Giáo án và PPT công nghệ 12 điện - điện tử Cánh diều bài 3: Mạch điện xoay chiều ba pha

BÀI 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Hãy kể tên thiết bị điện có trong hình sau.

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN LÍ TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

Hoạt động 1: Dòng điện xoay chiều một pha

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Dòng điện xoay chiều một pha là gì? 
• Biểu thức dòng điện xoay chiều một pha là gì ?

Sản phẩm dự kiến:

- Dòng điện xoay chiều một pha là dòng điện biến thiên tuần hoàn theo dạng hình sin.

- Biểu thức: i=Imsin(ωt+)

Hoạt động 2: Dòng điện xoay chiều ba pha

GV yêu cầu HS trao đổi theo nhóm: 

• Dòng điện xoay chiều ba pha là gì?
• Nguyên lí tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha là gì?

 Sản phẩm dự kiến:

- Khái niệm: Dòng điện xoay chiều ba pha sinh ra trong mạch điện ba pha (gồm nguồn ba pha, tải ba pha và dây ba pha) là hệ thống ba dòng điện xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ và có góc lệch nhau 120⁰ giữa các pha.

- Nguyên lí tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha:

Để tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha, người ta sử dụng nguồn điện xoay chiều ba pha

+ Phần tĩnh (stator) là lõi thép có rãnh, đặt 3 cuộn dây AX, BY, CZ có cùng số vòng và kích thước dây, lệch nhau góc 120⁰. Mỗi cuộn dây được gọi là một pha.

+ Phần quay (rotor) là một nâm châm điện, khi quay sẽ tạo ra từ thông biến thiên.

2. CÁCH NỐI NGUỒN VÀ TẢI ĐIỆN BA PHA

Hoạt động 1: Cách nối nguồn điện ba pha

Gv yêu cầu HS trao đổi theo nhóm: 

• Cách nối nguồn điện ba pha được thực hiện như thế nào?
• Vẽ sơ đồ nối nguồn ba pha?

Sản phẩm dự kiến:

- Có hai cách nối nguồn điện ba pha

+ Nối hình sao (Y): ba điểm cuối X, Y, Z của các pha được nối với nhau tạo thành điểm trung tính O.

+ Nối hình tam giác (Δ): điểm đầu của pha này được nối với điểm cuối của pha kia tạo thành hình tam giác.

- Sơ đồ:

Hoạt động 4: Cách nối tải ba pha

GV yêu cầu HS trao đổi theo nhóm: 

• Cách nối tải ba pha được thực hiện như thế nào?
• Vẽ sơ đồ nối tải ba pha?

Sản phẩm dự kiến:

- Có hai cách nối tải ba pha như sau:

+ Nối hình sao (Y): ba điểm cuối X, Y, Z của các pha được nối với nhau tạo thành điểm trung tính O.

+ Nối hình tam giác (Δ): điểm đầu của pha này được nối với điểm cuối của pha kia tạo thành hình tam giác.

- Sơ đồ:

3. QUAN HỆ GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG CỦA CÁC ĐẠI LƯỢNG DÂY VÀ PHA TRONG MẠCH ĐIỆN BA PHA ĐỐI XỨNG

Hoạt động 1: Sơ đồ mạch điện ba pha

GV yêu cầu HS trao đổi theo nhóm: 

• Sơ đồ mạch điện ba pha được kí hiệu như thế nào? 
• Một tải ba pha gồm 3 điện trở R = 50 Ω nối hình tam giác, nối vào nguồn điện ba pha có U_d = 380 V. Tính dòng điện pha và dòng điện dây.

Sản phẩm dự kiến:

- Sơ đồ mạch điện ba pha được kí hiệu như sau:

+ Dòng điện chạy trong dây pha gọi là dòng điện dây, kí hiệu là I_d.

+ Dòng điện chạy trong mỗi pha gọi là dòng điện pha, kí hiệu là I_p.

+ Điện áp giữa hai dây pha gọi là điện áp dây, kí hiệu U_d.

+ Điện áp trên giữa hai điểm đầu và điểm cuối mỗi pha hoặc giữa dây pha và dây trung tính gọi là điện áp pha, kí hiệu là U_p.

- Dòng điện pha và dòng điện dây:

Vì tải nối hình tam giác nên ta có: U_d = U_p = 380 V.

Dòng điện pha của tải: Ip=UpR=38050=7,6 A

Dòng điện dây: Id=3Ip=3.7,6=13,16 A

Hoạt động 2: Mạch điện ba pha đối xứng

GV yêu cầu HS trao đổi theo nhóm: 

• Mạch điện ba pha đối xứng khi nào? 
• Trong mạch điện ba pha đối xứng, các thông số hiệu dụng của dây và pha được xác định như thế nào?

Sản phẩm dự kiến:

- Mạch điện ba pha được gọi là đối xứng nếu có nguồn đối xứng và tải đối xứng.

- Trong mạch điện ba pha đối xứng, các thông số hiệu dụng của dây và pha được xác định như sau:

+ Trường hợp tải nối hình sao:

I_d = I_p

Ud=3Up

+ Trường hợp nối tải hình tam giác:

Id=3Ip

U_d = U_p

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Đơn vị của tốc độ góc của dòng điện là gì?

A. rad.

B. rad/s.

C. m/s.

D. s.

Câu 2: Trong hệ thống ba dòng điện xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ và có góc lệch pha là

A. 30⁰.

B. 60⁰.

C. 90⁰.

D. 120⁰.

Câu 3: Phần quay (rotor) của máy phát điện ba pha được làm từ

A. lõi thép có rãnh.

B. nam châm vĩnh cửu.

C. nam châm điện.

D. cuộn dây.

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Mạng điện gia đình em dùng nguồn một pha hay ba pha? Trường hợp nào cần dùng nguồn ba pha?

Câu 2: Cho mạch điện ba pha tải đối xứng theo hình sao trong đó điện áp pha U_p = 220 V và tải ba pha gồm 3 điện trở R = 50 Ω. Tính dòng điện pha, dòng điện dây và điện áp dây của mạch.