[ KIẾN THỨC] Máy phát điện xoay chiều là gì|Cấu tạo, phân loại, nguyên lý

Chào các bạn. Trong bài viết này mình chia sẻ một loại thiết bị chuyên dùng để sản sinh ra dòng điện. Đó chính là Máy phát điện xoay chiều, là một thiết bị điện vô cùng quen thuộc đối với người Việt Nam, dùng trong công nghiệp khá phổ biến để cung cấp dòng điện.

Và những ai chưa biết hoặc đang tìm hiểu về dòng máy này thì hãy tham khảo bài viết này nhé. Bài viết gồm các nội dung sau:

• Khái niệm Máy phát điện xoay chiều là gì?

• Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều

• Nguyên lý hoạt động

• Các loại máy phát điện xoay chiều

Mời bạn đọc cùng theo dõi nhé! 

Máy phát điện là gì?

Máy phát điện xoay chiều là một máy để chuyển đổi năng lượng cơ học từ động cơ chính sang nguồn điện dạng xoay chiều ở một điện áp và tần số cụ thể.

Câu hỏi đặt ra là: Cơ năng từ đâu mà có?

Vâng, cơ năng từ những chuyển động của motor quay.

Vậy cái gì làm cho motor quay được? Có phải là điện không?

Không, nếu là điện làm motor quay thì còn gì gọi là phát điện nữa. Để kéo cho motor phát điện quay thì chúng ta cần dùng đến những tác động khác, ví dụ như nước, gió, hay khí đốt, nhiên liệu đốt,…

Ví dụ: Một thác nước tác động vào các cánh quay của hệ thống kéo motor, khiến cánh quay này quay đều và tác động vào làm cho motor phát quay theo, từ đó sinh ra điện.

Hay như, một cái máy nổ chạy nhiên liệu dầu, máy chạy tuyền động năng qua motor bằng dây cuaroa, kéo cho motor phát quay theo và phát ra điện có thể chiếu sáng được những bóng đèn.

Máy phát điện xoay chiều là gì?

Máy phát điện xoay chiều là gì? là một máy để chuyển đổi năng lượng cơ học từ động cơ chính sang nguồn điện dạng xoay chiều ở một điện áp và tần số cụ thể.

Vì lý do chi phí và đơn giản, hầu hết các phát điện sử dụng một từ trường quay với một thiết bị cố định. Đôi khi người ta cũng sử dụng một máy phát điện xoay chiều tuyến tính có phần bao ngoài quay còn từ trường lại đứng yên.

Về nguyên tắc, bất kỳ máy phát điện tạo ra điện xoay chiều nào cũng có thể được gọi là một phát điện xoay chiều. Nhưng thường là từ này đề cập đến các máy làm quay trục do ô tô và các động cơ đốt trong điều khiển.

Máy phát điện xoay chiều sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường được gọi là magneto. Máy phát điện xoay chiều dùng trong nhà máy điện được thúc đẩy bằng tuốc bin hơi nước được gọi là máy phát điện tuốc bin. Các máy phát điện 3 pha 50 Hz hay 60 Hz loại lớn trong các nhà máy điện sản xuất ra hầu hết năng lượng điện của thế giới, sau đó điện năng được hệ thống điện lưới phân phối.

Tuy nhiên dù được mọi người gọi với cách thức nào thì đây là dòng máy có khả năng chuyển đổi năng lượng, có thể biến đổi các dòng cơ năng thành điện năng để phục vụ nhu cầu của người dùng và phải luôn đảm bảo được dưới dạng điện xoay chiều.

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều sẽ mấy bộ phận chính?

 Với cấu tạo khá đơn giản, chúng được cấu tạo từ 2 phần chính là phần cảm và phần ứng.

• Phần cảm (roto) : gồm nam châm điện có chức năng tạo ra từ trường. Hay gọi là Rôto
• Phần ứng (stato): là một cuộn dây tạo ra dòng điện, được tạo thành bởi hệ thống các cuộn dây điện cố định, giống nhau về kích thước. Thường gọi là stato.

Bên cạnh hệ thống cấu tạo động cơ thì để hoàn thiện được một chiếc máy phát điện xoay chiều còn có các bộ phận khác như;

đầu phát, hệ thống nhiên liệu, hệ thống làm mát và hệ thống xả. Kết hợp với bộ nạp ắc – quy, ổn áp, kết cấu khung chính, Control Panel hay thiết bị điều khiển.

Nguyên lý hoạt động máy phát điện xoay chiều

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều là dựa vào  hiện tượng cảm ứng điện từ. Một khi số đường sức từ của nam châm chạy xuyên qua tiết diện của một cuộn dây luân phiên thay đổi, chúng có thể tăng lên hoặc giảm xuống khi cuộn dây hoặc nam châm quay tròn. Lúc đó dòng điện cảm ứng trong cuộn dây cũng bắt đầu luôn phiên thay đổi. Nếu chu trình cứ tái diễn liên tục như vậy thì sẽ hình thành nên dòng điện.

Công dụng máy phát điện xoay chiều là gì?

Máy phát điện xoay chiều dùng để làm gì? Là câu hỏi chúng ta thường bắt gặp khi tìm hiểu những thông tin về dòng thiết bị này. Trong bài viết này, chúng ta cùng làm sáng tỏ cho câu hỏi này nhé!

Máy phát điện xoay chiều là một thiết bị vô cùng cần thiết và hiệu quả trong cuộc sống hằng ngày. Công dụng chính của máy phát điện chính là cung cấp nguồn điện dự phòng khi mất điện lưới. Hoặc có thể gia tăng năng lượng điện cho việc sản xuất. Đặc biệt là có thể hiệu chỉnh hoặc chỉnh lưu điện áp hàng ngày. Đây quả là một liệu pháp tốt giúp quá trình sinh hoạt và sản xuất công nghiệp diễn ra bình thường ngay cả khi mất điện.

Có các loại máy phát điện xoay chiều nào?

Máy phát điện xoay chiều được chia thành 2 loại chính. Bao gồm máy phát điện xoay chiều 1 pha và máy phát điện xoay chiều 3 pha. Tuy nhiên trước tiên bạn hãy cùng tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều 1 pha nhé.

Máy phát điện xoay chiều 1 pha

Cấu tạo máy phát điện 1 pha

Máy phát điện xoay chiều 1 pha được cấu tạo từ 2 bộ phận chính. Trong đó bao gồm phần cảm và phần ứng:

• Phần cảm: gồm hệ thống các nam châm điện. Khi hệ thống này quay sẽ tạo ra từ thông biến thiên..
• Phần ứng: bao gồm các cuộn dây điện có kích thước tương đương nhau và cố định tại một vòng tròn. Sinh ra suất điện động cảm ứng.

Nguyên lý hoạt động máy phát điện 1 pha

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện 1 pha rất đơn giản. Khi rôto quay, từ thông qua cuộn dây biến thiên, lúc này sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng trong cuộn dây; khi rôto quay ổn định, suất điện động này chính là dòng điện xoay chiều được đưa ra ngoài để sử dụng.

Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Máy phát điện xoay chiều 3 pha bao gồm một hệ thống 3 dòng điện xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ, nhưng lệch pha nhau. Trong đó 3 cuộn dây của phần ứng đặt lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stato.

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha

Tương tự như máy phát điện xoay chiều 1 pha, cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha gồm 2 bộ phận:

• Phần cảm (Rôto): là 1 nam châm điện có thể quay xung quanh trục cố định để tạo ra từ trường biến thiên.
• Phần ứng (Stato): gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau về số vòng, kích thước, và được bố trí trên vòng tròn lệch nhau một góc 120 độ.

Ngoài ra máy phát điện 3 chiều còn có bộ chỉnh lưu, bạc lót, giá đỡ, bộ điều chỉnh điện. Kết hợp với cánh quạt, puli và các nắp đậy.

Nguyên lý hoạt động máy phát điện xoay chiều 3 pha

Dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ.

• Khi Rôto nam châm điện bắt đầu quay trong cuộn dây, sẽ sinh ra điện áp ở giữa 2 đầu cuộn dây đồng thời sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều.
• Các cuộn dây trong Stato được đặt lệch nhau 120 độ. Khi Rôto nam châm quay giữa chúng dòng điện xoay chiều được sinh ra ở trong mỗi cuộn dây tạo ra dòng xoay chiều 3 pha.

Đánh giá ưu và nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 3 pha

Ưu điểm của máy phát điện xoay chiều 3 pha:

• Khả năng tiết kiệm nhiên liệu tối ưu, nhiên liệu thường sử dụng: xăng hoặc dầu…
• Thiết kế chắc chắn, chống rung tốt, linh hoạt dễ điều khiển
• Khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, khói bụi, hay ngoài trời…
• Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành và bảo dưỡng
• Có hệ thống làm mát bằng nước hoặc bằng gió, giúp máy vận hành bền bỉ.
• Hiệu suất là việc cao, tạo ra điện năng có công suất lớn
• Phù hợp vận hành cho các dây chuyền sản xuất, nhà máy…

Nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 3 pha:

• Máy phát điện xoay chiều 3 pha công suất lớn khó di chuyển do có kích thước và trọng lượng lớn.
• Bảo dưỡng, vận hành và bảo trì máy phức tạp hơn so với máy phát điện 1 pha.

Máy phát điện xoay chiều trong kĩ thuật

Trong kĩ thuật, máy phát điện xoay chiều có trong các nhà máy điện và máy phát điện xoay chiều cỡ nhỏ dùng cho gia đình, xưởng sản xuất. Các đặc điểm thường thấy như:

• Tạo ra dòng diện lớn: 10kA
• Hiệu điện thế lớn: 10,5 kV
• Công suất: 110 MW
• Kích thước máy: đường kính 4m, chiều dài 20m
• Cách làm quay máy phát điện: dùng động cơ nổ, dùng tuabin nước, dùng cánh quạt gió,..

Tác dụng của dòng điện xoay chiều là gì?

Dòng điện xoay chiều sẽ có những tác dụng cần quan tâm như sau:

• Tác dụng nhiệt
• Tác dụng quang
• Tác dụng từ, khi dòng điện đổi chiều thì lực từ của dòng điện tác dụng lên nam châm cũng đổi chiều

So sánh giữa máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha

Cụ thể thì với hai loại máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha thì chúng ta sẽ có các điểm chung như sau:

• Ở máy phát điện xoay chiều 1 pha thì tùy thuộc vào công suất của máy mà có stato và rôt khác nhau. Đối với máy phát điện xoay chiều 1 pha công suất thấp thì phần cảm sẽ ứng với stato (phần đứng yên), phần ứng sẽ ứng với roto (phần quay), đối với các dòng máy phát điện xoay chiều công suất cao thì sẽ được bố trí ngược lại. Trong khi đó ở máy phát điện 3 pha thì phần cảm luôn là roto và phần ứng là stato.
• Dải công suất của máy phát điện xoay chiều 3 pha có thể lên tới vài nghìn KVA trong khi máy phát 1 pha thường chỉ có các dòng máy công suất nhỏ.
• Máy phát điện 3 pha có thể cung cấp điện năng tiêu thụ cho các thiết bị điện 3 pha hoặc 1 pha ( cần có thiết bị chia pha ). Trong khi đó máy phát điện xoay chiều 1 pha chỉ có thể cung cấp cho các nguồn tải là các thiết bị điện 1 pha.
• Ở máy phát điện xoay chiều 3 pha phần ứng luôn là 3 cuộn dây giống nhau về kích thước, số vòng và được đặt lệch 120 độ. Ở máy phát 1 pha số cuộn dây thay đổi theo công suất máy.

Những lưu ý khi sử dụng máy phát điện xoay chiều

Với thiết bị nào cũng vậy, chúng ta cần phải nghiên cứu kỹ tài liệu kèm theo của chúng hoặc học hỏi kinh nghiệm đi trước của các anh chị đồng nghiệp để vận hành một thiết bị. Đặc biệt là hệ máy phát điện xoay chiều. Thiết bị có liên quan đến hoạt động của cả hệ thống điện nhà máy.

Vậy chúng ta cần lưu ý điều gì? Các bạn có thể tham khảo một vài ý chính như sau:

• Kiểm tra toàn hệ thống điện, các chi tiết như đầu nối, giắc cắm đã chắc chưa
• Kiểm tra xung quanh máy xem có an toàn chưa?
• Chọn chế độ vận hành phải phù hợp với hệ thống điện và kế hoạch từ trước
• Có kế hoạch phân bổ công suất trên toàn hệ thống
• Duy trì tần số, điện áp, dòng điện trong phạm vi cho phép
• Trong quá trình hoạt động, kiểm tra các rơle, đầu ra, bộ phận làm mát xem có gì bất thường không?
• Chú ý đến độ ồn của máy, âm thanh phát ra có bình thường hay không?

Trên đây là một số kinh nghiệm và lưu ý khi vận hành máy mà mình có dịp học hỏi được trong quá trình công tác tại các nhà máy.

Thiết bị kiểm soát nguồn điện từ máy phát điện xoay chiều

Mặc dù trên các máy phát điện hiện nay, đều có bộ phận điều khiển, điều chỉnh sao cho nguồn điện phát ra ổn định, phù hợp với các thiết bị sử dụng điện.

Nhưng để đảm bảo nguồn điện đạt chất lượng, và các hệ số như: hệ số công suất, điện năng tiêu thụ, công suất phản kháng, công suất tiêu thụ, điện áp, dòng điện…hoạt động đúng như mong muốn thì cần phải có những thiết bị đo điện thông minh.

Những thiết bị này không chỉ theo dõi, đo lường điện; mà còn có khả năng chẩn đoán, phân tích điện, đồng thời gửi các dữ liệu về hệ thống điều khiển. Nhằm điều chỉnh, tăng hoặc giảm dây chuyền sử dụng điện. Nhằm khai thác tối đa khả năng của các máy phát điện xoay chiều công suất lớn trong các nhà máy.

Cách chọn mua máy phát điện xoay chiều phù hợp

Mỗi loại máy phát điện xoay chiều sẽ có ưu nhược điểm riêng đáp ứng từng nhu cầu sử dụng khác nhau. Việc lựa chọn máy phát điện 1 pha hay 3 pha còn tùy thuộc vào nguồn tải của bạn; là 1 pha hay 3 pha và cả môi trường sử dụng.

• Đối với nhu cầu sử dụng máy phát điện trong gia đình; các văn phòng công ty vừa và nhỏ thì máy phát điện 1 pha là lựa chọn thích hợp. Bởi dòng máy này có giá thành phải chăng, có thể sử dụng trực tiếp với các nguồn tải 1 pha mà không cần phải qua thiết bị chuyển đổi.
• Đối với môi trường cần tiêu thụ lượng lớn điện năng như các xí nghiệp, khu chế xuất, bệnh viện,.. thì máy phát điện xoay chiều 3 pha mới có thể cung cấp đủ điện năng cần thiết.Các dòng máy phát điện công suất lớn có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài giúp bổ sung việc thiếu điện hoặc mất điện đột xuất đảm bảo cho các hoạt động diễn ra liền mạch tránh gây ra thiệt hại không đáng có.
• Trong trường hợp quý khách muốn sử dụng máy phát điện 3 pha cho các thiết bị điện dân dụng 220V (dòng điện 1 pha ) thì cần phải liên hệ các kỹ sư điện để được tư vấn chia pha để có thể sử dụng được. Không tự ý kết nối nguồn tải 1 pha và máy phát điện xoay chiều 3 pha, điều đó có thể dẫn đến cháy nổ gây nguy hiểm.

Lời kết:

Trên đây là một số thông tin và kiến thức cơ bản về máy phát điện xoay chiều là gì? và các thông tin liên quan. Hy vọng nó sẽ cần thiết cho những bạn đang cần tìm hiểu.

Vì là kiến thức cá nhân và thu thập được trên các trang mạng nên không thể tránh khỏi sai sót; rất mong được sự đóng góp của các bạn để bài viết được hoàn hảo hơn.

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh máy phát điện này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn !