Máy Phát điện Là Gì? Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt động

Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi cơ năng thành điện năng, có cấu tạo gồm động cơ, đầu phát, hệ thống nhiên liệu và hoạt động dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday. Để hiểu rõ hơn về cách “người hùng thầm lặng” này hoạt động và tầm quan trọng của nó, hãy cùng Benzen Power tìm hiểu máy phát điện là gì và những điều cơ bản nhất về thiết bị thiết yếu này.

1. Máy phát điện là gì?

Máy phát điện là một thiết bị có thể biến đổi cơ năng thành điện năng. Nguồn cơ năng này có thể đến từ các động cơ tuabin nước, gió, động cơ đốt trong hoặc  các nguồn khác. 

Hiện nay, hầu hết các dòng máy phát điện hiện nay đều sử dụng động cơ đốt trong. Những động cơ này chủ yếu chạy bằng xăng, dầu, khí đốt.

Máy phát điện có 3 chức năng chính: phát điện (chính), chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp.

Bạn đã nắm được máy phát điện là gì và vai trò thiết yếu của nó trong cuộc sống hiện đại. Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của thiết bị quan trọng này, chúng ta sẽ cùng Benzen Power đi sâu vào cấu tạo máy phát điện, khám phá từng bộ phận chính và chức năng của chúng.

2. Cấu tạo máy phát điện

Cấu tạo của máy phát điện

Máy phát điện gồm bộ phận chính là các động cơ. Ngoài ra, tùy thuộc vào loại máy và có thêm các bộ phận đi kèm khác như đầu phát, hệ thống nhiên liệu, ổn áp AVR….

Động cơ

Động cơ chính là trái tim của máy phát điện. Nó chính là nguồn năng lượng cơ học đầu vào. Công suất và kích thước của động cơ tỷ lệ thuận với kích thước và công suất của máy phát điện.

Nguồn nhiên liệu cho động cơ thường là xăng, dầu diesel và khí đốt. Ngoài ra cũng có một số máy phát điện dùng nhiên liệu kép là dầu diesel và khí đốt.

Đầu phát

Đầu phát máy phát điện là gì? Là bộ phận bao gồm một tập hợp các bộ phận động (roto) và phần tĩnh (stato). Các bộ phận này có chức năng sản xuất điện từ chính nguồn cơ năng được cung cấp. Các phần này làm việc với nhau tạo ra các chuyển động tương đối giữa từ và điện. Từ đó, tạo ra dòng điện. 

• Stato: là một tập hợp các dây dẫn điện quấn lại trên một lõi sắt
• Roto: là bộ phần gồm các nam châm điện có thể tạo ra từ trường.

Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu sẽ gồm bình nhiên liệu, hệ thống ống nối, bơm nhiên liệu, và kim phim,… 

Bình nhiên liệu là nơi chứa nhiên liệu chạy của động cơ. Dung tích của bình có thể cung cấp nhiên liệu cho máy hoạt động liên tục từ 6 – 8 giờ. Đối với máy phát điện dân dụng thì bình nhiên liệu được gắn trên máy. Còn với máy công nghiệp thì cần có thêm bình chứa nhiên liệu ở bên ngoài.

Ống nối dẫn nhiên liệu từ bình nhiên liệu vào động cơ. Ống thông gió bình nhiên liệu giúp ngăn chặn sự gia tăng áp lực trong quá trình bơm. Nhiên liệu từ bể chính sẽ được bơm nhiên liệu đưa vào các bể chứa trong ngày. Bình lọc nhiên liệu sẽ tách nước và các vật thể lạ trong nhiên liệu. Kim phun có nhiệm vụ phun chất lỏng dưới dạng sương.

Ổn áp AVR

Ổn áp AVR (Automatic Voltage Regulator) của máy phát điện là gì? Là bộ phận quy định mức điện áp đầu ra của máy.

AVR có thể tự điều khiển điện áp đầu cực máy phát điện. AVR sẽ tác động vào hệ thống kích từ của máy phát điện để đảm bảo mức điện áp này ở trong giới hạn cho phép. Không chỉ thế, AVR còn có chức năng giới hạn tỷ số điện áp, điều khiển công suất vô công. Đặc biệt, khi điện áp đường dây suy giảm hoặc tăng, AVR có thể bù trừ điện áp.

Hệ thống làm mát

Làm mát máy bằng quạt gió hoặc nước. Thông thường, nhà sản xuất thường dùng Hydrogen để làm mát vì tính hấp thụ nhiệt tốt.

Hệ thống bôi trơn

Động cơ sẽ hoạt động tốt hơn nhờ hệ thống bôi trơn thiết lập trong máy. Động cơ của máy phát sẽ được bôi trơn bằng dầu nhớt được lưu trữ sẵn trong một máy bơm.

Sau khi máy hoạt động 8 giờ, cần phải kiểm tra mức dầu để ngăn ngừa rò rỉ dầu. Thay dầu sao 500 giờ sử dụng.

Hệ thống xả thải

Khí thải thoát ra từ máy phát điện trong quá trình hoạt động sẽ đi qua ống xả thải này. Ống được làm bằng thép, gang hoặc sắt rèn.

Ống xả thải thường gắn liền với động cơ và xả khí thải ra ngoài trời mà không có kết nối với bất kỳ thiết bị nào khác.

Bạn đã tìm hiểu cấu tạo máy phát điện với các bộ phận chính như động cơ, đầu phát, hệ thống nhiên liệu, ổn áp AVR, hệ thống làm mát, bôi trơn và xả thải. Giờ đây, để biết cách các bộ phận này phối hợp để tạo ra điện năng, hãy cùng khám phá nguyên lý hoạt động của máy phát điện, đặc biệt dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday và Quy tắc bàn tay phải của Fleming.

3. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện là gì?

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện

Tất cả những gì máy phát điện làm là chuyển đổi năng lượng cơ học được cung cấp từ nguồn bên ngoài thành năng lượng điện để cung cấp đủ năng lượng cho các thiết bị khác. Nó hoạt động dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday.

3.1/ Nguyên lý hoạt động của máy phát điện theo Định luật cảm ứng điện từ Faraday

Định luật này nói rằng bất cứ nơi nào một dây dẫn được đặt trong một từ trường khác nhau; từ thông sẽ được cảm ứng. Có các cấu hình điện và vật lý khác nhau cho máy phát điện. Sự đa dạng trong cấu hình này được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau.

Như đã đề cập, máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ do Michael Faraday giới thiệu vào thế kỷ 19.

Theo định luật này, khi một dây dẫn liên kết với một từ thông thay đổi; nó sẽ có một emf (lực điện động) cảm ứng trên nó. Giá trị của suất điện động cảm ứng trên dây dẫn phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của từ thông liên kết với dây dẫn. Chiều của suất điện động cảm ứng trong dây dẫn có thể được xác định theo Quy tắc bàn tay phải của Fleming.

3.2/ Nguyên lý hoạt động của máy phát điện theo Quy tắc bàn tay phải của Fleming

Quy tắc này nói rằng trên bàn tay phải của bạn nếu bạn duỗi ngón cái; ngón thứ nhất và ngón thứ hai vuông góc với nhau và nếu bạn căn ngón cái của bàn tay phải dọc theo hướng chuyển động của dây dẫn trong từ trường và ngón thứ nhất dọc theo hướng của từ trường; thì ngón tay thứ hai của bạn chỉ hướng của emf trong dây dẫn.

Bây giờ chúng tôi sẽ chỉ cho bạn cách điện được tạo ra khi chúng ta quay một vòng dây dẫn trong từ trường. Trong quá trình quay, khi một mặt của vòng dây đi trước cực bắc từ tính; chuyển động tức thời của dây dẫn sẽ hướng lên trên. Do đó theo Quy tắc bàn tay phải của Fleming; emf cảm ứng sẽ có hướng vào trong. Đồng thời, một mặt khác của vòng dây đi trước cực nam từ; chuyển động tức thời của dây dẫn sẽ hướng xuống dưới; emf cảm ứng sẽ có hướng ra ngoài.

Trong quá trình quay, mỗi bên của vòng lặp lần lượt nằm dưới cực bắc và cực nam từ tính. Một lần nữa trong các hình ảnh; khi bất kỳ mặt nào của cuộn dây (dây dẫn) đi xuống dưới cực bắc; chuyển động của dây dẫn sẽ hướng lên và khi nó đi xuống dưới cực nam; chuyển động của dây dẫn sẽ đi xuống. Do đó, emf gây ra trong vòng lặp liên tục thay đổi hướng của nó. Đây là mô hình khái niệm cơ bản nhất của một máy phát điện.

3.3/ Ứng dụng chế tạo máy phát điện

Kết nối vòng trượt với cả hai đầu của vòng lặp. Chúng ta có thể nối tải với vòng dây thông qua các chổi than nằm trên các vòng trượt như hình minh họa. Trong trường hợp này; điện xoay chiều được tạo ra trong vòng lặp đến tải. Đây là một máy phát điện xoay chiều.

Chúng ta cũng có thể thu được nguồn điện sản xuất trong vòng quay thông qua bố trí cổ góp và chổi than như minh họa trong hình động bên dưới. Trong trường hợp này, điện được tạo ra trong vòng lặp (ở đây vòng quay của máy phát vòng lặp đơn cũng có thể được gọi là phần ứng) được chỉnh lưu thông qua cổ góp và tải nhận được nguồn điện một chiều.

Bạn đã nắm được nguyên lý hoạt động của máy phát điện dựa trên cảm ứng điện từ và các ứng dụng chế tạo. Để có cái nhìn toàn diện hơn về khả năng cung cấp năng lượng của máy phát điện, vậy hãy cùng tìm hiểu về công suất máy phát điện, các loại công suất phổ biến và ý nghĩa của chúng.

4. Công suất máy phát điện

Theo quy chuẩn chung của thế giới thì đơn vị tính công suất chính là kVA. Tuy nhiên, người Việt Nam chúng ta thường dùng đơn vị đo công suất tiêu thụ KW hơn.

Có 3 loại công suất:

• Công suất định mức: Là mức công suất mà máy có thể hoạt động liên tục mà không gây xáo trộn trong máy. 
• Công suất khả dụng là công suất tối đa mà máy phát có thể đạt được khi chạy liên tục. Thông thường, đơn vị công suất này được tính toán tại các điều kiện tiêu chuẩn. Tuy nhiên, thực tế các thiết bị vận hành không được trong điều kiện tiêu chuẩn. Do đó, công suất khả dụng thường thấp hơn công suất định mức.

Bạn đọc có thể tham khảo thêm bài viết: Công suất máy phát điện 3 pha

Bạn đã hiểu rõ về công suất máy phát điện và các loại công suất khác nhau. Để đưa ra lựa chọn phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng, việc nắm bắt các tiêu chí phân loại máy phát điện là rất quan trọng. Vậy, phân loại máy phát điện dựa trên những yếu tố nào và có bao nhiêu loại phổ biến trên thị trường hiện nay?

5. Phân loại máy phát điện

Có mấy loại máy phát điện? Căn cứ để phân loại máy phát điện là gì?

Hiện nay, thế giới thường phân loại máy phát điện dựa vào 4 yếu tố sau:

• Theo nhiên liệu sử dụng: gồm máy phát điện chạy xăng, máy phát điện chạy dầu và máy phát dùng khí đốt. Tuy nhiên, phổ biến nhất vẫn là máy phát điện chạy xăng và dầu.
• Theo số pha: máy phát điện 3 pha và 1 pha. Máy phát điện 1 pha dùng trong sinh hoạt của các hộ gia đình. Máy phát điện 3 pha dùng trong sản xuất công nghiệp.
• Theo động cơ: máy phát điện 2 thì và 4 thì. Tuy nhiên, máy phát điện 2 thì được sử dụng rộng rãi hơn.
• Phân loại theo công suất: máy phát điện dân dụng (dưới 10KW) và máy phát điện công nghiệp (trên 10KW)

Bạn đọc cũng có thể tham khảo các thông tin sau:

• Máy phát điện xoay chiều
• Máy phát điện xoay chiều 1 pha

6. Kết luận

Máy phát điện không chỉ là một thiết bị kỹ thuật, nó là giải pháp đảm bảo nguồn năng lượng liên tục, bảo vệ hoạt động sống và kinh doanh của bạn khỏi những gián đoạn không mong muốn. Hiểu rõ “máy phát điện là gì”, cấu tạo, nguyên lý và các loại phổ biến là bước đầu tiên và quan trọng để bạn chọn được “người bạn đồng hành” phù hợp.

Đừng ngần ngại đầu tư vào một chiếc máy phát điện chất lượng. Đó là sự đầu tư vào sự ổn định, an toàn và hiệu quả. Bạn vẫn còn băn khoăn? Cần tư vấn chuyên sâu hơn về công suất hay lựa chọn dòng máy phù hợp với nhu cầu cụ thể của mình?

Hãy truy cập các danh mục sản phẩm tại Benzen Power hoặc liên hệ trực tiếp đến hotline 0965.10.8899 với đội ngũ chuyên gia của chúng tôi. Chúng tôi luôn sẵn sàng lắng nghe và đưa ra lời khuyên tốt nhất dựa trên kinh nghiệm thực tế của mình.