Máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều là một loại máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng (dưới dạng điện xoay chiều). Thường sử dụng một từ trường quay với một thiết bị cố định vì lý do đơn giản và chi phí. Đôi khi sử dụng máy phát điện xoay chiều tuyến tính với phần bao ngoài quay còn từ trường đứng yên. Về nguyên tắc, bất kỳ máy phát điện tạo ra điện xoay chiều nào cũng có thể được gọi là một phát điện xoay chiều, thường ám chỉ đến các máy quay trục do động cơ nổ trong điều khiển. Máy phát điện xoay chiều sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường gọi là magneto. Máy phát điện xoay chiều dùng trong nhà máy điện được thúc đẩy bằng tuốc bin hơi nước gọi là máy phát điện tuốc bin. Các máy phát điện 3 pha 50 Hz hoặc 60 Hz loại lớn trong các nhà máy điện sản xuất hầu hết năng lượng điện của thế giới, sau đó điện năng được hệ thống điện lưới phân phối.

Cấu trúc

Cấu trúc của máy phát điện xoay chiều gồm 2 thành phần chính là phần cảm và phần ứng.

• Phần cảm (roto): bao gồm các roto có vai trò tạo ra từ thông.
• Phần ứng (stato): hình thành từ hệ thống các cuộn dây điện cố định, có kích thước tương đồng nhau.

Ngoài hai phần chính này, còn có các thành phần cấu thành khác như đầu phát, hệ thống nhiên liệu, hệ thống làm mát, hệ thống xả,...

Nguyên lý hoạt động

Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi số đường sức từ của nam châm xuyên qua tiết diện của cuộn dây xoay thay đổi (cũng gọi là từ thông qua cuộn dây biến đổi), dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong cuộn dây theo chiều luân phiên. Nếu sự thay đổi của từ thông qua cuộn dây tiếp tục lặp lại như vậy, dòng điện sẽ được tạo ra.

Phân loại máy phát điện xoay chiều

Thực tế, các nhà sản xuất phân loại máy phát điện dựa trên nguyên lý hoạt động. Có hai loại chính là máy phát điện xoay chiều 3 pha và máy phát điện xoay chiều 1 pha. Cả hai loại này đều là máy đồng bộ và chỉ khác nhau một chút về cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

Máy phát điện xoay chiều 1 pha

Về cấu tạo: vẫn bao gồm hai phần chính là phần ứng và phần cảm.

• Phần cảm bao gồm hệ thống nam châm điện. Khi hệ thống này quay, sẽ tạo ra từ thông biến thiên.
• Phần ứng gồm các cuộn dây điện có kích thước tương đương nhau và được cố định thành một vòng tròn.

Tùy vào công suất của máy phát điện mà phần đứng yên và phần quay có thể khác nhau. Với máy phát điện công suất lớn, phần đứng yên là cuộn dây và phần quay là nam châm. Với máy phát điện công suất nhỏ, ngược lại. Phần đứng yên được gọi là stator và phần quay là rotor.

Về nguyên lý hoạt động: Vẫn dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi rotor quay, sẽ tạo ra một suất điện động biến thiên và khi suất điện động này được đưa ra ngoài, sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.

Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Về cấu tạo: Máy phát điện 3 pha có cấu tạo tương tự như máy phát điện 1 pha.

• Phần cảm (roto) là một nam châm điện quay quanh trục cố định để tạo ra một lượng từ trường biến thiên phù hợp.
• Phần ứng (stato) gồm 3 cuộn dây lệch nhau 120 độ và có kích thước và số vòng giống nhau.

Ngoài ra còn có một số bộ phận khác như: vỏ máy phát, bạc lót, giá đỡ, bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh điện, vòng tiếp điện.

Về cơ bản về cách thức hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ theo một nguyên lý đã được cài đặt sẵn. Khi nam châm bắt đầu quay trong cuộn dây, điện áp được tạo ra. Điện áp này sẽ xuất hiện giữa hai đầu của cuộn dây và tạo thành dòng điện xoay chiều.