Nguyên lý hoạt động của máy phát điện từ A - Z

1/ Máy phát điện là gì?

Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng, hay nói đơn giản là thiết bị tạo ra điện năng, phục vụ hiệu quả cho nhu cầu sử dụng điện trong các tình huống dự phòng khi thiếu điện, cúp điện, quá tải,…

Máy phát điện có 3 chức năng chính: phát điện (chính), chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp. Các máy phát điện độc lập thường dùng cho nhu cầu dân dụng, khi không có nguồn điện từ lưới điện cục bộ, trong khi máy phát điện công nghiệp sử dụng dự phòng cho các cơ sở sản xuất, doanh nghiệp,…

Với công suất để máy đạt trạng thái tốt nhất, máy phát điện 3KW thông dụng dùng trong gia đình hoặc văn phòng làm việc nhỏ (khoảng 4-5 người) sẽ vừa phải và tránh lãng phí. Bạn có thể dùng các thiết bị thường có như: đèn dây tóc, đèn huỳnh quang, tủ lạnh, quạt điều hòa, máy bơm nước, motor cửa cuốn tự động, nồi cơm, ấm đun nước,...

Với văn phòng làm việc nhỏ, máy phát điện có thể cung cấp điện tạm thời cho máy tính để bàn, laptop, quạt, đèn chiếu sáng… để công việc không bị gián đoạn.

2/ Máy phát điện hoạt động như thế nào?

Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học từ nguồn bên ngoài thành năng lượng điện.

Cần phải hiểu rằng máy phát điện không “tạo ra” điện. Thay vì đó, thì máy phát điện sử dụng năng lượng cơ năng mà nó được cung cấp để tạo ra sự di chuyển của điện tích trong cuộn dây qua một mạch điện ở phía ngoài. 

Dòng điện tích tạo lên là nhờ vào dòng điện bên ngoài do máy phát cung cấp. Chúng ta có thể hiểu cơ chế này như là cơ chế hoạt động của máy bơm nước, nó gây ra dòng nước, tuy nhiên thì nó không thực sự là tự tạo lên dòng nước như người ta vẫn thường nghĩ.

Bộ phận chính của máy phát điện bao gồm:

1. Động cơ
2. Bộ xoay chiều
3. Hệ thống nhiên liệu
4. Hệ thống điều áp
5. Hệ thống xả và làm mát
6. Hệ thống bôi trơn
7. Hệ thống sạc
8. Bảng điều khiển
9. Hộp nắp chính

Dưới đây là bản mô tả chi tiết một số bộ phận chính:

• Động cơ: Đây chính là nguồn cơ năng đầu vào của máy biến áp. Kích thước của nó tỉ lệ với công suất điện phát ra. Một vài yếu tố cần phải lưu ý khi đánh giá động cơ của máy phát điện:

• Nhiên liệu sử dụng: động cơ của máy phát sử dụng nhiều loại nhiên liệu đa dạng, như dầu diesel, xăng hoặc khí tự nhiên. Các động cơ nhỏ hơn sử dụng chủ yếu là xăng, trong khi đó các động cơ lớn hơn thì sử dụng dầu diesel hoặc khí tự nhiên. Các động cơ nhất định cũng có thể vận hành được cả hai nhiên liệu dầu diesel và khí trong cùng một chế độ hoạt động.

• Động cơ OHV (động cơ có gắn xupáp ở nắp van trên) loại động cơ này khác với động cơ thông thường ở chỗ, van nạp và van thải của động cơ đều được đặt ở trên nắp xi lanh, và trông giống như kiểu nó được cố định luôn vào khối xi lanh. Tuy nhiên loại động cơ này lại tương đối đắt hơn so với các loại động cơ thông thường.

• Ống lót gang đúc trong xi lanh: Đây là lớp lót trong xi lanh của động cơ. Nó giúp giảm mài mòn hoặc trầy xước, giúp động cơ kéo dài được tuổi thọ. Hầu hết các động cơ đều được trang bị CIS, tuy nhiên cũng cần phải kiểm tra yếu tố này cho động cơ . Tuy không phải là bộ phận có giá thành cao nhưng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với tuổi thọ của động cơ cũng như kéo dài tuổi thọ cho máy phát.

• Hệ thống làm mát và xả thải
• Hệ thống làm mát: Việc vận hành máy phát liên tục sẽ dẫn đến các bộ phận của máy phát nóng dần lên. Vì vậy cần phải có hệ thống làm mát và lưu thông không khí để ngăn chặn tình trạng nhiệt tăng cao.
• Hệ thống xả thải: Mùi của khí thải ra từ máy phát điện cũng giống với mùi của bất kỳ động cơ diesel hay động cơ xăng nào khác và có chứa hàm lượng chất độc hóa học khá cao,. Do vậy chúng cần được kiểm soát một cách chặt chẽ. Hơn thế nữa, cần phải lắp đặt hệ thống khí thải chính xác để giải quyết lượng khí thải.
• Đầu phát: Là một cụm nhiều chi tiết kết hợp roto và stato. Đây là bộ phận quan trọng có nhiệm vụ sản xuất điện năng từ cơ năng ban đầu. Các bộ phận sẽ hoạt động, chuyển động tương ứng tạo nên chuyển đổi tương đương giữa từ trường và dòng điện. Cụ thể: stato là phần tĩnh với nhiều dây dẫn điện quấn quanh lõi sắt, roto là phần động - nam châm quay tạo ra từ trường.
• Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ: Hệ thống gồm nhiều chi tiết (bình nhiên liệu, kim phun, ống nối, bơm nhiên liệu…). Nhiên liệu từ bình chứa được bơm qua ống nối và qua kim phun để đến buồng đốt. 
• Ổn áp AVR (automatic voltage regulator): Là bộ phận quy định điện áp đầu ra của máy phát. Bộ phận AVR sẽ tác động lên bộ phận kích từ của máy, nhằm kiểm soát điện áp đầu ra ở mức giới hạn cho phép. Ngoài ra, AVR còn có các chức năng khác như: điều khiển công suất, giới hạn tỷ số điện áp, bù trừ áp khi đường điện có sự sụt áp.

3/ Nguyên lý hoạt động của máy phát điện

Các máy phát điện dân dụng và thương mại dựa vào nguồn nguyên liệu truyền thống để tạo năng lượng cơ học và dòng điện, trong khi các máy công suất lớn cung cấp nguồn điện khổng lồ bằng cách chuyển năng lượng được tạo ra bởi tuabin nước thành điện.

Hiện nay tất cả các máy phát điện đều hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ của Michael Faraday. Theo nguyên lý này, mỗi máy phát điện hoạt động như một nam châm diện, dây dẫn di chuyển trong từ trường tạo ra các điện tích để định hướng tạo ra dòng điện. Khi dòng điện được thiết lập, nó được dẫn qua dây đồng để cung cấp cho các máy móc, thiết bị bên ngoài.

TỔNG KẾT:

Bài viết trên đã nêu rõ những thông tin về máy phát điện như các bộ phận chính của máy phát điện và nguyên lý hoạt động của máy phát điện. Hy vọng với những chia sẻ trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của máy.