Nguyên lý làm việc của máy phát điện: Toàn tập kiến thức từ A đến Z

05/11/2021 - Tác giả:
Phạm Khắc Tấn
Phạm Khắc Tấn
Nguyên lý làm việc của máy phát điện được xây dựng dựa trên nguyên tắc về cảm ứng điện từ. Giữa máy phát một chiều và xoay chiều, cách thức hoạt động có hơi khác biệt.

Kiến thức về nguyên lý làm việc của máy phát điện đã đề cập khá rõ trong chương trình Vật Lý tại bậc học THPT. Vậy nhưng, có lẽ không nhiều người còn nhớ đến phần kiến thức cơ bản này. Hiểu rõ nguyên lý làm việc máy phát điện rất cần thiết đối với khi người thường xuyên vận hành thiết bị phát điện.

Nếu không còn nhớ nguyên lý hoạt động của máy phát điện, bạn có thể theo dõi bài viết sau đây của Thế Giới Led. Trong phần tổng hợp này, chúng tôi sẽ nhắc lại phần kiến thức cơ bản về nguyên lý của máy phát điện. Vậy hãy cùng ôn lại chút lý thuyết nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều và một chiều thôi nào!

Tiêu chuẩn thiết kế máy phát điện

Mỗi hãng sản xuất lại áp dụng tiêu chuẩn thiết kế máy phát điện riêng. Tuy nhiên cho dù sử dụng tài liệu thiết kế máy phát điện nào thì một số bộ phận cơ bản vẫn phải đầy đủ.

Động cơ máy phát

Động cơ là bộ phận quan trọng nhất trong mỗi hệ thống máy phát điện. Nó giữ vai trò cung cấp năng lượng cơ học, giúp thiết bị có thể vận hành và sản sinh ra năng lượng. Tuy nhiên để có thể tạo ra năng lượng thì động cơ phải sử dụng đến nguồn nhiên liệu như xăng, dầu, các loại khí,..

Động cơ là bộ phận quan trọng nhất trong mỗi hệ thống máy phát điện

Động cơ là bộ phận quan trọng nhất trong mỗi hệ thống máy phát điện

Khi động cơ sở hữu công suất càng cao thì kích thước của nó lại càng lớn. Động cơ giữ vai trò như "trái tim" của mỗi chiếc máy phát điện nên một khi bộ phận này bị hư hỏng, tổng thể dàn máy phát cũng không thể hoạt động.

Trong quá trình tìm hiểu nguyên lý làm việc của máy phát thủy điện, bạn cần đặc biệt chú ý đến phần động cơ. Sau đó mới quan tâm đến những bộ phận khác.

Đầu phát

Trong mỗi chiếc đồng phát luôn phải có Roto và Stato

Trong mỗi chiếc đồng phát luôn phải có Roto và Stato

Bên cạnh động cơ thi đấu phát cũng là một trong những bộ phận thiết yếu trong mỗi chiếc máy phát điện. Bộ phận này đảm nhiệm 3 chức năng chính. Bao gồm phát điện, thực hiện chỉnh lưu lưu và và điều chỉnh điện áp.

Trong mỗi chiếc đồng phát luôn phải có Roto và Stato. Mỗi bộ phận lại thực hiện các chức năng cụ thể, duy trì sự vận hành ổn định của máy phát điện.

  • Roto: Là bộ phận giữ nhiệm vụ chuyển động để sản sinh ra từ trường. Nó có cấu tạo từ lõi thép, dây quấn quanh và phần trục máy.
  • Stato: Bộ phận tính trong đầu phát. Nó hoạt động như một thỏi nam châm lớn kết hợp với Roto để tạo ra chuyển động. Cấu tạo của bộ phận này gồm hệ thống dây dẫn điện quấn quanh một lõi rỗng hình trụ.

Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống này là nơi chứa nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Nhiệm vụ sẽ được dẫn đến động cơ qua một đường ống. Trong hệ thống nhiên liệu bao gồm các bộ phận quan trọng như bình chứa nhiên liệu, cắt ống nối, bộ phận bơm nhiên liệu, kim phun, bình lọc,..

Hệ thống nhiên liệu nơi chứa nhiên liệu cung cấp cho động cơ máy phát điện

Hệ thống nhiên liệu nơi chứa nhiên liệu cung cấp cho động cơ máy phát điện

Tại hệ thống này, nhiên liệu cần trải qua quá trình lọc trước khi được bơm vào động cơ. Nếu quá trình bị ngắt quãng đồng nghĩa hệ thống máy phát điện cũng không thể hoạt động.

Bảng điều khiển

Bảng điều khiển giữ nhiệm vụ điều khiển các hoạt động của dàn máy phát điện

Bảng điều khiển giữ nhiệm vụ điều khiển các hoạt động của dàn máy phát điện

Bảng điều khiển giữ nhiệm vụ điều khiển các hoạt động của dàn máy phát điện. Đồng thời bộ phận này cũng hiển thị thông số quan trọng để người dùng theo dõi. Một số bộ điều khiển hiện đại còn tích hợp chức năng điều khiển từ xa, điều phối hoạt động của thiết bị.

Ổn áp ARV

ARV có vai trò điều chỉnh chỉ số điện áp lực đầu ra. Nhờ đó, mức điện áp luôn nằm trong ngưỡng cho phép, dòng điện sinh ra đảm bảo tính ổn định không gây hư hại thiết bị sử dụng điện.

Hệ thống làm mát

Tất cả các dòng máy phát điện đều bị nóng lên nếu phải hoạt động liên tục trong thời gian dài. Nhiệt độ quá cao có thể khiến thiết bị phát trục trặc gây nguy hiểm cho cả người vận hành và thiết bị kết nối với dòng điện.

Hệ thống làm mát hạ nhiệt độ khi máy phát điện hoạt động liên tục

Hệ thống làm mát hạ nhiệt độ khi máy phát điện hoạt động liên tục

Do đó để hạ nhiệt độ của máy, người ta đã sử dụng đến hệ thống làm mát. Trong hệ thống này có bình chứa nước. Nước làm mát cần thay thế thường xuyên để hệ thống làm tốt nhiệm vụ hạ nhiệt.

Hệ thống bôi trơn

Động cơ máy phát nếu muốn vận hành bền bỉ, êm ái đều phải dùng đến dầu bôi trơn. Hệ thống bôi trơn cần thực hiện nhiệm vụ phân phối dầu bôi trơn đến với động cơ. Thông thường sau một thời gian vận hành máy, người dùng đều phải thay mới dầu bôi như. Như vậy, động cơ không như những hoạt động êm ái hơn mà còn kéo dài tuổi thọ.

Hệ thống ống xả

Chức năng cơ bản của hệ thống ống xả là xả lượng khí thải từ quá trình vận hành máy phát ra môi trường bên ngoài. Bộ phận này được kết nối động cơ với mục đích hạn chế tình trạng máy hoạt động rung.

Phần ống xả thường chế tạo từ gang, sắt hoặc thép

Phần ống xả thường chế tạo từ gang, sắt hoặc thép

Phần ống xả thường chế tạo từ gang, sắt hoặc thép. Đối với dòng máy phát điện công nghiệp, người dùng cần phải bố trí thêm hệ thống xử lý khí thải. Trong bài viết về tiêu chuẩn thiết kế phòng máy phát điện, Thế Giới Led đã từng đề cập phương pháp xử lý khí thải máy phát. Bạn hãy tham khảo lại phần tổng hợp này nhé.

Bộ sạc ắc quy

Nếu nguyên lý vận hành máy phát điện, bạn có lẽ đã phần nào biết được tầm quan trọng của bộ sạc ắc quy. Theo đó, mỗi bộ sạc ắc quy có nhiệm vụ giữ pin cho máy phát. Nhờ đó, máy phát có khả năng hoạt động liên tục mà không bị gián đoạn.

Phân loại máy phát điện

Khi đề cập chi tiết nguyên lý làm việc của máy phát điện, Thế Giới Led muốn bạn nắm rõ phần phân loại của các dòng thiết bị đặc biệt này. Hiện nay để phân loại thiết bị phát người ta thường dựa vào nguồn nguyên liệu thiết bị sử dụng, cùng với đó là nguồn điện tạo ra.

Phân loại theo dòng điện

Dựa theo dòng điện tạo ra, máy phát điện điện từ sẽ chia thành 2 nhóm cơ bản. Đó là dòng máy 1 chiều và máy xoay chiều. Nguyên lý hoạt động máy phát điện 1 chiềunguyên tắc máy phát điện xoay chiều không hoàn toàn giống nhau.

Máy phát điện 1 chiều

Đây là dòng máy phát có khả năng sinh ra dòng điện 1 chiều. Quá trình tạo dòng điện dựa theo hiện tượng cảm ứng điện từ, giúp biến đổi năng lượng cơ năng thành dạng điện năng.

Máy phát điện 1 chiều có khả năng sinh ra dòng điện 1 chiều

Máy phát điện 1 chiều có khả năng sinh ra dòng điện 1 chiều

Hiện nay, thiết bị phát điện 1 chiều chủ yếu sử dụng trong lĩnh vực giao thông vận tải, công nghiệp hóa chất. Ngoài ra một số dòng thiết bị gia dụng đặc thù sẽ chỉ hoạt động khi được kết nối với nguồn điện 1 chiều.

Dòng máy phát 1 chiều sở hữu phần cấu tạo tương đối phức tạp. Bởi cả bộ phận Roto và Stato đều bố trí phần dây cuốn. Chúng liên kết chặt chẽ với nhau thông qua bộ phận chổi than. Chính vì cấu trúc phức tạp nên dòng máy phát 1 chiều rất khó sử dụng và sửa chữa.

Máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều đường duyên có khả năng tạo ra dòng điện xoay chiều. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng tương tự như máy phát 1 chiều. Cụ thể đó là hiện tượng cảm ứng điện từ. Từ đây khi cơ năng có thể biến đổi thành dạng năng lượng điện năng.

Máy phát điện xoay chiều đường duyên có khả năng tạo ra dòng điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều đường duyên có khả năng tạo ra dòng điện xoay chiều

Để tiết giảm chi phí lắp ráp, phần lớn máy phát xoay chiều đều tận dụng một từ trường quay kết hợp với thiết bị cố định. Ngoài ra nhà sản xuất còn có thể tích hợp từ trường đứng yên. Chi tiết nguyên tắc của máy phát điện xoay chiều sẽ có ngay trong mục tiếp theo.

Phân loại máy phát triển theo nhiên liệu sử dụng

Dòng máy chạy xăng sở hữu mức công suất không quá lớn, thích hợp sử dụng trên quy mô gia đình

Dòng máy chạy xăng sở hữu mức công suất không quá lớn, thích hợp sử dụng trên quy mô gia đình

Bên cạnh phân loại theo dòng điện tạo ra, người ta còn phân loại máy phát điện dựa theo chủng loại nhiên liệu sử dụng. Ba loại nhiên liệu phổ biến nhất sử dụng cho máy phát điện là dầu, xăng và biogas. Tương ứng với đó là các dòng máy:

  • Máy phát điện chạy dầu
  • Máy phát điện chạy dầu
  • Máy phát điện chạy biogas

Nội dung phần kết cấu của từng dòng máy không đến nỗi quá khác biệt. Điểm khác nhau lớn nhất nằm ở thiết kế động cơ. Dòng máy chạy xăng sở hữu mức công suất không quá lớn, thích hợp sử dụng trên quy mô gia đình. Trong khi đó, dòng máy chạy dầu thường có công suất lớn, phù hợp với các cơ sở cần sử dụng nguồn điện lớn.

Còn dòng máy biogas sử dụng nhiên liệu khí gas. Dòng máy này thường được sử dụng nhiều trong các cơ sở chăm nuôi. Khí gas sử dụng đã trải qua quá trình biến đổi đặc biệt, giúp người chăm nuôi tưởng tượng nguồn chất thải và biến đổi chúng thành năng lượng có ích.

Nguyên lý làm việc của máy phát điện chung nhất

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện nói chung đều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Theo đó, mỗi khi bị tác động nam châm hoặc cuộn dây bắt đầu quay. Tốc độ quay thường tăng hoặc giảm dựa trên số đường sức từ tiếp xúc với tiết diện dây dẫn của cuộn dây.

Sơ đồ nguyên lý máy phát điện

Sơ đồ nguyên lý máy phát điện

Chính biến động tăng giảm đó đã sinh ra dòng điện cảm ứng. Điện lên sẽ luân phiên thay đổi bởi tác động của Roto động. Bên cạnh nguyên lý cảm ứng điện từ, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện còn dựa vào phần lực từ trường. Có nghĩa phần lực từ trường này sẽ tác dụng trực tiếp lên dòng điện.

Nguyên lý máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều gồm có dòng máy 1 pha và 3 pha. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều vì vậy mà cũng có sự khác biệt nhất định.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha

Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ xoay chiều 1 pha  cũng dựa vào nguyên lý về cảm ứng điện từ. Trong đó, một đầu phát chính và cuộn dây đồng ba quanh loại kim loại. Phần lõi kim loại này chính là phần ứng. Nó sẽ quay khi nam châm đứng yên. Chính quá trình quay như vậy đã sinh ra hiệu điện thế. Dòng điện từ đây đã được sinh ra.

Sơ đồ mô tả nguyên lí hoạt động máy phát điện xoay chiều 1 pha

Sơ đồ mô tả nguyên lí hoạt động máy phát điện xoay chiều 1 pha

Về mặt lý thuyết, vòng quay cuộn dây càng cao thì dòng điện lại càng lớn. Đồng thời, phần ứng quay càng nhanh, điện áp cũng càng mạnh. Mặt khác, phần ứng giữa những nam châm không quay cũng có khả năng sinh ra hiệu điện thế. Điện áp cảm ứng được xác định khi mức cường độ dòng điện lớn hơn nam châm.

Chính vì thế khi cần tạo ra một dòng điện áp theo mong muốn, người ta cần tiến hành điều chỉnh số vòng dây. Cùng với đó là số lượng cuộn dây, tốc độ quay của phản ứng, cường độ dòng điện.

Dòng máy xoay chiều 1 pha có khả năng sinh ra điện áp ngay cả trong một sóng từ xen kẽ nhau. Chỉ cần phần ứng quay thì chắc chắn sẽ có từ trường. Máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra điện áp tăng giảm lên xuống theo từng chu kỳ.

Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều 3 pha

Theo định luật của Faraday, thiết bị phát điện sinh ra điện áp khi phần ứng quay. Máy phát điện xoay chiều 3 pha có thể hiểu đơn giản là 3 máy xoay chiều 1 pha kết hợp lại. Chúng luân phiên chạy và tạo góc lệch 120 độ.

Mô tả nguyên lí hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha

Mô tả nguyên lí hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha

Từ đó tạo ra 3 sóng điện xoay có cùng chu kỳ. Nhằm tạo nguồn cấp điện áp. Dòng máy phát điện này cho khả năng hoạt động ổn định, tạo năng lượng điện lớn, không đổi.

Dòng máy 3 pha xoay chiều thường có 2 dạng kết nối. Đó là kiểu kết nối Delta và Wye. Kiểu kết nối Delta chứa các đầu 3 cuộn dây liên kết với nhau nhằm hình thành vòng tròn khép kín. Còn kết nối Wye gồm 1 đầu của mỗi cuộn dây liên kết với nhau, kết quả tạo thành khung hình chữ Y.

Nguyên lý làm việc của máy phát điện 1 chiều

Để giải thích nguyên lý hoạt động của máy phát điện 1 chiều, Thế Giới Led sẽ mô tả theo hệ thống hình minh họa dưới đây.

Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy phát điện một chiều

Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy phát điện một chiều

Trong sơ đồ nguyên lý máy phát điện 1 chiều, chúng ta tạm ký hiệu ABCD là vòng dây dẫn chuyển động quanh trục từ trường ab. Mỗi khi vòng lặp quay đến vị trí thẳng với mặt cắt ngang nó cũng đồng thời cắt ngang hệ thống đường từ thông. Quy trình chuyển động như vậy kéo theo cạnh AB và CD cũng cắt hầu hết đường từ thông, từ đó hình thành một đường EMF giữa 2 cạnh này.

Mỗi khi một vòng lập sinh ra nó cũng đồng thời tạo ra một dòng điện. Người ta sẽ sử dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của dòng điện đó. Dễ thấy rằng dòng điện đã dịch chuyển từ điểm A đến B. Còn ở phía bên kia, dòng điện lại dịch chuyển từ điểm C đến D.

Khi vòng lặp chuyển động quay thêm lần nữa thì nó lại quay trở về vị trí nằm ngang. Tuy nhiên, cạnh AB dịch chuyển đến cực N, cạnh CD dịch chuyển đến cực S. Đây là dạng chuyển động theo hướng tiếp tuyến trên bề mặt vòng lặp vuông góc với đường từ thông.

Nếu như vòng lặp cứ chuyển động một cách liên tục khi cạnh AB dịch chuyển đến S, một dòng điện sẽ bắt đầu di chuyển từ điểm A đến điểm B. Đến khi dịch chuyển đến điểm N, dòng điện lại chạy ngược lại từ điểm B đến điểm A.

Giải thắc mắc liên quan đến nguyên lý làm việc của máy phát điện

Trong mục cuối cùng của bài viết này, bạn hãy theo dõi các giải thắc mắc liên quan đến nguyên lý làm việc của máy phát điện Thế Giới Led đã tổng hợp.

Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng nào?

Trả lời: Như đã đề cập trong phần định nghĩa, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện dựa trên hiện tượng chung về cảm điện từ.

Nguyên lý máy phát điện trên ô tô là gì?

Trả lời: Về cơ bản, nguyên lý máy phát điện ô tô cũng giống như nhiều dòng máy phát điện khác. Theo đó, dòng điện được sinh ra từ hoạt động của cuộn dây và nam châm. Sức điện động từ cuộn dây sinh ra càng nhiều, lượng điện năng tạo thành lại càng lớn. Muốn như vậy, cuộn dây phải chứa nhiều vòng dây hơn.

Nên sử dụng máy phát điện 1 chiều hay xoay chiều?

Trả lời: Phần lớn máy phát điện trên thị trường hiện nay đều là loại xoay chiều. Còn dòng máy một chiều chỉ sử tự trong một số lĩnh vực đặc thù. Do đó nếu thiết bị điện đang sử dụng tương thích với lưới điện dân dụng, bạn chọn lựa dòng máy phát điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha.

Thế giới Led - Chuyên cung cấp máy phát điện chính hãng, giá rẻ

Sau khi đã tìm hiểu xong nguyên liệu làm việc của máy phát điện, bạn hẳn muốn sở hữu một thiết bị phát chính hãng chất lượng. Thế Giới Led đã hoạt động nhiều năm trong lĩnh vực cung cấp máy, thiết bị điện và phụ tùng thay thế.

Máy phát điện Hyundai chính hãng tại hệ thống của Thế Giới Led

Máy phát điện Hyundai chính hãng tại hệ thống của Thế Giới Led

Các loại máy phát có trên hệ thống của Thế Giới Led hầu hết đều đến từ thương hiệu Hyundai. Lâu dòng thiết bị phát điện do Hyundai sản xuất vốn nổi tiếng về độ bền, khả năng hoạt động ổn định, chủng loại đa dạng. Chúng tôi cam kết cung cấp dòng thiết bị chính hãng, giá cả cạnh tranh.

Mong rằng sau khi tham khảo bài tổng hợp của Thế Giới Led, bạn đã hiểu rõ hơn về nguyên lý làm việc của máy phát điện. Trường hợp cần đặt hàng hoặc nhận báo giá, bạn hãy gọi ngay vào hotline 0946.79.5885.


Phạm Khắc Tấn
Phạm Khắc Tấn

Chuyên gia thiết bị điện và tự động hóa

0 bình luận, đánh giá về Nguyên lý làm việc của máy phát điện: Toàn tập kiến thức từ A đến Z

TVQuản trị viênQuản trị viên

Xin chào quý khách. Quý khách hãy để lại bình luận, chúng tôi sẽ phản hồi sớm

Trả lời.
Thông tin người gửi
Bình luận
Nhấn vào đây để đánh giá
Thông tin người gửi
Số điện thoại
0.03742 sec| 2739.602 kb