Máy phát điện xoay chiều là gì ? Phân biệt máy phát điện xoay chiều ba pha và một pha

Nếu như bạn là một chuyên viên kỹ thuật thiết mới vào nghề? Bạn đang có nhu cầu lắp đặt máy phát điện xoay chiều ở cơ quan hay trong hộ gia đình? Vậy để biết được lý thuyết và các vấn đền liên quan về máy phát điện, hãy cùng chúng tôi theo dõi bài viết sau đây nhé!

Máy phát điện xoay chiều là gì ?

Máy phát điện xoay chiều là một máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng của điện xoay chiều. 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 2 chiều sẽ có cấu tạo khá đơn giản, chúng được cấu tạo từ 2 phần chính là phần cảm và phần ứng.

Phần cảm: là một nam châm điện để tạo ra từ trường, thường gọi là Rôto

Phần ứng: là một cuộn dây tạo ra dòng điện, 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. Vậy thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây cũng bắt đầu luôn phiên thay đổi. Nếu chu trình cứ tiếp tục tái diễn như vậy thì dòng điện sẽ hình thành.

Công dụng máy phát điện xoay chiều

Như khái niệm lý thuyết máy phát điện xoay chiều cũng đã nói như trên. Máy phát điện xoay chiều là một thiết bị vô cùng hữu ích trong đời sống hàng ngày. Bởi lẽ chúng có thể cung cấp lượng điện năng cần thiết khi nguồn điện chính bị hư hỏng. Hoặc là gia tăng số năng lượng điện cho mọi hoạt động trong đời sống. Đặc biệt là có thể chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp thường ngày.

Bạn thử nghĩ mà xem hiện nay nhu cầu sử dụng các thiết bị điện năng đang ngày càng trở nên phổ biến hơn. Ví dụ như nồi cơm, điều hòa, tủ lạnh, máy giặt, tivi, máy tính, máy nước nóng. Vì thế một khi nguồn điện bị ngắt thì mọi thứ dường như ngưng đọng. Mọi quá trình sinh hoạt bình thường đều trở nên trì trệ. Hơn nữa nếu mà trong các ngành công nghiệp lớn chẳng hạn. Một khi bị mất điện thì bao nhiêu hàng hóa trở nên hư hỏng hết. Cho nên máy phát điện xoay chiều chính là giải pháp tối ưu nhất để hạn chế vấn đề ấy.

Các loại máy phát điện xoay chiều

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

Phần cảm: phần cảm hay còn được gọi là ROTO. Chúng có chức năng tạo ra từ thông biến thiên thông qua hệ thống nam châm quay. Dạng nam châm này thường là nam châm điện.

Phần ứng: phần ứng thì bao gồm hệ thống các cuộn dây điện. Chúng có kích thước tương đương nhau và cố định trên một vòng tròn. Theo lý thuyết về máy phát điện xoay chiều thì phần ứng luôn đứng yên nên được gọi là STATO.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện 1 pha rất đơn giản. Một khi ROTO quay từ thông chạy qua các cuộn dây bắt đầu biến thiên. Lúc này trong cuộn dây sẽ xuất hiện một lượng hiệu suất điện động cảm ứng. Suất điện động này sẽ được chuyển ra bên ngoài để sử dụng.

Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Về lý thuyết máy phát điện xoay chiều 3 pha này bạn có thể dễ dàng nắm gọn. Cụ thể máy phát điện xoay chiều 3 pha là dòng máy bao gồm 1 hệ thống có 3 dòng điện xoay chiều. Dòng điện này có cùng biên độ, cùng tần số tuy nhiên chúng lại lệch pha với nhau. Độ lệch pha này tương đương dự kiến khoảng 2/3. Hơn nữa riêng 3 cuộn dây của phần ứng cũng được thiết kế lệch nhau 1/3 vòng trên STATO.

Cấu tạo

Cấu tạo thì máy phát điện xoay chiều 3 pha cũng giống như máy 1 pha:

Phần ROTO: ROTO là 1 nam châm điện được nuôi dưỡng bằng các dao động 1 chiều chúng có thể xoay quanh trục cố định. Việc xoay quanh trục như vậy nhằm tạo ra được một lượng từ trường biến thiên phù hợp.

STATO: STATO bao gồm 3 cuộn dây có thiết kế giống hệt nhau từ kích thước cho đến số vòng. Chúng được bố trí ngay trên vòng tròn lệch với nhau 1 góc khoảng chừng 120°.

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

Dòng điện xoay chiều 3 pha sẽ được vận hành dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, hoạt động theo một nguyên lý được lắp đặt sẵn. Khi nam châm bắt đầu quay trong cuộn dây thì điện áp cũng sẽ hình thành, chúng được sinh ra ngay ở giữa 2 đầu cuộn dây. Phần điện áp này sau khi sinh ra sẽ tạo nên một dòng điện xoay chiều.

Ưu điểm

Khả năng tiết kiệm nhiên liệu (xăng, dầu) tốt hơn máy phát điện xoay chiều 1 pha

Thiết kế chắc chắn, chống rung tốt, linh hoạt và dễ điều khiển

Khả năng làm việc tốt trong mọi trường khắc nghiệt như mưa, nắng, khói bụi,…

Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành

Có tích hợp hệ thống làm mát bằng nước hay bằng gió

Hiệu suất làm việc cao, tạo ra dòng điện lớn

Rất phù hợp cho các ứng dụng với quy mô lớn như nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp,…

Nhược điểm

Có kích thước và trọng lượng lớn nên rất khó để có thể di chuyển

Bảo dưỡng và sửa chữa cũng sẽ phức tạp hơn nhiều so với máy phát điện xoay chiều 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

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.

Ứng dụng máy phát điện xoay chiều

Công dụng của những chiếc máy phát điện xoay chiều chính là việc cung cấp điện năng. Kèm theo máy phát điện xoay chiều được phân thành 1 pha và 3 pha bởi vậy, máy được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Chúng ta có thể sử dụng máy cung cấp điện năng cho các hoạt động sản xuất kinh tế, hộ gia đình, cơ quan doanh nghiệp,…

Đặc biệt, đối với các cơ sở sản xuất, máy phát điện xoay chiều chính là giải pháp tuyệt vời cho những ngày mất điện. Khi mà các thiết bị hoạt động không bị gián đoạn gây thiệt hại về mặt kinh tế. Với công suất lớn, người dừng có thể vận hành các thiết bị tiêu thụ điện năng trên 1000W.

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 một thiết bị hiện đại như máy phát điện xoay chiều thì đòi hỏi người sử dụng cần phải có một số kiến thức vận hành nhất định. Một phần giúp cho thiết bị hoạt động được tốt hơn và một phần giúp hạn chế sự cố hay rủi ro sinh ra trong quá trình vận hành. Cụ thể thì chúng ta cần lưu ý một số vấn đề như sau:

Kiểm tra các thiết bị cắm điện, các kết nối điện để đảm bảo an toàn cho người sử dụng
Cần phải chọn máy phát điện có chế độ vận hành phù hợp với nhu cầu để tránh lãng phí hoặc thiếu hụt
Biết cách phân bổ công suất của máy phát điện sao cho phù hợp nhất
Luôn duy trì mức điện áp, tần số, công suất hoạt động trong phạm vi cho phép
Luôn chú ý đến âm thanh phát ra, các kết nối như rơ le, jack cắm xem đã an toàn chưa

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 hay 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.