Hôm nay chúng ta qua bài số 5 của chuyên đề Dòng điện xoay chiều là bài Máy phát điện xoay chiều. Thực ra ngày bài đầu tiên, khi tìm hiểu cách tạo ra dòng điện xoay chiều chúng ta đã có nói trước về máy phát điện xoay chiều. Cho nên bài này quá trình sẽ lặp lại tương tự như thế, tìm hiểu rõ hơn về cấu tạo máy.

* Định nghĩa
Máy phát điên xoay chiều là thiết bị tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ hay máy phát điện xoay chiều là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng.

* Cấu tạo
Gồm 2 bộ phận chính
+ Phần cảm: tạo ra từ trường là nam châm (thường là nam châm điện).
+ Phần ứng: tạo ra dòng điện là cuộn dây.
Một trong hai phần đứng yên gọi là Stato, phần còn lại quay quanh một trục gọi là Roto.

1. Máy phát điên xoay chiều 1 pha
+ Cách 1: Roto là phần cảm (nam châm quay).
               → Stato là phần ứng.
+ Cách 2: Stato là phần cảm (nam châm đứng yên).
               → Roto là phần ứng.
* Máy phát điên xoay chiều 1 pha hoạt động theo cách 2, phải lấy điện ra bằng bộ góp (2 vành khuyên và chổi quét từ lên 2 vành khuyên).
⇒ Tần số dòng điện do máy phát ra:
\(f = \frac{np}{60}\)
Với p: số cặp cực
       n: tốc độ quay của Roto. Đơn vị: vòng/phút (v/p)
f = np: n (v/s)
* Mối liên hệ giữa từ thông \(\phi\) và suất điện động e
Ta có: \(\phi = \phi _0 \cos (\omega t + \varphi ) , \ \ \phi _0 = NBS\)
\(\rightarrow e = - \phi = \omega \phi _0 \sin (\omega t + \varphi )\)
hay \(e = E_0\cos (\omega t + \varphi - \frac{\pi }{2}), \ \ E_0 = \omega \phi _0\)

2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha
* Cấu tạo
Stato là phần ứng gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau, đặt lệch nhau 120⁰ trên 1 vành tròn, Roto là 1 nam châm điện.
\(\rightarrow \left\{\begin{matrix} e_1 = E_0\cos \omega t \hspace{2cm}\\ e_2 = E_0\cos (\omega t + \varphi + \frac{2\pi }{3}) \\ e_3 = E_0\cos (\omega t + \varphi - \frac{2\pi }{3}) \end{matrix}\right.\)
* Dòng điện xoay chiều 3 pha: là hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều 1 pha được tạo ra từ 3 suất điện động cùng biên độ, cùng tần số, lệch pha nhau từng đôi một 1 góc \(\frac{2 \pi }{3}\).
* Hai cách mắc điện 3 pha: hình sao và tam giác.

VD1: Một máy phát điện có 4 cặp cực, roto quay với tốc độ 30 vòng/phút, một máy phát điện thứ hai có 5 cặp cực. Để hai dòng điện do 2 máy phát ra hòa vào cùng một mạng điện thì roto của máy phát thứ hai phải có tốc độ bao nhiêu?
Giải:
\(f_1 = f_2 \Rightarrow \frac{n_1p_1}{60} = \frac{n_2p_2}{60}\)
\(\Rightarrow n_2 = \frac{n_1p_1}{p_2} = \frac{30.4}{5} = 24 \ (v/p)\)

VD2: Một máy phát điện xoay chiều 1 pha tạo ra tần số 60 Hz, để duy trì hoạt động của 1 thiết bị kỹ thuật (chỉ hoạt động với tần số 60 Hz). Nếu thay roto của máy bằng 1 roto khác nhiều hơn 1 cặp cực thì số vòng quay của roto trong 1 giờ thay đổi 7200 vòng. Tìm số cặp cực của roto ban đầu?
Giải:
\(f = \frac{np}{60} = 60\)
Thay roto của máy bằng 1 roto khác nhiều hơn 1 cặp cực ⇒ Số vòng quay giảm trong 1 giờ là 7200 vòng.
⇒ Trong 1 phút: \(\frac{7200}{60} = 120\ (v/p)\)
\(f' = \frac{n'p'}{60} = \frac{(n-120)(p+1)}{60} = 60\)
Ta có: \(\left\{\begin{matrix} f = \frac{np}{60} = 60 \hspace{1,6cm}\\ f' = \frac{(n-120)(p+1)}{60} = 60 \end{matrix}\right. \Rightarrow \left\{\begin{matrix} n = 720 \ (v/p)\\ p = 5 \hspace{1,5cm} \end{matrix}\right.\)