Gọi U, I là điện áp và dòng điện pha của một máy phát đồng bộ m pha thì công suất tác dụng của máy phát sẽ là:

Công suất phản kháng một pha của máy phát đồng bộ m pha được tính bằng công thức Q = UI sinμ, trong đó U và I là điện áp và dòng điện pha, còn μ là góc giữa điện áp và dòng điện.

Để phân tích câu hỏi này, chúng ta cần xem xét nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều và các mối quan hệ pha giữa các đại lượng điện từ.

Phân tích các phương án:

Phương án 0: Từ thông phần ứng Φ luôn quay bất đồng bộ với từ thông phần cảm Φ₀.

Trong máy phát điện đồng bộ (loại máy phát điện phổ biến nhất mà câu hỏi đề cập), cả từ thông kích từ Φ₀ (do rotor tạo ra) và từ thông phần ứng Φ (do dòng điện tải I trong stator tạo ra) đều quay với cùng tốc độ đồng bộ với rotor. Do đó, chúng quay đồng bộ với nhau. Phát biểu này là sai.

Phương án 1: Sức điện động E₀ luôn chậm pha so với Φ₀ một góc 90⁰.

Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, sức điện động cảm ứng E₀ được tạo ra khi có sự biến thiên của từ thông Φ₀. Cụ thể, E₀ = -dΦ₀/dt. Đối với các đại lượng biến thiên hình sin, khi từ thông Φ₀ đạt giá trị cực đại thì tốc độ biến thiên của nó bằng 0, do đó E₀ = 0. Khi từ thông Φ₀ bằng 0 và đang biến thiên nhanh nhất, E₀ đạt giá trị cực đại. Điều này có nghĩa là E₀ luôn chậm pha hơn Φ₀ một góc 90 độ (hoặc π/2 radian). Ví dụ, nếu Φ₀ = Φ₀max sin(ωt), thì E₀ = -ωΦ₀max cos(ωt) = ωΦ₀max sin(ωt - π/2). Phát biểu này là đúng.

Phương án 2: Sức điện động E₀ luôn nhanh pha so với Φ₀ một góc 90⁰.

Phát biểu này ngược lại với nguyên lý cảm ứng điện từ Faraday đã giải thích ở trên. E₀ chậm pha 90 độ so với Φ₀, chứ không phải nhanh pha. Phát biểu này là sai.

Phương án 3: Góc lệch pha giữa E₀ và I không phụ thuộc vào tính chất của phụ tải.

Góc lệch pha giữa sức điện động cảm ứng E₀ và dòng điện tải I phụ thuộc trực tiếp vào tính chất của phụ tải. Với tải thuần trở, I cùng pha với E₀. Với tải thuần cảm, I chậm pha so với E₀. Với tải thuần dung, I nhanh pha so với E₀. Do đó, phát biểu này là sai.

Kết luận: Dựa trên phân tích, phương án đúng là Sức điện động E₀ luôn chậm pha so với Φ₀ một góc 90⁰.

Khi tải thuần trở, dòng điện I và điện áp E₀ cùng pha. Từ trường phần ứng Φ do dòng điện I sinh ra sẽ vuông góc với từ trường kích từ Φ₀. Tác dụng của Φ lên Φ₀ trong trường hợp này được gọi là phản ứng phần ứng ngang trục. Do đó, đáp án đúng là E₀ và I cùng pha, và tác dụng của Φ lên Φ₀ là phản ứng phần ứng ngang trục.

Máy điện một chiều có thể hoạt động ở cả hai chế độ: máy phát điện một chiều (biến đổi cơ năng thành điện năng) và động cơ điện một chiều (biến đổi điện năng thành cơ năng). Do đó, đáp án đúng là máy có thể vận hành ở chế độ máy phát hoặc chế độ động cơ.

Trong máy điện một chiều (MP điện), có nhiều kiểu kích từ khác nhau, phân loại dựa trên cách cuộn dây kích từ được nối với mạch điện.

Phân tích sơ đồ trong hình vẽ:
* Chúng ta thấy phần ứng (ký hiệu thường là A hoặc hình tròn có chổi than) và cuộn kích từ (ký hiệu thường là F1, F2 hoặc cuộn dây).
* Cuộn kích từ trong hình được cấp một nguồn điện riêng, độc lập hoàn toàn với mạch phần ứng. Nghĩa là, dòng điện chạy qua cuộn kích từ không phụ thuộc trực tiếp vào dòng điện hay điện áp của phần ứng.

Xem xét các phương án:
1. Kích từ song song: Cuộn kích từ được mắc song song với phần ứng và cả hai đều được cấp từ cùng một nguồn điện chung. Sơ đồ trong hình không phải là kích từ song song.
2. Kích từ nối tiếp: Cuộn kích từ được mắc nối tiếp với phần ứng, do đó toàn bộ dòng điện phần ứng sẽ chạy qua cuộn kích từ. Sơ đồ trong hình không phải là kích từ nối tiếp.
3. Kích từ hỗn hợp: Là sự kết hợp của cả hai kiểu kích từ song song và nối tiếp, tức là có hai cuộn dây kích từ hoặc hơn, một cuộn mắc song song và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng. Sơ đồ trong hình không phải là kích từ hỗn hợp.
4. Kích từ độc lập: Cuộn kích từ được cấp nguồn điện riêng, hoàn toàn độc lập với mạch phần ứng. Đây chính xác là những gì sơ đồ trong hình minh họa, cho phép điều chỉnh dòng kích từ một cách riêng biệt và linh hoạt.

Vì vậy, sơ đồ kích từ được hiển thị là kiểu kích từ độc lập.