Máy phát điện xoay chiều là gì?

Máy phát điện xoay chiều ngày nay được sử dụng nhiều trong các công trình. Là trợ thủ đắc lực cho các nhà máy, xí nghiệp với quy mô hoạt động lớn đến nhỏ hiện nay. Với cấu tạo đặc biệt đã khắc phục được nhiều tình trạng còn thiếu xót. Hãy cùng tìm hiểu chúng qua bài viết này nhé.

Máy phát điện xoay chiều là gì?

Máy phát điện xoay chiều là một loại máy phát điện dùng để chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng điện xoay chiều. Máy được hoạt động dựa trên nguyên tắc của định luật cảm ứng điện từ Faraday.

Hầu hết các máy phát điện đều sử dụng từ trường quay cho một thiết bị cố định. Từ trường được tạo ra từ các nam châm vĩnh cửu. Xét về nguyên tắc thì máy phát điện nào tạo ra điện xoay chiều đều có thể được gọi là máy phát điện xoay chiều.

Năng lượng điện được tạo ra từ máy phát điện có dạng sóng đầu ra hình sin. Thường được dùng nhiều cho các nhà máy điện được thúc đầy bằng tua bin hơi nước, tuabin khí, động cơ đốt,… Các loại máy phát điện 3 pha lớn hơn thì được sử dụng cho các nhà máy sản xuất ra điện năng thế giới.

1. Cấu tạo

Hầu hết các loại máy phát điện đều được cấu tạo từ hai phần chính là phần cảm và phần ứng:

• Phần cảm gọi tắt là roto sẽ bao gồm các chân nam châm để tạo ra từ thông.
• Phần ứng gọi tắt là stato được tạo thành từ sự kết hợp của các cuộn dây cố định, đồng đều về kích thước.

Ngoài hai bộ phận chính chúng còn được kết hợp từ các thành phần như: đầu phát, hệ thống nhiên liệu, làm mát và hệ thống xả, bộ nạp ắc quy, ổn áp, kết cấu khung, thiết bị điều khiển,…

2. Nguyên lý hoạt động

Máy phát điện xoay chiều được hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Đường sức từ của nam châm sẽ đi xuyên qua tiết diện của cuộn luân phiên tăng giảm. Từ đó dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện và luân phiên đổi chiều.

• Khi phần stato quay giữa các cực nam châm theo hình vuông góc với từ trường, từ thông sẽ thay đổi liên tục. Từ đó sinh ra một emf tạo ra dòng điện đi qua điện kế và các vòng trượt, chổi than.
• Điện kế sẽ giao động giữa giá trị âm và dương.
• Cuộn dây ở trong từ trường khi quay sẽ tạo ra từ trường mạnh hơn. Cuộn dây khi ở một phía dần di chuyển lên trong từ trường sẽ làm emf cảm ứng theo một hướng.
•  Khi cuộn dây di chuyển hướng đi xuống thì emf sẽ cảm ứng theo hướng ngược lại.
• Quy tắc bàn tay phải được sử dụng để xác định hướng của emf cảm ứng. Quá trình này lặp lại theo mỗi chu kỳ và các emf xen kẽ nhau.

Các loại máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều được phân loại dựa vào nguyên lý hoạt động. Từ đó chia ra thành hai loại là 1 pha và 3 pha. Nhìn chúng thì hai loại này khá là đồng bộ chỉ khác nhau về mặt cấu tạo và nguyên lý hoạt động một chút.

1. Máy phát điện xoay chiều 1 pha

Cấu tạo của loại 1 pha cũng giống cấu tạo ở trên, từ hai phần cảm và phần ứng:

• Phần cảm có chức năng tạo ra từ thông qua hệ thống nam châm quay( nam châm điện).
• Phần ứng luôn đứng yên bao gồm hệ thống cuộn dây điện.

Nguyên lý hoạt động:

Roto quay từ thông chạy qua các cuộn dây bắt đầu biến thiên. Cuộn dây sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng và được chuyển ra bên ngoài sử dụng.

2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Cấu tạo của loại 3 pha gồm 1 hệ thống có 3 dòng điện xoay chiều. Có cùng một biên độ, tần số nhưng lệch pha với nhau.

• Phần roto là nam châm điện nuôi các dao động xoay quanh trục cố định. Tạo ra một lượng từ trường biến thiên.
• Phần stato gồm có 3 cuộn dây có thiết kế đồng đều với nhau. Được bố trí trên vòng tròn và lệch nhau 1 góc 120 độ.

Ngoài ra 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:

Chúng được dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ theo một nguyên lý được đặt sẵn. Điện áp sẽ được hình thành khi nam châm quay trong cuộn dây và sinh ra ở hai đầu cuộn dây. Phần điện áp này sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.

Ứng dụng của máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện ra đời đã mang lại nhiều lợi ích cho đời sống của con người. Từ dân dụng đến công nghiệp đều có thể sử dụng. Mỗi mục đích sử dụng sẽ có loại máy phát điện riêng. Đây là thiết bị không thể nào thiếu trong các tòa nhà và khu công nghiệp. Đối với các nhà máy và xí nghiệp thì nên sử dụng các loại máy phát điện xoay chiều 3 pha để có thể đáp ứng được nguồn điện có công suất lớn.

Một số ứng dụng của máy:

• Trong công nghiệp: công trường, xưởng sản xuất, nhà máy, xí nghiệp,…
• Trong lĩnh vực nông- ngư nghiệp: hệ thống tưới tiêu, hệ thống xay xát,…
• Trong giao thông vận tải: các tàu thủy, tàu đánh cá, tàu vận chuyển,…
• Ngoài ra còn được sử dụng ở các tòa nhà, trung tâm thương mại, khu vui chơi giải trí, bệnh viện,…

Hy vọng bài viết về Máy phát điện xoay chiều có thể mang lại những kiến thức bổ ích đến với các bạn.

Tham khảo thêm về Tổng quan bộ chuyển đổi giao thức Gateway