Máy phát điện một chiều là gì? Cách hoạt động và đặc điểm nổi bật

Một trong những ứng dụng gia đình được phổ biến hiện nay đó là các loại máy phát điện một chiều hay còn gọi là máy phát điện DC. Đây cũng là một trong những dòng máy cung cấp điện dự phòng, chuyển đổi năng lượng cơ học sang điện năng. Dựa vào dòng công suất, máy phát điện được phân thành hai loại thông dụng đó là máy phát điện một chiều và máy phát điện xoay chiều. Bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ cùng các bạn thảo luận về máy phát điện một chiều. Hiểu về về nguyên lý hoạt động, cấu tạo hay ưu nhược điểm của máy.

Máy phát điện một chiều là gì?

Máy phát điện một chiều, tên gọi khác là máy phát điện DC (DC Generator). Là một thiết bị chuyển nguồn năng lượng từ động cơ thành nguồn điện áp với dòng điện một chiều dựa trên quy tắc Lực điện động EMF. Điện áp được tạo thành thông qua cuộn dây bằng tốc độ thay đổi của từ trường

Máy phát điện DC này có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau bao gồm xăng, dầu, năng lượng mặt trời,…  Máy được ứng dụng rất nhiều đối với dân dụng hay công nghiệp.

Cấu tạo chính của máy phát điện một chiều

Cấu tạo của máy phát điện một chiều cũng khá giống với cấu tạo của động cơ DC. Bộ phận của máy được chia làm 5 phần chính như sau:

Cấu Tạo Chính Của Máy Phát điện 1 chiều

Yoke

Trong động cơ DC, Yoke là một bộ phận khung được tạo bằng kim loại gang hoặc thép. Bộ khung này có tác dụng bảo vệ các phần bên trong của động cơ. Cung cấp độ bên cơ học cho động cơ. Yoke chứa từ thông được tạo ra từ cuộn dây kích từ.

Các cực hay còn gọi là Poles

Máy phát điện 1 chiều có các cực được nối với khung động cơ bằng cách hàn hoặc dùng vít để siết. Các cực này cụ thể bao gồm 2 phần là lõi cực và đế cực. Mục đích chính của các cực này là hỗ trợ cuộn dây kích từ và giúp phân tán từ thông thông qua các kẽ hở một cách đồng đều nhất.

Cuộn dây từ trường

Cuộn dây từ trường này thường được làm bằng đồng. Cuộn dây này sẽ được cuốn theo kiểu cách điện và được mắc nối tiếp nhau. Cực bắc và cực nam xen kẽ nhau.

Stato và Roto

Cấu Tạo Của Stato

Đây cũng là 2 bộ phận quan trọng có trong động cơ một chiều. Stato làm từ chất liệu thép và được bao quanh bởi các cực từ. Stato hay còn gọi là phần tĩnh sẽ sản sinh ra hiện tượng cảm ứng điện từ, làm xuất hiện từ thông.

Còn đối với Roto (phần quay) là bộ phận nằm trong stato. Có chức năng quay tạo chuyển động nhằm kích thích quá trình tạo ra điện. Roto có hình dạng là hình trụ, bao gồm các rãnh để cuốn các cuộn dây đồng.

Cổ góp và chổi than

Để kết nối với roto phải thông qua cổ góp và chổi than của máy phát điện. Đối với máy phát điện 1 chiều, cổ góp thu dòng điện được sinh ra trong dây dẫn của roto. Cổ góp có cấu tạo từ các đoạn dây đồng khác nhau đươc cách điện.

Chổi than được làm từ than chì hoặc cacbon. Chổi than được gắn trên cổ góp và trượt trên đó khi cổ góp quay. Tiếp xúc với nhau để thu về dòng điện.

Cách hoạt động của máy phát điện DC

Cách hoạt động của máy phát điện một chiều

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện DC hoạt động dựa theo định luật Faraday. Bất kỳ một dây dẫn nào được đặt hay chuyển động trong một từ trường sẽ có lực điện động xuất hiện trong dây dẫn đó.  Khi đó, cuộn dây dẫn mang dòng điện biến thiên sẽ tạo ra dòng điện.

Theo quy tắc bàn tay phải, chiều của dòng điện thay đổi khi chiều chuyển động của dây dẫn thay đổi. Khi phần ứng tức roto quay trong từ trường của bộ kích từ. Các dây dẫn trong roto sẽ bị cắt ngang bởi các đường sức từ tạo ra suất điện động cảm ứng như chúng tôi đã nói. Suất điện động này sinh ra dòng điện một chiều trong roto.

Dòng điện một chiều này được dẫn ra ngoài bộ dẫn điện. Lúc này bộ điều chỉnh điện áp AVR của máy phát sẽ điều chỉnh điện áp của dòng điện một chiều. Các bạn quan sát hình ảnh trên để biết dòng điện đi như thế nào trong máy phát điện DC.

Các loại máy phát điện một chiều

Hiện nay, các dòng máy phát điện DC được phân ra 2 loại phổ biến là máy phát điện một chiều kích từ độc lập và máy phát điện một chiều tự kích từ:

Máy phát điện DC kích từ độc lập

Một máy phát điện DC kích từ độc lập sẽ sử dụng ngoại lực để kích thích. Máy sử dụng nguồn riêng biệt để cung cấp năng lượng cho nam châm. Mức độ điện áp được tạo ra từ nguồn này sẽ phụ thuộc vào tốc độ quay của roto. Sơ đồ mạch của máy phát điện một chiều kích từ độc lập được minh hoạt theo hình sau:

Sơ đồ Mạch Máy Phát điện Một Chiều Kích Từ độc Lập

Máy phát điện DC tự kích từ

Đối với dòng máy phát điện một chiều tự kích từ có từ thông nằm ở các cực do có từ tính dư. Khi roto quay, dòng điện được tạo ra và dòng điện này sẽ chảy qua cuộn dây kích từ. Lúc này sẽ làm tăng từ thông tại các cực và đồng thời làm dòng điện tăng. Máy phát điện một chiều tự kích từ được chia làm 3 loại là: Máy phát điện một chiều nối tiếp, Máy phát điện một chiều song song và mát phát điện một chiều hỗn hợp.

Đặc điểm của máy phát điện một chiều

Mỗi dòng máy phát điện đều có những đặc điểm riêng. Sau đây sẽ là ưu nhược điểm của máy phát điện DC mà bạn nên biết:

• Ưu điểm của máy: Được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau có sử dụng dòng điện 1 chiều. Hoạt động ổn định trong thời gian dài và trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Tuổi thọ của máy cao hơn các dòng máy phát xoay chiều.
• Nhược điểm của máy: Có cấu tạo phức tạp. Gây khó khăn khi bảo trì bảo dưỡng. Động cơ sử dụng chổi than và cổ góp hoạt động kém hơn so với dòng máy phát xoay chiều. Chi phí đầu tư khá cao. Quá trình hoạt động gây nhiều tiền ồn và rung.

Trên đây là những thông tin chi tiết liên quan tới máy phát điện một chiều. Máy phát nhập khẩu cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của chúng tôi. Nếu bạn quan tâm tới những vấn đề về điện, hãy theo dõi thêm các bài viết khác trên trang mayphatnhapkhau.vn.