Lý thuyết về máy phát điện xoay chiều và ứng dụng trong thực tế

Máy phát điện xoay chiều còn được gọi là máy phát điện AC (Alternating Current), là một thiết bị quan trọng trong ngành công nghiệp và gia đình. Máy phát điện xoay chiều hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng cơ thành năng lượng điện, tạo ra dòng điện xoay chiều sẵn sàng cung cấp điện cho các thiết bị và hệ thống khác nhau. Cùng tìm hiểu chi tiết về khái niệm, phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng máy phát điện xoay chiều trong bài viết dưới đây!

Máy phát điện xoay chiều là gì?

Máy phát điện xoay chiều là thiết bị quan trọng trong việc chuyển đổi năng lượng từ dạng cơ thành dạng điện. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Tức là khi một dây dẫn di chuyển trong một từ trường hoặc ngược lại, nó tạo ra một điện áp.

Tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều

Động cơ dẫn động máy phát điện có thể là các loại khác nhau như động cơ tuabin gió, tuabin khí, hoặc tuabin nước trong các trạm thủy điện. Ngoài ra, động cơ xăng và dầu diesel cũng thường được sử dụng trong các ứng dụng di động hoặc nơi không có nguồn cung cấp điện liên tục. Chúng cung cấp năng lượng cơ để làm quay máy phát, tạo ra dòng điện xoay chiều mà chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày và trong sản xuất công nghiệp.

Có mấy loại máy phát điện xoay chiều?

Dựa theo nguyên lí hoạt động, có 2 loại máy phát điện xoay chiều đó là máy phát điện xoay chiều 1 pha và máy phát điện xoay chiều 3 pha.

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều gồm nhiều phần khác nhau. Trong đó, 2 bộ phận chính của máy phát điện xoay chiều giúp tạo ra điện là phần cảm (roto) và phần ứng (stato):

• Roto: là phần quay của máy phát, chứa nam châm hoặc cực từ. Năng lượng cơ từ động cơ được truyền đến roto, làm cho nó quay.
• Stato: là phần cố định của máy phát, bao gồm cuộn dây dẫn. Khi roto quay, nó tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây của stator thông qua nguyên lý cảm ứng điện từ.

Ngoài ra còn có các phần khác để cấu tạo thành máy phát điện xoay chiều gồm:

• Động cơ: là thành phần chịu trách nhiệm chuyển động và tạo ra năng lượng cơ. Điều này có thể là tuabin gió, tuabin khí, tuabin nước, động cơ đốt trong (xăng hoặc dầu diesel), hoặc bất kỳ nguồn năng lượng cơ nào khác.
• Bộ điều chỉnh: Bộ điều chỉnh được sử dụng để kiểm soát và điều chỉnh điện áp và tần số của dòng điện được tạo ra bởi máy phát.
• Hệ thống làm mát và bôi trơn: Đảm bảo rằng máy phát hoạt động ổn định và không quá nhiệt.
• Hệ thống khởi động: Hệ thống này cung cấp nguồn cung cấp điện ban đầu để khởi động động cơ của máy phát.
• Bộ biến áp: Bộ biến áp được sử dụng để điều chỉnh điện áp xuất ra theo yêu cầu sử dụng.

Sơ đồ máy phát điện xoay chiều

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều

Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, được phát hiện bởi Michael Faraday vào thế kỷ 19. Khi một nam châm hoặc một cực từ di chuyển qua một cuộn dây dẫn, đường sức từ của chúng thay đổi theo thời gian. Khi đường sức từ thay đổi, nó tạo ra một dòng điện xoay chiều trong cuộn dây theo nguyên tắc cảm ứng điện từ. Điều này được gọi là hiện tượng phát điện cảm ứng.

Dưới đây là cách hoạt động của máy phát điện xoay chiều với 2 thành phần chính tạo ra dòng điện:

• Rotor: Khi rotor quay, đường sức từ của nam châm hoặc cực từ sẽ thay đổi khi chúng di chuyển qua cuộn dây dẫn ở stator.
• Stator: Khi đường sức từ của rotor thay đổi, dòng điện xoay chiều sẽ được tạo ra trong cuộn dây dẫn của stator theo nguyên lý cảm ứng điện từ.

Kết quả là máy phát sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều liên tục khi rotor quay và nam châm hoặc cực từ di chuyển qua cuộn dây dẫn trong stator. Cuộn dây xoay không kết nối trực tiếp với các thiết bị tiêu dùng điện, mà thông qua bộ chuyển đổi, dòng điện xoay chiều được biến đổi thành dòng điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha, tùy thuộc vào loại máy phát điện.

Máy phát điện xoay chiều dùng để làm gì?

Để có thể hiểu rõ được những lợi ích đem lại của dòng điện xoay chiều. Chúng ta cần phải biết ơn người đàn ông kỹ sư điện người Mỹ gốc Serbia Nikola Tesla (10/7/1856 – 7/1/1943) người đã phát minh ra hệ thống dòng điện xoay chiều. Cho tới hiện nay, nhu cầu sử dụng điện của người dân ngày càng tăng cao, nên máy phát điện ngày càng đóng vai trò cần thiết, nó mang lại hiệu quả trong cuộc sống hằng ngày.

Công dụng chính của máy phát điện xoay chiều là cung cấp điện năng dự phòng cho những trường hợp mất điện lưới, để không làm ảnh hưởng tới cuộc sống sinh hoạt, kinh doanh, sản xuất,… của người dân. Trong đó, phải kể đến như:

• Ứng dụng của máy phát điện xoay chiều 1 pha: Sử dụng cung cấp điện cho các hộ gia đình, cửa hàng kinh doanh hoặc văn phòng nhỏ,… Với các thiết bị đồ điện như đèn thắp sáng, tivi, tủ lạnh, bếp, máy giặt, máy sấy, tủ bánh, loa đài,…
• Ứng dụng của máy phát điện xoay chiều 3 pha: Thường sử dụng trong các cơ quan, xí nghiệp, bệnh viện, tòa nhà, cơ sở sản xuất, trung tâm thương mại, công trình xây dựng hoặc địa điểm có các thiết bị điện có công suất lớn như thang máy, máy hàn, thiết bị bệnh viện (chụp X-quang, siêu âm,..), máy móc công nghiệp, …

Máy phát điện 3 pha công suất lớn được sử dụng trong khu công nghiệp

Một số lưu ý khi sử dụng máy phát điện

Không chỉ riêng gì máy phát điện mà bất kể một thiết bị điện nào muốn sử dụng được lâu dài thì người vận hành phải có những hiểu biết cơ bản và kiến thức vận hành tốt. Có như thế thì máy mới hoạt động tốt, mang đến hiệu suất cao và tránh được những rủi ro trong quá trình vận hành. Dưới đây là một số lưu ý, người dùng nên chú ý: 

• Thường xuyên kiểm tra và luôn giữ cho các thiết bị cắm điện, kết nối điện trong trạng thái an toàn.
• Lưu ý đến âm thanh của máy phát điện khi hoạt động
• Chọn mua máy phát điện phù hợp với nhu cầu sử dụng
• Giữ điện áp, tần số và công suất hoạt động ở phạm vi cho phép.
• Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng máy định kì

Trên đây là những lý thuyết cơ bản về máy phát điện xoay chiều. Hy vọng sẽ giúp bạn có thêm kiến thức để lựa chọn sử dụng máy phát điện phù hợp với nhu cầu. Chúc bạn sức khỏe!