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Máy phát điện xoay chiều một pha – p2.

Vi dụ 14: (ĐH -2013): Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối . Bỏ qua điện trở thuần , cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung 176,8 tiếp gồm điện trở 69,1

của các cuộn dây của máy phát. Biết rôto máy phát có hai cặp cực. Khi rôto quay đều với tốc độ vòng/phút

hoặc vòng/phút thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là như nhau. Độ tự cảm L có giá trị gần giá trị

B. 0,7 H. C. 0,6 H. D. 0,2 H.

nào nhất sau đây? A. 0,8 H. Giải 1: * Ta có tần số của dòng điện ứng với hai tốc độ góc của rôto :

và

; Dung kháng của tụ ứng với f1 và f2 lần lượt là :

Đặt x = Lω1. Ta có công suất tiêu thụ của mạch ngoài ứng với hai tần số f1 và f2 là bằng nhau nên:

; với

Hay :

Thay giá trị của R vào ta tính được x = 157,5 Ω. Độ tự cảm của cuôn dây : L = 0,557 H

Giải 2:

I = = Với E là suất điện động hiệu dụng giữa hai cực máy phát: E = N0 = 2fN0 = U ( do r = 0)

Với f = np n tốc độ quay của roto, p số cặp cực từ.

= ---> f1 = Hz =>1 = 90π; ZC1 = 20Ω

---> f2 = = 60 Hz => 2 = 120π ; ZC2 = 15Ω

= P1 = P2 <=> I1 = I2 <=>

2 - 161

2)L2 – (2702 - 6401)L + 9.152 – 16.202 = 0

2)L2 – (2702 - 6401)L - 7R2 + 9.152 – 16.202 = 0

=> = => =

=> 9[R2 + (2L – 15)2] = 16[R2 + (1L – 20)2] => - 7R2 + (92 2 - 161 (92 25200πL = 37798,67=> L = 0,48H. Chọn C Giải 3: Ta có: 1=2n1p/60=90 (rad/s); 2=2n2p/60=120 (rad/s)

- Trang | 7 -

Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt

Suất điện động cực đại ( do ); Vì P1=P2 

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Máy phát điện xoay chiều một pha – p2.

L= 0,477(H) Giá trị gần nhất là 0,6H. Chọn C

= 15 . Giải 4: 1 = 2 = 90 rad/s; 1 = 2 = 120 rad/s; ZC1 = = 20 ; ZC2 =

=  = P1 = P2 

 9R2 + 9.(120)2L2 – 9.3600L + 9.225 = 16R2 + 16.(90)2L2 – 16.3600L + 16.400  7.3600L = 37798,67  L = 0,478 (H). Đáp án C.

N0 = 2fN0 = U ( do r = 0)

2R => I1 = I2 .

2R = I2