Máy phát điện không đồng bộ: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy phát điện là một thiết bị được dùng phổ biến trên thị trường hiện nay. Tuy nhiên, chắc hẳn các bạn cũng rất ít khi nghe tới máy phát điện không đồng bộ và máy phát điện đồng bộ. Vậy làm thế nào để phân biệt được hai dòng máy này? Cùng chúng tôi đi vào tìm hiểu chi tiết máy phát không đồng bộ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy. Đồng thời hiểu rõ hơn về vai trò của chúng trong quá trình cung cấp điện năng ổn định.

Máy phát điện không đồng bộ là gì?

Máy phát điện không đồng bộ là gì?

Máy phát điện không đồng bộ hoạt động trên nguyên lý chuyển đổi cơ năng thành điện năng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Đây là dòng máy được phân loại vào nhóm máy phát điện xoay chiều. Tốc độ quay của roto trong máy sẽ chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường.

Lưu ý: Trong bài này, chúng tôi chủ yếu nhắc tới dòng máy phát điện không đồng bộ 3 pha vì tính ứng dụng trong thực tế của dòng này cao hơn.

Cấu tạo máy phát điện không đồng bộ 3 pha

Sơ đồ cấu tạo của máy phát không đồng bộ

Máy phát không đồng bộ 3 pha được tạo thành từ 2 bộ phận chính: roto và stato. Ngoài ra còn có các bộ phận phụ khác như bộ điều chỉnh điện áp AVR,…

Phần tĩnh: Stator, dây quấn stator và lớp vỏ bên ngoài

Phần vỏ có thể cấu tạo bằng sắt, gang, nhôm hoặc thép tùy vào phương pháp sản xuất và kích thước máy. Ở máy phát 3 pha, phần dây cuốn gồm 3 cuộn dây giống nhau về số vòng, kích thước và lệch nhau góc không đổi 120 độ. Stator là một phần cố định của máy. Trong stato chứa các cuộn dây được đặt trên nền từ tính nhằm tạo ra cảm ứng từ khi roto trong máy quay.

Phần động: Rotor dạng lồng hoặc dây quấn

Ngoài ra, dựa theo cấu tạo, người ta có thể phân loại máy theo 3 cách sau:

• Theo kiểu dáng vỏ máy: kín, bảo vệ hoặc hở
• Theo số pha: dòng 1 pha và 3 pha
• Theo kiểu dây quấn rotor: dạng lồng sóc hoặc dây cuốn

Roto thường làm từ những vật liệu chưa từ tính cao. Cấu tạo thường bao gồm một lõi thép và các thanh dẫn điện. Thanh dẫn này sẽ được đặt trên lồng sóc.

Bộ điều khiển và AVR

Các dòng máy phát không đồng bộ hiện nay đều được thích hợp kèm theo bộ điều khiển và bộ điều chỉnh điện áp AVR. Đây là bộ phận tự động điều chỉnh điện áp đầu ra, giữ điện áp ổn định trong quá trình máy hoạt động.

Bộ điều khiển chịu trách nhiệm điều chỉnh tốc độ quay của rotor, kiểm soát công suất sản xuất. Bộ điều khiển và AVR sẽ đảm bảo nguồn điện cung cấp đến thiết bị và hệ thống không bị ảnh hưởng bởi những biến động điện áp không mong muốn.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động cơ bản của dòng máy này dựa vào sự tương tác giữa stator và roto. Khi roto quay, từ trường sẽ dần được tạo ra và va chạm vào stator. Tạo ra dòng điện cảm ứng trong roto. Từ dòng điện cảm ứng tạo ra từ trường quay mới, kết hợp với từ trường quay ban đầu tạo ra lực điện từ. Điều kiện này khiến dòng điện sinh ra ở 2 đầu dây quấn rotor và làm rotor quay cùng chiều từ trường.

Tuy nhiên, tốc độ quay của rotor luôn nhỏ hơn tốc độ quay từ trường và gián tiếp tạo ra dòng điện khác lên stator. Tốc độ này được gọi là độ trượt và thường nằm trong khoảng từ 2% đến 5%. Đây là dòng điện được sản sinh ra để cung cấp điện cho các thiết bị kết nối.

Đặc điểm nổi bật của máy phát điện không đồng bộ

Các thiết kế của dòng máy này được tối ưu rất nhiều cho đến thời điểm hiện nay. Một số đặc điểm của máy:

• Ổn định điện áp tốt và tính linh hoạt cao: Đảm bảo máy hoạt động ổn định kể cả khi gặp sự cố về điện lưới. Điều chỉnh điện áp đầu ra dễ dàng và hiệu quả.
• Khả năng đáp ứng nhanh: Trong trường hợp gặp sự cố về hệ thống điện. Máy phát không đồng bộ có thể đáp ứng nhanh, cấp điện dự phòng và giảm thiểu thời gian gián đoạn khi cung cấp điện.
• Cấu tạo đơn giản: Cấu tạo máy phát không đồng bộ có 2 phần chính là roto và stato. Còn đối với máy phát điện đồng bộ sẽ có thêm phần cảm ứng.

Phân biệt máy phát điện đồng bộ và không đồng bộ

Ứng dụng thực tiễn của máy phát điện không đồng bộ

Ứng dụng của máy phát điện không đồng bộ

Từ ưu và nhược điểm của từng loại máy phát điện, chúng ta có thể đưa ra kết luận về nhu cầu của từng dòng sản phẩm trên thị trường.

• Máy phát điện không đồng bộ 3 pha sẽ thường được sản xuất thành các thiết bị cầm tay, dạng mini – những dòng không yêu cầu công suất quá cao. Các dòng máy này cũng thích hợp với các tua bin gió hoặc các nhà máy nhỏ lẻ.
• Trong khi đó, dòng máy phát đồng bộ thường được dùng làm máy phát điện chạy bằng dầu, công suất lớn. Thích hợp cho nhu cầu tại công trường, nhà máy, doanh nghiệp quy mô lớn.

Hai dòng máy phát điện không đồng bộ và đồng bộ thuộc 2 phân khúc khác nhau trên thị trường. Các thương hiệu cũng thường cung cấp cả 2 dòng máy phát điện kể trên để chiếm lĩnh thị phần lớn hơn về máy phát điện.

Từ một số kiến thức khái quát về đặc điểm của máy phát điện không đồng bộ, chúng tôi hi vọng bạn đọc có thêm thông tin để lựa chọn sản phẩm phù hợp cho từng mục đích khác nhau. Kỳ tiếp theo sẽ là thông tin chi tiết hơn về các dòng máy phát điện đồng bộ 3 pha, mời bạn tiếp tục theo dõi.