Máy phát 3 pha: Rotor nam châm vĩnh cửu
Máy phát 1 pha Rotor nam châm điện
Máy phát điện đồng bộ (Synchronous Generator):
Cấu Tạo
Rotor:
Cuộn dây từ (cực từ): Thường được quấn bằng dây đồng và có thể sử dụng nam châm điện DC hoặc nam châm vĩnh cửu.
Trục quay: Kết nối với nguồn động lực (như tuabin, động cơ) để quay rotor.
Stator:
Cuộn dây stator: Bao gồm nhiều cuộn dây quấn quanh lõi thép, tạo ra từ trường khi có dòng điện chạy qua.
Lõi thép: Giúp tập trung từ trường và giảm tổn thất năng lượng.
Hệ thống điều khiển:
Giúp điều chỉnh dòng điện cung cấp cho rotor, từ đó điều chỉnh từ trường.
Bệ đỡ:
Giúp giữ cho rotor quay trơn tru và ổn định.
Nguyên Lý Làm Việc
Tạo Từ Trường:
Khi rotor quay, dòng điện một chiều được cung cấp cho cuộn dây rotor, tạo ra từ trường.
Quay Rotor:
Rotor quay với tốc độ cố định, đồng bộ với tần số lưới điện. Tốc độ này thường được xác định bởi số cực từ và tần số điện.
Cảm Ứng Điện:
Khi rotor quay, từ trường của nó cắt qua các cuộn dây stator, tạo ra điện áp xoay chiều do hiện tượng cảm ứng điện từ (theo định luật Faraday).
Xuất Điện:
Điện áp được tạo ra trong các cuộn dây stator được đưa ra ngoài để sử dụng hoặc kết nối với lưới điện.
Kết Luận
Máy phát điện đồng bộ có hiệu suất cao và cung cấp điện áp ổn định, thường được sử dụng trong các nhà máy phát điện lớn và các ứng dụng công nghiệp. Việc điều chỉnh dòng điện cho rotor giúp kiểm soát từ trường và, do đó, chất lượng điện đầu ra.
Loại này được áp dụng trong nhà máy thủy điện và nhiệt điện.
Cấp điện vào Rotor để trở thành nam châm điện, khi quay sẽ cảm ứng và sinh ra dòng điện ở Stator
Stator là nam châm điện AC, Rotor là cuộn dây quay trong từ trường Stator thì sinh ra dòng điện, dòng điện ở Rotor được đưa ra ngoài bằng cổ góp
2. Máy phát điện không đồng bộ (Induction Generator):
Cấu Tạo
Rotor:
Rotor lồng sóc: Thường được sử dụng trong máy phát điện không đồng bộ, có cấu trúc đơn giản với các thanh dẫn điện nằm ngang và được kết nối với nhau ở hai đầu.
Trục quay: Kết nối với nguồn động lực (như tuabin, động cơ) để quay rotor.
Stator:
Cuộn dây stator: Bao gồm nhiều cuộn dây quấn quanh lõi thép, tạo ra từ trường khi có dòng điện xoay chiều chạy qua.
Lõi thép: Tăng cường từ trường và giảm tổn thất năng lượng.
Hệ thống điều khiển:
Có thể bao gồm các thiết bị để điều chỉnh tốc độ và điện áp đầu ra.
Nguyên Lý Làm Việc
Tạo Từ Trường:
Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây stator, nó tạo ra một từ trường quay.
Quay Rotor:
Từ trường quay cắt qua các thanh dẫn của rotor, tạo ra dòng điện trong rotor. Do rotor không quay với tốc độ đồng bộ, nên có sự khác biệt giữa tốc độ quay của rotor và tốc độ quay của từ trường.
Cảm Ứng Điện:
Hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra khi từ trường quay cắt qua các thanh dẫn của rotor, tạo ra dòng điện xoay chiều trong rotor.
Xuất Điện:
Dòng điện được tạo ra trong rotor được chuyển đổi thành điện năng, và điện áp này được đưa ra ngoài để sử dụng hoặc kết nối với lưới điện.
Kết Luận
Máy phát điện không đồng bộ được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các tuabin gió và các hệ thống năng lượng tái tạo, nhờ vào khả năng khởi động dễ dàng và hoạt động hiệu quả ở nhiều tốc độ gió khác nhau. Tuy nhiên, chất lượng điện đầu ra có thể không ổn định như máy phát điện đồng bộ.
Loại này được áp dụng ở Tuabin gió
Thì 1: Piston đi xuống đồng thời không khí và nhiên liệu được bơm vào
Thì 2: Piston đi lên để ép hỗn hợp không khí và nhiên liệu
Thì 3: Nhiên liệu được đốt tạo áp suất lớn đẩy Piston đi xuống
Thì 4: Piston đi lên đẩy khí thải ra ngoài
4 thì tương ứng với 4 Piston. Tại mỗi thời điểm sẽ có 1 Piston ở thì 3 (Đốt nhiên liệu tạo áp suất đẩy)
Máy phát điện kiểu động cơ diesel chủ yếu là máy phát điện không đồng bộ với thiết kế roto lồng sóc, nhưng cũng có thể sử dụng máy phát đồng bộ trong một số ứng dụng đặc thù
– Trung tính (Neutral) hay một số người vẫn gọi là dây nguội, dây mát. Nó là điểm nối chung của 3 đầu dây pha (dây lửa) xuống đất của biến áp trong truyền tải điện xoay chiều AC. Về mặt lý thuyết thì khi hệ thống điện 3 pha cân bằng thì dây trung tính không mang điện (điện thế bằng 0) nhưng thực tế thì dây trung tính luôn dẫn điện do có hiện tượng lệch pha giữa các pha của lưới hoặc do hiện tượng sóng hài gây ra nê khi ta sử dụng bút thử điện lúc sáng đèn hoặc không sáng đèn là vì vậy. Dây trung tính kết hợp với dây pha (dây lửa) để tạo thành mạch điện một pha sử dụng cho dân dụng và sinh hoạt hàng ngày.
– Tiếp địa (Ground) hay nối đất (Earth) bản chất là một dây. Dây này có màu Vàng sọc Xanh đặc trưng, dây này được nối với vỏ của thiết bị và không mang điện đảm bảo sự an toàn vận hành cho người khi làm việc. Khi xảy ra sự cố rò điện nhờ có dây tiếp địa này mà dòng điện rò ra được truyền xuống đất nên chúng ta không bị điện giật khi không may chạm vỏ thiết bị nếu bị rò điện. Ngoài ra trong truyền tải điện, dây tiếp địa hay nối đất (Earth) còn có một nhiệm vụ khác là khi bị sét đánh sẽ dẫn dòng sét (bản chất sét là dòng điện có cường độ lớn) xuống thẳng hệ thống tiếp địa đảm bảo cho lưới điện vận hành an toàn.