Nguyên lí Máy phát điện và Động cơ điện

1. Chế độ máy phát điện

Cung cấp 1 lực cơ học (bằng động cơ sơ cấp) lên thanh dẫn thì thanh dẫn sẽ chuyển động với vận tốc v và đặt trong từ trường của nam châm (từ cảm B) thì trong thanh dẫn sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng.

Giả sử nối 2 đầu của thanh dẫn với tải có điện trở là R, khi đó xuất hiện dòng điện i chạy trong thanh dẫn để cấp điện cho tải. Nếu bỏ qua điện trở của thanh dẫn thì điện áp đặt vào tải u = e.

Hình 1. Nguyên lý hoạt động chế độ máy phát điện.

  • Công suất điện của máy phát cung cấp cho tải:

Pđt = u.i

  • Bỏ qua điện trở của thanh dẫn và dây nối:

u = e

  • Theo quy tắc bàn tay trái, lực điện từ tác động lên thanh dẫn đặt trong từ trường có dòng điện i chạy qua là:

Fđt = B.i.l

  • Khi máy điện quay với vận tốc không đổi thì lực điện từ cân bằng với lực cơ của động cơ sơ cấp, lúc này máy sẽ quay đều:

F = Fđt

  • Suy ra:

F.v = B.i.l.v = e.i

Công suất cơ của động cơ sơ cấp Pco = Fco.v đã được biến đổi thành công suất điện Pdt = ei, tức cơ năng đã được biến thành điện năng ở máy phát điện.

Hình 2. Máy phát điện xoay chiều một pha.

2. Chế độ động cơ điện

  • Đặt một điện áp u từ nguồn điện bên ngoài vào một thanh dẫn đặt trong từ trường của nam châm N-S.
  • Trong thanh dẫn sẽ có dòng điện i chạy qua.
  • Theo định luật lực điện từ, thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của lực điện từ Fdt = B.l.i và chuyển động với vận tốc v có chiều như hình 3.

Hình 3. Nguyên lý hoạt động chế độ động cơ điện.

  • Bỏ qua điện trở của thanh dẫn và dây nối, điện áp đặt vào thanh dẫn:

u = e

  • Công suất điện đưa vào động cơ:

Pđt = u.i = e.i = B.i.l.v = Fđt.v

Công suất điện Pđt = u.i đưa vào động cơ đã được biến thành công suất cơ P= Fđt.v trên trục động cơ, tức điện năng đã biến thành cơ năng trong động cơ điện.

Kết luận

Với một máy điện tùy theo năng lượng đưa vào mà máy điện có thể làm việc ở chế độ động cơ hay máy phát, vậy máy điện có tính thuận nghịch.