Máy phát điện sản xuất hầu hết năng lượng điện trên thế giới. Một số ứng dụng cho máy phát điện xoay chiều một pha nhỏ được sử dụng làm máy phát điện di động cho trường hợp khẩn cấp tại nhà hoặc để cung cấp năng lượng cho các dụng cụ điện cầm tay tại nơi làm việc, nhưng hầu hết máy phát điện xoay chiều là ba pha.
Máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều là một máy phát điện biến năng lượng cơ thành năng lượng điện dưới dạng dòng điện xoay chiều. Vì lý do tốn kém và đơn giản hoá, hầu hết các máy phát điện xoay chiều sử dụng từ trường quay với phần ứng đứng yên. Đôi khi, một máy phát điện xoay chiều tuyến tính hoặc một phần ứng quay với từ trường đứng yên được sử dụng.
Về nguyên tắc, bất kỳ máy phát điện xoay chiều nào cũng có thể được gọi là máy phát điện, nhưng thông thường thuật ngữ này dùng để chỉ các máy nhỏ chạy bằng ô tô và các động cơ đốt trong khác. Một máy phát điện sử dụng một nam châm vĩnh cửu cho từ trường của nó được gọi là một từ trường. Máy phát điện trong các trạm phát điện chạy bằng tuabin hơi nước được gọi là máy phát điện tuabin. Máy phát điện xoay chiều ba pha 50 hoặc 60 Hz lớn trong các nhà máy điện tạo ra hầu hết năng lượng điện trên thế giới, được phân phối bởi lưới điện.
Cấu tạo máy phát điện xoay chiều
Các thành phần và chức năng chính của máy phát điện như sau:
- Rotor và Stator
Đây là các thành phần của máy phát điện có nhiệm vụ sản xuất điện. Rôto có dạng hình trụ được bao quanh bởi nam châm và quay bên trong stato, nơi chứa một bộ dây đồng dẫn điện cố định. Điện được tạo ra bởi sự chuyển động của nam châm trên hệ thống dây dẫn.
- Bộ điều chỉnh điện áp
Bộ điều chỉnh điện áp điều chỉnh công suất mà một máy phát điện tạo ra. Nó cũng giám sát mức điện áp được coi là đầu ra của nó.
- Diode chỉnh lưu
Bộ chỉnh lưu diode được sử dụng để chuyển đổi điện áp từ máy phát điện sang dạng có thể được sử dụng bởi pin để sạc lại.
- Quạt làm mát
Máy phát điện phát ra rất nhiều nhiệt cần được làm mát ở một khoảng thời gian nhất định để duy trì hoạt động hiệu quả của máy. Những chiếc quạt này được chế tạo với các lỗ thông hơi và vỏ nhôm giúp thoát nhiệt tốt. Chúng cũng được trang bị quạt quay để làm mát cao hơn. Các mẫu máy phát điện mới nhất có quạt làm mát bên trong, trong khi các phiên bản trước có cánh quạt bên ngoài.
Nguyên lý máy phát điện xoay chiều
Tất cả các máy phát điện hoạt động trên nguyên tắc cảm ứng điện từ. Theo định luật này, để sản xuất điện năng, chúng ta cần chất dẫn điện, từ trường và năng lượng cơ học. Mọi máy quay và tái tạo dòng điện xoay chiều.
Để hiểu nguyên lý hoạt động của máy phát điện, ta xét hai cực từ ngược nhau về phía bắc và nam, và từ thông truyền giữa hai cực từ này. Trong hình cuộn dây hình chữ nhật được đặt giữa hai cực từ bắc và nam. Vị trí của cuộn dây sao cho cuộn dây song song với từ thông, do đó không có từ thông nào cắt và do đó không có dòng điện nào xuất hiện. Vì vậy, dạng sóng được tạo ra ở vị trí đó là 0 độ.
Nếu cuộn dây hình chữ nhật quay theo chiều kim đồng hồ tại trục a và b, thì mặt của dây dẫn A và B đến trước cực nam và C và D đến trước cực bắc như hình. Vì vậy, bây giờ chúng ta có thể nói rằng chuyển động của dây dẫn vuông góc với các đường sức từ cực N đến cực S và dây dẫn cắt từ thông. Tại vị trí này, tốc độ cắt từ thông của dây dẫn là lớn nhất vì dây dẫn và từ thông vuông góc với nhau và do đó dòng điện cảm ứng trong dây dẫn và dòng điện này sẽ ở vị trí cực đại.
Dây dẫn quay thêm một vòng 90° theo chiều kim đồng hồ thì cuộn dây hình chữ nhật đến vị trí thẳng đứng. Lúc này vị trí của dây dẫn và đường sức từ song song với nhau như hình. Trong hình này, không có từ thông nào bị cắt bởi dây dẫn và do đó không có dòng điện nào được cảm ứng. Ở vị trí này, dạng sóng được giảm xuống 0 độ vì từ thông không cắt.
Trong nửa chu kỳ sau, dây dẫn tiếp tục quay theo chiều kim đồng hồ thêm 90°. Vì vậy, ở đây cuộn dây hình chữ nhật đến vị trí nằm ngang sao cho dây dẫn A và B đến trước cực bắc, C và D đến trước cực nam như hình. Một lần nữa dòng điện sẽ chạy qua dây dẫn mà dòng điện cảm ứng trong dây dẫn A và B là từ điểm B đến A và trong dây dẫn C và D là từ điểm D đến C, vì vậy dạng sóng tạo ra theo hướng ngược lại và đạt cực đại giá trị. Khi đó chiều của dòng điện được chỉ ra là A, D, C và B như hình. Nếu cuộn dây hình chữ nhật lại quay thêm 90° thì cuộn dây đó đến vị trí cũ từ nơi bắt đầu quay. Do đó, dòng điện sẽ lại giảm xuống không.
Trong một chu kỳ hoàn chỉnh, dòng điện trong dây dẫn đạt cực đại và giảm đến không và theo chiều ngược lại, dây dẫn đạt cực đại và lại bằng không. Chu kỳ này lặp đi lặp lại, do sự lặp lại của chu kỳ này mà dòng điện sẽ được cảm ứng trong dây dẫn một cách liên tục.
Đây là quá trình tạo ra dòng điện và EMF của một pha. Bây giờ để sản xuất 3 pha, các cuộn dây được đặt ở dịch chuyển 120° mỗi pha. Vì vậy quá trình sinh ra dòng điện cũng giống như một pha nhưng chỉ khác là độ dịch chuyển giữa ba pha là 120°. Đây là nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều.
Có mấy loại máy phát điện xoay chiều
Có năm loại máy phát điện khác nhau được biết đến nhiều nhất và như sau:
- Máy phát điện ô tô: Chủ yếu được sử dụng trong ô tô hiện đại.
- Máy phát điện đầu máy diesel hoặc điện: Thường được sử dụng trong nhiều tổ máy điện diesel.
- Máy phát điện hàng hải được sử dụng trong các ứng dụng hàng hải.
- Máy phát điện như không chổi than chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy sản xuất điện làm nguồn điện chính.
- Máy phát điện vô tuyến là những máy được sử dụng để truyền dẫn tần số vô tuyến băng tần thấp.
Máy phát điện xoay chiều 1 pha
Máy phát điện xoay chiều một pha có stato gồm một số cuộn dây mắc nối tiếp tạo thành mạch đơn trong đó tạo ra điện áp đầu ra. Stato có bốn nhóm cực đặt cách đều nhau xung quanh khung stato. Rôto có bốn cực, với các cực gần nhau của các cực ngược nhau. Khi rôto quay, các điện áp xoay chiều được tạo ra trong các cuộn dây của stato. Vì một cực của rôto ở cùng vị trí so với cuộn dây stato như bất kỳ cực nào của rôto khác, nên tất cả các nhóm cực của stato bị cắt bởi số lượng đường sức từ bằng nhau tại bất kỳ thời điểm nào.
Kết quả là, điện áp cảm ứng trong tất cả các cuộn dây có cùng biên độ hoặc giá trị, tại bất kỳ thời điểm nhất định nào.
Máy phát điện xoay chiều 3 pha
Máy phát điện ba pha chứng minh tính hữu dụng của nó chủ yếu trong các trung tâm dữ liệu và các lĩnh vực viễn thông. Đó là bởi vì máy phát điện xoay chiều có thể tạo ra nguồn điện xoay chiều với hiệu suất cao hơn, nhiệt độ tăng thấp hơn và tiêu chuẩn chất lượng được cải thiện.
Bên cạnh đó, nó cũng được sử dụng cho sản xuất điện, công nghiệp đường sắt, công nghiệp khai thác mỏ, quân sự, công nghiệp chăn nuôi, công nghiệp đóng tàu và các ứng dụng công nghiệp khác. Hiệu suất cao của máy phát điện ba pha làm cho nó trở nên lý tưởng cho tất cả các ngành công nghiệp này và nhiều ngành khác.
Công dụng của máy phát điện xoay chiều
Các ứng dụng của máy phát điện mà chúng ta thường gặp nhất là:
- Máy phát trên Ô tô
- Nhà máy phát điện
- Ứng dụng hàng hải
- Là máy phát trong các khu công nghiệp, các khu vực xử lý nước thải dùng làm nguồn dự phòng cho các hệ thống máy bơm xử lý nước thải
- Máy phát dự phòng cho các cao ốc văn phòng, cho hệ thống PCCC
- Truyền tần số vô tuyến
Đây là một bài viết chia sẻ kiến thức về “máy phát điện xoay chiều” mà ai làm kỹ thuật cũng nên tìm hiểu qua. Hy vọng các bạn có thêm những kiến thức mới trong hành trang làm nghề của mình.
Thái Khương là đơn vị chuyên cung cấp các dòng bơm công nghiệp, xử lý các lưu chất khó trong đa dạng ngành sản xuất.
Là đơn vị dẫn đầu thị trường máy bơm công nghiệp, Thái Khương luôn sẵn hàng để phục vụ nhu cầu cho các bạn! Hãy liên hệ với Thái Khương ngay khi bạn cần nhé!
