Máy Phát điện Không đồng Bộ 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý

Máy phát điện không đồng bộ 3 pha là gì? Máy điện không đồng bộ có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Ứng dụng của máy điện không đồng bộ ba pha trong đời sống là gì? Mời bạn đọc theo dõi bài viết dưới đây để tìm ra câu trả lời nhé.

1. Giới thiệu máy phát điện không đồng bộ

Theo Wikipedia, máy phát điện không đồng bộ là một loại máy phát điện xoay chiều. Máy này hoạt động theo nguyên lý cảm biến điện từ. Tốc độ quay của roto khác với tốc độ quay của từ trường.

Máy phát điện không đồng bộ có tính thuận nghịch. Nói thế có nghĩa là máy có thể làm việc với vai trò của một máy phát điện hoặc vai trò của động cơ điện.

Tùy vào các đặc điểm khác nhau mà có thể chia máy điện không đồng bộ thành nhiều loại.

• Theo kết cấu vỏ máy: máy điện kiểu kín, kiểu hở và kiểu bảo vệ
• Theo số pha: máy phát điện không đồng bộ 3 pha, 2 pha và 1 pha.
• Theo kiểu dây quấn roto: máy điện không đồng bộ roto dây quấn hoặc roto lồng sóc.

2. Cấu tạo máy điện không đồng bộ 3 pha

Máy điện không đồng bộ ba pha gồm 2 phần chính là Stato và Roto. Các bộ phận đi kèm khác gồm: nắp máy, ổ bi. trục máy, hộ dầu cực, quạt gió, hộp quạt,…

2.1. Stato (phần tĩnh)

Stato được cấu thành bởi phần chính gồm lõi thép, dây quấn và phần phụ gồm vỏ máy và nắp máy. 

Cấu tạo Stato của máy điện không đồng bộ

Lõi thép có dạng hình trụ được chế tạo ban đầu từ các lá thép kỹ thuật điện. Sau đó, các lá thép này được dập rãnh bên trong và ghép lại thành các rãnh ép bên trong vỏ máy. 

Dây quấn được làm từ các dây đồng có bọc cách điện. Dây quấn được đặt bên trong các rãnh của lõi thép và cho phép dòng điện xoay chiều đi qua. Dòng điện này đi qua sẽ tạo nên một từ trường quay.

2.2. Roto (phần quay)

Roto được cấu thành từ lõi thép, dây quấn và trục máy. 

Lõi thép roto gồm các lá thép kỹ thuật điện lấy từ phần bên trong của lõi thép stato ghép lại. Mặt ngoài lõi thép roto dập rãnh để đặt dây quấn. Giữa lõi thép có dập lỗ để lắp trục. 

Trục máy phát điện không đồng bộ được làm bằng thép và có gắn lõi thép roto.

Roto máy phát điện không đồng bộ ba pha

Dây quấn của máy phát điện không đồng bộ 3 pha có 2 loại: roto lồng sóc (roto ngắn mạch) và roto dây quấn.

• Roto lồng sóc: là các thanh đồng hoặc nhôm đặt tại rãnh. Các thanh này bị ngắn mạch bởi 2 vành ngắn mạch ở 2 đầu. Với các động cơ nhỏ, người ta thường đúc nguyên khối thanh dẫn, cánh tản nhiệt, quạt làm mát và vành ngắn mạch của dây quấn roto. 
• Roto dây quấn: quấn dây tương tự như dây quấn ba pha stato và có cùng số cực từ. Dây quấn kiểu này luôn đấu với nhau thành hình sao với ba đầu ra đấu vào ba vành trượt. Dây quấn roto sẽ gắn vào trục quay của roto và được cách điện với trục.

3. Nguyên lý làm việc của máy phát điện không đồng bộ 3 pha

Nối dây quấn stato với lưới điện sau đó sử dụng động cơ sơ cấp kéo roto quay với tốc độ n. Lưu ý, n > n1 và cùng chiều với n1. Lúc này, chiều của từ trường quét qua các thanh dẫn roto sẽ ngược lại. Suất điện động và dòng điện roto ngược chiều với chế độ của động cơ.

Chiều của lực điện từ đặt lên roto ngược với chiều quay của roto. Lúc này, mômen hãm được tạo ra sẽ cân bằng với mômen quay động cơ sơ cấp. Máy điện không đồng bộ làm việc ổn định ở chế độ máy phát. 

Nhờ từ trường quay của nguồn lưới điện mà cơ năng động  cơ sơ ở roto cấp được biến đổi thành điện năng ở stato.

Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ

Để tạo ra từ trường quay, lưới điện phải cung cấp cho máy điện một mức công suất phản kháng Q. Do đó, hệ số công suất  cos của lưới điện sẽ bị thấp đi.

Khi máy điện không đồng bộ 3 pha làm việc riêng lẻ, tức là không có điện vào dây quấn stato người ta phải kích từ cho máy. Đây chính là nhược điểm lớn nhất của máy phát điện không đồng bộ. Và cũng vì lý do này mà nó ít được ứng dụng làm máy phát điện trong hệ thống cung cấp điện.

4. Các phương pháp mở máy điện không đồng bộ 3 pha

Mômen mở máy của máy phát điện không đồng bộ 3 pha là momen tại thời điểm tốc độ n = 0.

Để mở được máy thì momen mở máy động cơ phải lớn hơn momen cản của tải lúc mở máy. Đồng thời, momen động cơ phải đủ lớn để thời gian mở máy trong phạm vi được cho phép.

Dòng điện mở máy lớn bằng 5-7 lần dòng điện định mức. Lưới điện công suất nhỏ có thể làm điện áp mạng điện bị tụt xuống. Điều này làm ảnh hưởng đến khả năng làm việc của các thiết bị khác. Vì thế, muốn mở máy điện ta phải làm giảm dòng điện mở máy. 

Đối với động cơ roto dây quấn: dây quấn roto được nối với biến trở mở máy. Do đó để giảm dòng điện, đầu tiên ta để biến trở lớn nhất, sau đó giảm dần về không.

Đối với động cơ lồng sóc có thể áp dụng các phương pháp sau:

• Mở máy trực tiếp: đóng trực tiếp động cơ điện vào lưới điện. Dùng khi công suất nguồn điện lớn hơn nhiều so với công suất động cơ.
• Giảm điện áp stato khi mở máy
• Dùng điện kháng nối tiếp vào mạch stato
• Dùng máy biến áp tự ngẫu

5. Ứng dụng của máy điện không đồng bộ 3 pha

Máy phát điện không đồng bộ 3 pha thường ít được sử dụng trong đời sống hằng ngày. Nguyên nhân là do đặc tính làm việc của máy không tốt. Hiện nay, máy phát điện được ứng dụng rộng rãi nhất và cho hiệu suất làm việc cao chính là máy phát điện xoay chiều.

Vậy, vì sao máy phát điện xoay chiều lại được ứng dụng phổ biến hơn. Cùng chúng tôi khám phá câu trả lời qua bài viết sau: Máy phát điện xoay chiều

Ứng dụng động cơ không đồng bộ

Nếu máy phát điện không đồng bộ không được săn đón thì động cơ không đồng bộ lại được ứng dụng rộng rãi. Bộ phận này được chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, vận hành đơn giản, hiệu suất làm việc cao và đặc biệt gần như không cần bảo trì máy. Chính vì những sự tiện lợi đó mà động cơ không đồng bộ 3 pha cho độ tin cậy cao.

Động cơ không đồng bộ đáp ứng được tối đa yêu cầu điều chỉnh tốc độ. Dãy công suất của chúng khá rộng, trải dài từ vài W đến hàng nghìn KW. Trên thị trường hiện nay hầu hết là động cơ ba pha, chỉ có một sống dòng 1 pha là có công suất động cơ nhỏ.

Trên đây là kiến thức tổng quan về máy phát điện không đồng bộ 3 pha. Hy vọng những kiến thức mà chúng tôi chia sẻ ở trên sẽ có ích với bạn. Tổng kho máy phát điện vẫn còn rất nhiều bài viết liên quan đến máy phát điện. Bạn đọc có thể tìm hiểu sâu hơn về loại thiết bị này tại website của chúng tôi nhé.