Máy phát điện xoay chiều là gì, hoạt động như thế nào?

0
607

Máy phát điện xoay chiều là một thiết bị điện cần thiết, được ứng dụng nhiều vào những mục đích khác nhau trong cuộc sống. Vậy cụ thể loại máy này là gì? Nó hoạt động thế nào? Có những loại máy phát điện nào? Hãy cùng tìm hiểu về máy phát điện AC trong bài viết sau.

1. Máy phát điện xoay chiều là gì?

Trước tiên, hãy cùng tìm hiểu sơ qua về định nghĩa máy phát điện. Máy phát điện là một loại máy biến đổi năng lượng cơ học có sẵn thành năng lượng điện. Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc của định luật cảm ứng Faraday. Máy phát điện được chia là hai loại, đó là máy phát điện một chiều, và máy phát điện xoay chiều – chủ đề chính của bài viết này.

máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện AC

Máy phát điện xoay chiều (máy AC) là loại máy biến đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện dưới dạng điện xoay chiều. Năng lượng điện được tạo ra có dạng sóng hình sin. Năng lượng cơ học thường được cung cấp bởi tuabin hơi, tuabin khí và động cơ đốt.

Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ của định luật Faraday. Theo đó, lực điện động (EMF), hoặc hiệu điện thế được tạo ra trong một dây dẫn mang dòng điện cắt một từ trường đều. Điều này có thể được tạo ra bằng cách quay cuộn dây dẫn trong từ trường tĩnh, hoặc quay từ trường có chứa dây dẫn tĩnh. Cách sắp xếp ưu tiên là giữ cho cuộn dây đứng yên. Vì nó có thể hút dòng điện xoay chiều cảm ứng từ, dễ hơn cuộn dây quay.

2. Cấu tạo

Máy phát điện AC được cấu thành bởi hai bộ phận chính, bao gồm:

Roto – phần cảm: Đây là bộ phận có các nam châm điện dùng để tạo ra từ thông.

Stato – phần ứng: Bộ phận này được cấu thành bởi những cuộn dây điện cố định liền nhau, có kích thước giống nhau.

3. Cách hoạt động

Khi phần ứng quay giữa các cực của nam châm theo trục vuông góc với từ trường, liên kết từ thông của phần ứng thay đổi liên tục. Do đó, một lực điện động sẽ được cảm ứng trong phần ứng. Điều này tạo ra một dòng điện chạy qua điện kế và các vòng trượt và chổi than. Điện kế thay đổi giữa các giá trị âm và dương. Điều này cho thấy có dòng điện xoay chiều chạy qua điện kế. Hướng của dòng điện cảm ứng có thể được xác định bằng cách sử dụng Quy tắc Bàn tay Phải của Fleming.

4. Ưu điểm của máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều có nhiều ưu điểm khi được so sánh với máy phát điện một chiều. Cụ thể những ưu điểm đó như sau:

  • Máy phát điện AC có thể dễ dàng tăng áp và hạ áp thông qua máy biến áp.
  • Kích thước đường truyền điện có thể mỏng hơn vì tính năng nâng cấp.
  • Tổn thất tương đối ít hơn so với máy phát điện một chiều.
  • Kích thước của máy phát điện xoay chiều tương đối nhỏ hơn loại máy phát điện một chiều.
  • Điện áp ra được lấy trực tiếp từ phần ứng (không qua chổi than hoặc vòng trượt).
máy phát điện xoay chiều
Ưu điểm của máy phát điện AC

Xem thêm:

5. Nhược điểm của máy phát điện xoay chiều.

Tạo ra nguồn điện xoay chiều quy mô lớn bằng máy phát điện xoay chiều có thể cực kỳ nguy hiểm.

Dòng điện chạy qua cuộn dây máy phát và máy biến áp sinh ra nhiệt điện trở. Nhiệt này có thể làm hỏng lớp cách nhiệt và gây ra hỏa hoạn.

6. Phân loại

Những thiết bị máy phát điện hai chiều được phân loại dựa theo nguyên lý hoạt động của chúng. Có hai loại máy phát điện xoay chiều chính là 1 pha và 3 pha. Nhìn chung, hai loại máy này khá giống nhau.

6.1. Máy phát điện xoay chiều 1 pha

Phần cảm của máy phát điện AC 1 pha gồm hệ thống những nam châm điện. Khi những chiếc nam châm này quay sẽ tạo ra từ thông biến thiên.

Phần ứng của máy phát điện AC 1 pha bao gồm các cuộn dây điện với kích thước khá bằng nhau, được cố định tại một điểm.

Công suất của máy phát điện sẽ quyết định xem các bộ phận khác nhau đứng yên hay quay. Những chiếc máy phát điện AC với công suất lớn sẽ có phần đứng là cuộn dây, còn nam châm sẽ quay. Ngược lại đối với những chiếc máy công suất nhỏ hơn. Phần đứng yên được gọi là stato và phần chuyển động là rôto.

Về nguyên lý hoạt động: vẫn dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Tức là, khi rôto quay một điện tích biến thiên sẽ được tạo ra và khi nó bị đẩy ra ngoài thì sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.

6.2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Phần cảm của máy phát điện AC 3 pha là 1 nam châm điện, chuyển động quay quanh trục cố định để tạo ra một lượng từ trường biến thiên phù hợp

Phần ứng (stato) gồm ba cuộn dây đặt lệch nhau 120o, kích thước và số vòng dây giống nhau.

Ngoài ra còn có một số bộ phận khác như: vỏ máy phát điện, ổ trục, giá đỡ, bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh nguồn, vòng nguồn.

Về nguyên lý 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 hình thành. Giữa hai đầu cuộn dây sẽ tạo ra hiệu điện thế này và tạo ra dòng điện xoay chiều.

Đó là tổng quan một vài thông tin về máy phát điện xoay chiều. Hy vọng bài viết này sẽ cung cấp đủ thông tin cần thiết cho bạn về loại thiết bị điện này.