Lý thuyết Động cơ không đồng bộ ba pha (mới 2024 + Bài Tập) - Vật lí 12

I. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ

- Khi đặt khung dây dẫn trong từ trường quay, nó sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ góc nhỏ hơn tốc độ góc của nam châm (không đồng bộ).

- Động cơ hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay gọi là động cơ không đồng bộ.

II. Động cơ không đồng bộ ba pha

Khi mắc 3 cuộn dây giống nhau với mạng điện ba pha, bố trí mỗi cuộn lệch nhau 120^o trên vòng tròn ta thấy từ trường tổng hợp do 3 cuộn dây gây ra tại tâm vòng tròn có độ lớn không đổi và quay trong mặt phẳng song song với ba trục cuộn dây với tốc độ góc bằng $\omega$

Động cơ không đồng bộ ba pha có hai bộ phận chính:

- Phần cảm: ba cuộn dây giống hệt nhau đặt tại ba vị trí nằm trên một vòng tròn sao cho các trục của các cuộn dây ấy đồng quy tại tâm O của vòng tròn đó và đặt lệch nhau $\frac{1}{3}$ vòng tròn.

- Phần ứng: rôto lồng sóc. Gồm một lồng kim loại gắn với một trục để truyền tác dụng quay của động cơ ra bên ngoài.

Nguyên tắc hoạt động:

Mắc các cuộn dây ở stato với nguồn điện ba pha, từ trường quay tạo thành có tốc độ góc bằng tần số góc của dòng điện. Từ trường quay tác dụng lên dòng điện cảm ứng trong các khung dây ở roto các momen lực làm roto quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường. Chuyển động quay của roto được sử dụng để làm quay các máy khác.

Câu 1: Hiện tượng quay không đồng bộ xảy ra khi đặt vật nào đồng trục với từ trường quay?

A. Một khung dây đồng dẫn kín.

B. Một khung dây nhôm không kín mạch.

C. Một khung dây sắt kín mạch.

D. Một kim nam châm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Khi đặt một khung dây đồng kín mạch đồng trục với từ trường quay.

Câu 2: Trong động cơ không đồng bộ thì roto lồng sóc luôn quay

A. nhanh hơn từ trường quay.

B. quay như từ trường quay.

C. quay chậm hơn từ trường quay.

D. có thể nhanh hơn, chậm hơn tùy theo tải.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Roto lồng sóc luôn quay chậm hơn từ trường vì khi đạt tốc độ bằng từ trường thì từ thông qua nó không biến thiên nữa tức là lực điện mất đi do đó khung dây dừng lại.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều một pha chạy qua ba cuộn dây của stato của động cơ không đồng bộ ba pha.

B. Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều ba pha chạy qua ba cuộn dây của stato của động cơ không đồng bộ ba pha.

C. Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện một chiều chạy qua nam châm điện.

D. Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều chạy qua nam châm điện.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Phát biểu đúng là: người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều ba pha chạy qua ba cuộn dây của stato của động cơ không đồng bộ ba pha.

Câu 4: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha có độ lớn không đổi.

B. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha có hướng quay đều.

C. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha có tần số quay bằng tần số dòng điện.

D. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha có phương không đổi.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có độ lớn không đổi, hướng quay đều với tần số quay bằng tần số dòng điện.

Câu 5: Chọn câu sai.

A. Từ trường quay trong động cơ được tạo ra bằng dòng điện một chiều.

B. Động cơ không đồng bộ ba pha có hai bộ phận chính là stato và roto.

C. Stato gồm các cuộn dây quấn trên các lõi thép bố trí trên một vành tròn có tác dụng tạo ra từ trường quay.

D. Roto hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Từ trường quay trong động cơ không đồng bộ ba pha được tạo ra bằng dòng điện xoay chiều do đó phát biểu sai là từ trường quay trong động cơ được tạo ra bằng dòng điện một chiều.

Câu 6: Chọn câu sai.

A. Động cơ không đồng bộ ba pha biến điện năng thành cơ năng.

B. Vận tốc góc của khung dây luôn nhỏ hơn vận tốc góc của từ trường quay.

C. Động cơ không đồng bộ ba pha tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha.

D. Động cơ không đồng bộ ba pha hoạt động dựa trên cơ sở của hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Với động cơ không đồng bộ ba pha

- biến điện năng thành cơ năng.

- hoạt động dựa trên cơ sở của hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay.

- vận tốc góc của khung dây luôn nhỏ hơn vận tốc góc của từ trường quay.
do đó phát biểu sai là động cơ không đồng bộ ba pha tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha.

Câu 7: Hiện tượng quay không đồng bộ xảy ra khi đặt vật nào đồng trục với từ trường quay?

A. Một kim nam châm.

B. Một khung dây nhôm không kín mạch.

C. Một khung dây đồng kín mạch.

D. Một khung dây sắt kín mạch.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Khi đặt một khung dây đồng kín mạch đồng trục với từ trường quay.

Câu 8: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện một chiều chạy qua nam châm điện.

B. Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho nam châm vĩnh cửu hình chữ U quay đều quanh trục đối xứng của nó.

C. Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều chạy qua nam châm điện.

D. Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều một pha chạy qua ba cuộn dây của stato của động cơ không đồng bộ ba pha.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Người ta có thể tạo ra từ trường quay bằng hai cách:

- Cách 1: Cho nam châm vĩnh cửu hình chữ U quay đều quanh trục đối xứng của nó.
- Cách 2: Cho dòng điện xoay chiều ba pha chạy qua ba cuộn dây trong stato của động cơ không đồng bộ ba pha.

Câu 9: Mỗi cuộn dây là 220 V. Trong khi đó chỉ có một mạng điện xoay chiều ba pha do một máy phát ba pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng ở mỗi pha là 127 V. Để động cơ hoạt động bình thường thì ta phải mắc theo cách nào sau đây?

A. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao.

B. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao.

C. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo tam giác.

D. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình tam giác

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Ta có do:

$U_d=\sqrt{3}{U}_p=127\sqrt{3}\approx 220V$

$=>U_d=220V;U_p=127V$
Vậy ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình tam giác.

Câu 10: Stato của một động cơ không đồng bộ ba pha gồm 6 cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50 Hz vào động cơ. Từ trường tại tâm của stato quay với tốc độ bằng bao nhiêu?

A. 3000 (vòng/min).

B. 1000 (vòng/min).

C. 1500 (vòng/min).

D. 500 (vòng/min).

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Trong stato của động cơ không đồng bộ ba pha mỗi cặp cực gồm ba cuộn dây.
Trong stato có 6 cuộn dây tương ứng với p = 2 cặp cực, khi đó từ trường tại tâm của stato quay với tốc độ

$=>U_d=220V;U_p=127V$(vòng/min).

Câu 11: Một động cơ không đồng bộ ba pha hoạt động bình thường khi hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mỗi cuộn dây là 100 V. Trong khi đó chỉ có một mạng điện xoay chiều ba pha do một máy phát ba pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng ở mỗi pha là 173 V. Để động cơ hoạt động bình thường thì ta phải mắc theo cách nào sau đây?

A. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao.

B. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình tam giác.

C. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo tam giác.

D. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Vì $173V=100.\sqrt{3}V$ cho nên để động cơ hoạt động bình thường thì máy phát mắc theo hình tam giác và động cơ mắc theo hình sao.

Câu 12: Trong mạch ba pha, các suất điện động mắc theo mạng hình sao, các tải mắc theo hình sao thì điện áp dây so với điện áp pha là:

A. U_dây = 3.U_pha.

B. U_dây = $\sqrt{3}$.U_pha.

C. U_dây = $\frac{1}{{\displaystyle \sqrt{3}}}$.U_pha.

D. U_dây = $\frac{1}{{\displaystyle \sqrt{3}}}$.U_pha.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Trong mạch ba pha, các suất điện động mắc theo mạng hình sao, các tải mắc theo hình sao thì điện áp dây so với điện áp pha là:

U_dây = $\sqrt{3}$. U_pha