Máy phát điện là thiết bị không thể thiếu trong các tình huống cấp bách hoặc khi cần nguồn điện dự phòng. Với khả năng cung cấp điện ổn định và liên tục, máy phát điện đảm bảo hoạt động suôn sẻ của các thiết bị và hệ thống điện trong mọi điều kiện. Đặc biệt, trong các khu vực thiếu điện thường xuyên hoặc trong các tình huống khẩn cấp như cắt điện do thiên tai, máy phát điện là người bạn đồng hành đáng tin cậy. Cùng tìm hiểu chi tiết về Máy phát điện ở bài viết dưới đây nhé!
Đặc điểm về Máy phát điện
Máy phát điện là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ. Nguồn cơ năng sơ cấp có thể là các động cơ tua bin hơi, tua bin nước, động cơ đốt trong, tua bin gió hoặc các nguồn cơ năng khác. Máy phát có hai loại chính là máy phát điện xoay chiều (alternator) và một chiều (dynamo). Máy phát điện đầu tiên được sáng chế vào năm 1831 do nhà khoa học người Anh có tên là Michael Faraday. Để chuyển đổi ngược điện năng sang cơ năng, người ta dùng động cơ điện.
Máy phát điện và động cơ điện có rất nhiều đặc điểm giống nhau, vậy nên một số loại động cơ có thể biến thành máy phát điện để tạo ra điện năng. Máy phát điện giữ một vai trò then chốt trong các thiết bị cung cấp điện. Nó thực hiện ba chức năng: phát điện, chỉnh lưu, hiệu chỉnh điện áp. Máy phát điện làm di chuyển dòng điện nhưng không tạo ra điện tích. Những điện tích này sẵn có trong phần dẫn điện của dây quấn. Một cách nào đấy, nó có thể ví với một cái bơm, tạo ra dòng nước chảy nhưng không tự tạo ra nước.
Các loại máy phát điện phổ biến hiện nay
Máy phát điện một chiều
Cơ sở công việc của nó là sự xuất hiện của các sự kiện cảm ứng điện từ. Máy phát điện một chiều có thể tạo ra emf cảm ứng theo một hướng bằng cách thay đổi hình dạng của vòng đầu cuối của chúng, Vòng đầu cuối ở dạng này được gọi là vòng tách hoặc cổ góp. Máy phát điện là một thiết bị có thể chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Năng lượng điện được tạo ra trong công cụ này là do cảm ứng. Máy phát điện về nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều. Máy phát điện một chiều chỉ sử dụng cổ góp một vòng được chia làm đôi để tạo ra dòng điện trực tiếp, trong khi máy phát dòng điện xoay chiều có hai vòng riêng biệt. Khi phát sinh lực điện động, tiếp điểm với mạch tải thay đổi các cực sao cho điện áp đầu ra chỉ có một dấu và tạo ra dòng điện một chiều. Tăng số lượng cuộn dây được kết nối với cổ góp với cổ góp với vòng cổ góp bao gồm một số phân đoạn, có thể giảm gợn sóng trong điện áp dòng điện trực tiếp. Tuy nhiên máy phát điện dùng cổ góp cơ khí có nhiều nhược điểm và thiếu tin cậy. Vì thế việc tạo ra dòng điện một chiều đã được thực hiện bằng các thiết bị chỉnh lưu nguồn, như bằng Điốt bán dẫn, có hiệu suất và tính kinh tế tốt hơn. Vì vậy, hiện nay, máy phát điện một chiều trở thành thiết bị lỗi thời.
Máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều là một loại máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng xoay chiều. Vì lý do chi phí rẻ và chế tạo đơn giản, hầu hết các máy 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 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 50Hz hay 60Hz 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.
Sau đây là một máy phát điện xoay chiều đơn giản:
Gồm 2 thành phần cơ bản: Cuộn dây (dây đồng có emay cách điện được cuốn thành nhiều vòng) như cuộn cảm và nam châm vĩnh cửu. Ngoài ra còn một số bộ phận khác kết hợp với hai bộ phận trên để tạo ra một máy phát điện hoàn chỉnh.
Nguyên tắc hoạt động: Khi khung dây quay, nam châm đứng yên hoặc nam châm quay khung dây đứng yên. Khi khung dây quay trong từ trường của nam châm vĩnh cửu lúc này tạo ra một từ trường biến thiên tác động lên khung dây, khung dây cảm ứng điện từ. Trong khung dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng sinh ra dòng điện xoay chiều. Ngược lại khung dây đứng yên nam châm quay cũng sinh ra một từ trường biến thiên (từ thông biến thiên) đi qua khung dây khép kín thì lúc này trong khung dây cũng xuất hiện một dòng điện biến thiên theo sự biến đổi của từ thông.
Cách kiểm tra thay thế
Kiểm tra: Bật đồng hồ vạn năng về thang đo ôm x1 hoặc x10 đo vào cuộn dây của máy phát điện. Nếu thấy kim lên có giá trị điện trở là cuộn dây máy phát còn tốt. Những hư hỏng thường gặp: Đo kim đồng hồ không lên cuộn dây bị đứt; Đo kim đồng hồ lên bằng không cuộn dây bị chập; Đo kim đồng hồ một que đo ra vỏ , một que đo còn lại đưa vào hai chân cuộn dây nếu thấy kim lên là cuộn dây máy phát bị dò; Cuộn dây bị cháy nổ.
Thay thế: Khi thay thế cuộn cảm máy phát ta phải quấn đúng công suất , đúng đường kính dây, đường kính lõi, số vòng dây.
Trên thực thế, nhà sản xuất phân loại máy phát điện dựa trên nguyên lý hoạt động. Có hai loại máy phát điện xoay chiều đó là máy phát điện 3 pha và máy phát điện 1 pha. Về cơ bản, hai loại máy này đều là máy đồng bộ và chỉ khác nhau một chút về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động.
Máy phát điện 1 pha
Về cấu tạo: vẫn gồm hai phần chính là phần ứng và phần cảm. 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. Tùy theo công suất của máy phát điện mà có thể có phần đứng yên và phần quay khác nhau. Đối với máy phát điện công suất lớn thì phần đứng là cuộn dây, phần quay sẽ là nam châm. Đối với máy phát điện công suất nhỏ thì ngược lại. Phần đứng yên sẽ được gọi là stato và phần chuyển động là rotor. Về nguyên lý hoạt động: vẫn là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, khi roto quay một suất điện động biến thiên sẽ được tạo ra và khi suất điện động này được đưa ra ngoài sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.
Máy phát điện xoay chiều 3 pha
Về cấu tạo: Máy phát điện 3 pha có cấu tạo tương tự như máy phát điện 1 pha. Phần cảm (roto) là 1 nam châm điện quay quanh trục cố định để tạo ra một lượng từ trường biến thiên phù hợp. Phần ứng (stato) gồm 3 cuộn dây lệch nhau 120 độ và giống nhau về kích thước và số vòng. Ngoài ra còn một số bộ phận khác như: vỏ máy phát, bạc lót, giá đỡ, bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh điện, vòng tiếp điện. Về nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ theo một nguyên lý được lắp đặt sẵn. Khi nam châm bắt đầu quay trong cuộn dây cũng là lúc điện áp được hình thành. Điện áp này sẽ được sinh ra giữa hai đầu của cuộn dây và tạo nên dòng điện xoay chiều.
Trên đây là các thông tin chi tiết về Máy phát điện. Để biết thêm những thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ trường dạy nghề Thanh Xuân qua website https://truongdaotaonghethanhxuan.edu.vn/ hoặc đến địa chỉ 93 Nguyễn Tuân, Thanh Xuân, Hà Nội, hotline: (024) 35 58 95 95 hoặc 0936 98 90 90.