Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Động cơ không đồng bộ ba pha Vật Lí 12 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 12 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí.

Mời các bạn đón xem:

Động cơ không đồng bộ ba pha (Lý thuyết + 35 bài tập có lời giải)

I. Lý thuyết Động cơ không đồng bộ ba pha

1. Động cơ không đồng bộ.

     - Từ trường quay: là từ trường có các vectơ cảm ứng từ B ⃗ quay trong không gian. VD: khi 1 nam châm quay quanh 1 trục sẽ tạo ra từ trường quay.

     - Sự quay đồng bộ: là hai vật quay với cùng 1 tốc độ góc. VD: đặt nam châm thử giữa 2 cực của một nam châm chữ U đang quay đều với tốc độ góc ω, nam châm thử cũng sẽ quay đều với tốc độ góc ω

     - Sự quay không đồng bộ: là hai vật quay với tốc độ khác nhau.

     VD: đặt một khung dây kín giữa 2 cực của một nam châm chữ U đang quay đều với tốc độ góc ω quanh trục ∆, khung dây cũng có thể quay xung quanh trục này. Khi nam châm quay từ thông qua khung dây biên thiên nên xuất hiện một dòng điện cảm ứng trong khung dây ( hiện tượng cảm ứng điện từ). khi đó lực từ sẽ tác dụng mômen ngẫu lực lên khung dây làm khung dây quay nhanh dần đuổi theo từ trường. Tuy nhiên khi tốc độ của khung dây tăng lên thì tốc độ biên thiên từ thông giảm đi, dòng điện trong khung dây giảm đi momem ngẫu lực lại gảm đi cứ thế cho đến khi momen lực từ cân bằng với mômen lực cản thì khung dây sẽ quay đều với tốc độ góc nhỏ hơn tốc độ góc của nam châm.

     Động cơ không đồng bộ: là động cơ hoạt động dựa trên nguyên tắc quay không đồng bộ.

2. Động cơ không đồng bộ ba pha

     - Khái niệm: là động cơ sử dụng dòng điện ba pha để tạo ra sự quay không đồng bộ.

     - Cấu tạo:

     Stato: là bộ phân tạo ra từ trường quay: gồm ba cuộn dây giống hệt nhau đặt tai 3 vị trí đối xứng trên một vòng tròn.

     Rôto: là khung dây dẫn có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay đặt trong lòng stato (để tăng hiệu quả thì ta ghép nhiề khung dây đồng trục quay gọi là rôto lồng sắt)

     - Nguyên tắc hoạt động: Khi cho dòng điện xoay chiều 3 pha, tần số ω đi qua 3 cuộn dây của stato, tại tâm O của vòng tròn sẽ có một từ trường quay với tần số ω_B bằng tần số ω. Khi đó từ trường quay sẽ làm rôto quay theo với tốc độ góc ω' luôn nhỏ hơn ω

     hay          ω = ω_B > ω'

II. Bài tập Động cơ không đồng bộ ba pha

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Đáp án: C

Giải thích:

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

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

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).

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.

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.

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

Câu 13: Một động cơ không đồng bộ ba pha được mắc theo hình tam giác. Ba đỉnh của tam giác này được mắc vào ba dây pha của một mạng điện ba pha hình sao với điện áp pha hiệu dụng $\frac{220}{\sqrt{3}}V$. Động cơ đạt công suất $3kW$ và có hệ số công suất $\cos \phi =\frac{10}{11}$. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng qua mỗi cuộn dây của động cơ.

A. 10 A.

B. 2,5 A.

C. $2,5\sqrt{2}A$.

D. 5 A.

Đáp án: D

Giải thích:

Ba đỉnh của tam giác này được mắc vào ba dây pha của một mạng điện ba pha hình sao

$U_d=\sqrt{3}{U}_p=220\left(V\right)$ 

Ta có: $\text{P}=U_d{I}_d\cos \phi \Rightarrow I_d=\frac{\text{P}}{U_d\cos \phi }=15\left(A\right)$ 

Do đó cường độ hiệu dụng qua mỗi cuộn dây là: $I=\frac{I_d}{3}=5A$ 

Câu 14: Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng trong:

A. Công nghiệp

B. Nông nghiệp

C. Đời sống

D. Cả 3 đáp án trên

Đáp án: D

Giải thích:

Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng trong: công nghiệp, nông nghiệp, đời sống

Câu 15: Động cơ không đồng bộ ba pha là động cơ xoay chiều ba pha có:

A. n < n₁.

B. n > n₁.

C. n = n₁.

D. n ≤ n₁.

Đáp án: A

Giải thích:

Động cơ không đồng bộ ba pha là động cơ xoay chiều ba pha có n < n₁

Câu 16: Động cơ không đồng bộ ba pha:

A. là máy điện tĩnh

B. là máy điện quay

C. có stato là phần quay

D. có roto là phần tĩnh

Đáp án: B

Giải thích:

Động cơ không đồng bộ ba pha: là máy điện quay

Câu 17: Phát biểu nào sau đây đúng:

A. Động cơ không đồng bộ ba pha cấu tạo chỉ gồm hai phần là stato và roto.

B. Động cơ không đồng bộ ba pha cấu tạo gồm hai phần chính là stato và roto, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy,...

C. Stato là phần tĩnh.

D. Roto là phần quay.

Đáp án: B

Giải thích:

Động cơ không đồng bộ ba pha cấu tạo gồm hai phần chính là stato và roto, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy,...

Câu 18: Phát biểu nào sau đây sai:

A. Stato có lõi thép xẻ rãnh trong

B. Roto có lõi thép xẻ rãnh ngoài

C. Stato có lõi thép xẻ rãnh ngoài, roto có lõi thép xẻ rãnh trong

D. Đáp án A và B đúng

Đáp án: C

Giải thích:

C – sai vì Stato có lõi thép xẻ rãnh trong, roto có lõi thép xẻ rãnh ngoài.

Câu 19: Động cơ không đồng bộ ba pha sử dụng dòng điện:

A. Dòng một chiều

B. Dòng xoay chiều

C. Có thể là dòng một chiều hay xoay chiều

D. Cả 3 đáp án đều đúng

Đáp án: B

Giải thích:

Động cơ không đồng bộ ba pha sử dụng dòng điện xoay chiều.

Câu 20: Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi do:

A. Cấu tạo nhỏ, gọn

B. Dễ sử dụng

C. Cấu tạo đơn giản

D. Cả 3 đáp án trên

Đáp án: D

Giải thích:

Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi do:

+ Cấu tạo nhỏ, gọn

+ Dễ sử dụng

+ Cấu tạo đơn giản

Câu 21: Một động cơ điện xoay chiều sản ra một công suất cơ học 8,5 KW và có hiệu suất 85%. Điện năng tiêu thụ và công cơ học của động cơ trong 1 giờ hoạt động lần lượt là

A. 2,61.10⁷ (J) và 3,06.10⁷ (J).

B. 3,06.10⁷ (J) và 3,6.10⁷ (J).

C. 3,06.10⁷ (J) và 2,61.10⁷ (J) .

D. 3,6.10⁷ (J) và 3,06.10⁷ (J) .

Đáp án: D

Giải thích:

Điện năng tiêu thụ và công cơ học của động cơ trong 1 giờ hoạt động lần lượt là

A_i = P_C0.t = 8,5 . 10³ . 3600 = 3,06.10⁷ (J)

A = P. t = $\frac{{\text{P}}_{C0}}{H}.t=\frac{8,{5.10}^3}{0,85}.3600=3,{6.10}^7\left(J\right)$

Câu 22: Một động cơ điện xoay chiều sản ra một công suất cơ học 10 kW và có hiệu suất 80% được mắc vào mạch xoay chiều. Xác định điện áp hiệu dụng ở hai đầu động cơ biết dòng điện có giá trị hiệu dụng 100 (A) và trễ pha so với điện áp hai đầu động cơ là $\frac{\pi }{3}$.

A. 331 V.       

B. 250 V.       

C. 500 V.           

D. 565 V.

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có: 

$\text{P}=\frac{{\text{P}}_i}{H}=U.I.cos\phi \Rightarrow U=\frac{\text{P}}{H.I.cos\phi }=\frac{10000}{0,\mathrm{8.100.}\cos \left(\frac{\pi }{3}\right)}=250V$

Câu 23: Một động cơ điện xoay chiều khi hoạt động bình thường cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ là 10 A và công suất tiêu thụ điện là 10 kW. Động cơ cung cấp năng lượng cơ cho bên ngoài trong 2 s là 18 kJ. Tính tổng điện trở thuần của cuộn dây trong động cơ.

A. $100\Omega$.    

B. $10\Omega$        

C. $90\Omega$       

D. $9\Omega$

Đáp án: B

Giải thích:

$\text{P}={\text{P}}_i=I^{2}r\Rightarrow \text{P}=\frac{A_i}{t}+I^{2}r\Rightarrow {10}^4=\frac{{18.10}^3}{2}+{10}^{2}r\Rightarrow r=10\left(\Omega \right)$

Câu 24: Mắc nối tiếp động cơ với cuộn dây rồi mắc chúng vào mạch xoay chiều. Biết điện áp hai đầu động cơ có giá trị hiệu dụng 331 (V) và sớm pha so với dòng điện là $\frac{\pi }{6}$. Điện áp hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng 125 (V) và sớm pha so với dòng điện là $\frac{\pi }{3}$. Xác định điện áp hiệu dụng của mạng điện.

A. 331 V.       

B. 344,9 V.        

C. 230,9 V.         

D. 444 V.

Đáp án: D

Giải thích:

$U_{AB}^2=U_{RL}^2+U^2+2U_{RL}U\cos \left(\phi -{\phi }_{RL}\right)$  

$U_{AB}^2={331}^2+{125}^2+\mathrm{2.331.125.}\cos \frac{\pi }{6}\approx 196850V$

$\Rightarrow U_{AB}\approx 444\left(V\right)$

Câu 25: Một động cơ điện xoay chiều sản ra một công suất cơ học 8,5 kW và có hiệu suất 85%. Mắc động cơ với cuộn dây rồi mắc chúng vào mạch xoay chiều. Biết dòng điện có giá trị hiệu dụng 50 (A) và trễ pha so với điện áp hai đầu động cơ là $\frac{\pi }{6}$. Điện áp hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng 125 (V) và sớm pha so với dòng điện là $\frac{\pi }{3}$. Xác định điện áp hiệu dụng của mạng điện.

A. 331 V.         

B. 345 V.         

C. 23IV.             

D. 565 V.

Đáp án: B

Giải thích:

$\text{P}=UI\cos \phi =\frac{{\text{P}}_i}{H}\Rightarrow U.50\cos \frac{\pi }{6}=\frac{{10.10}^3}{0,85}\Rightarrow U\approx 231\left(V\right)$

$U_{AB}^2=U_{RL}^2+U^2+2U_{RL}U\cos \left(\phi -{\phi }_{RL}\right)$

$U_{AB}^2={231}^2+{125}^2+\mathrm{2.231.125.}\cos \frac{\pi }{6}=118999V$