Bên cạnh máy phát điện công nghiệp, máy phát điện gia đình, những sản phẩm máy phát điện 1 chiều cũng đang là chủ đề được nhiều người dùng quan tâm, tìm hiểu. Thiết bị này có cấu tạo cùng nguyên lý vận hành như thế nào? Có những loại máy phát điện 1 chiều nào đang được sử dụng trên thị trường hiện nay? Trong bài viết chia sẻ dưới đây hãy cùng Điện máy Yên Phát tìm hiểu rõ hơn nhé!
Tổng quan về máy phát điện 1 chiều
Máy phát điện 1 chiều là gì?
Máy phát điện 1 chiều là thiết bị điện, dùng để biến đổi cơ năng thành dòng điện 1 chiều, phục vụ nhu cầu người sử dụng. Tương tự như các thiết bị máy phát điện khác, máy phát điện 1 chiều biến đổi năng lượng theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Đặc biệt hơn, thiết bị này có tính chất thuận nghịch, vừa có thể hoạt động như một máy phát điện công suất lớn, vừa sử dụng như một động cơ.
Cụ thể, khi máy được cấp nguồn, nó hoạt động như một động cơ, còn khi được kéo bởi một máy khác thì đóng vai trò như máy phát. Do đó, máy phát điện một chiều còn được gọi là động cơ một chiều. Ví dụ: máy phát điện một chiều khi sử dụng làm động cơ máy bơm nước, nếu giữ nguyên chiều dòng điện trong dây quấn và tên các cực từ, động cơ sẽ quay ngược chiều khi làm máy phát điện.
Ưu và nhược điểm của máy phát điện 1 chiều
So với các thiết bị phát điện trên thị trường, máy phát điện một chiều sở hữu những ưu điểm nổi bật như:
- Dễ dàng điều chỉnh tốc độ và điều kiện tải mà một động cơ đồng bộ khó đáp ứng được, hoặc nếu đáp ứng được thì cần sự trợ giúp của những thiết bị biến đổi đi kèm với mức chi phí cao.
- Có khả năng làm việc trong nhiều môi trường khác nhau, ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành nghề.
Tuy nhiên, trong cấu tạo của động cơ máy phát điện 1 chiều có hệ thống cổ góp - chổi than, nên khả năng vận hành kép, đồng thời tạo rung chấn, không đảm bảo an toàn tuyệt đối khi vận hành.
Cấu tạo máy phát điện 1 chiều
Hầu hết các model mát phát điện 1 chiều đều có chung cấu tạo cùng nguyên lý vận hành. Về cấu tạo, thiết bị này được tạo thành với một số bộ phận như:
Stato [phần tĩnh hay phần cảm]
Stato hay phần cảm, thường được làm bằng thép đúc để dẫn từ. Đồng thời đây cũng là thân máy, trên thân có hàn chân máy và móc treo. Những loại máy có công suất lớn, có loại sẽ được đúc bằng gang, thân máy liền với chân có gắn tăng cường. Phía trong là các cực từ lồi, bắt chặt vào thân máy bằng bu lông.
Trong đó:
- Cực từ chính được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện [tôn silic] dày 0.5-0.1mm. Các dây quấn kích từ bằng đồng được lồng ngoài lõi sắt cực từ. Đây chính là phần tạo nên từ trường trong máy. Cực từ được gắn lên vỏ máy bằng bu lông hoặc đinh vít.
Cấu tạo stato máy phát điện một chiều
- Cực từ phụ được đặt xen kẽ giữa các cực từ chính, với mục đích hạn chế tia lửa điện và cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ thường được quấn bằng đồng bọc cách điện, mắc nối tiếp với dây quấn của phần ứng.
- Gông từ [vỏ máy] là phần để gắn các cực từ, tạo thành mạch từ nối liền các cực. Nhờ vậy mà vỏ máy được dẫn từ. Đây cũng là một trong những điểm khác biệt trong cấu tạo vỏ máy đối với máy phát điện xoay chiều.
- Nắp máy và cơ cấu chổi than [giá chổi than và chổi than đặt trong hộp]. Trong đó, nắp máy có gắn vành giá chổi than, giúp kết nối với mạch điện bên ngoài. Giá chổi than bao gồm các hộp chứa chổi than gắn trên các thanh cách điện với vành đế.
- Các hộp chổi than sẽ được đặt đối xứng theo chu vi của cổ góp, có dấu âm dương và đặt cách nhau 180 độ điện. Những chổi than cùng dấu sẽ được nối chung với nhau. Chổi than cấu tạo từ graphit, với thành phần các hợp chất được điều chỉnh tùy theo tốc độ của động cơ. Số lượng và kích thước của chổi than cũng sẽ phụ thuộc vào mật độ dòng điện chạy qua.
Roto [phần quay hay phần ứng]
Roto hay còn gọi là phần ứng của máy phát điện, có lắp trục và vòng bi ở 2 đầu trục. Lõi thép phần ứng sẽ có dây quấn nối ra cổ góp điện. Giữa phần tĩnh và phần động của máy phát điện sẽ có khe hở khoảng 0,5 ~ 3mm, một số model công suất lớn hơn thì khoảng hở này có thể lên tới 12mm.
Roto của máy phát điện 1 chiều
Phần ứng [Roto] của máy sẽ được cấu tạo như sau:
- Lõi phần ứng được làm dưới dạng hình trống, ghép lại bằng các lá thép dày khoảng 0,5mm cho khả năng dẫn từ tốt, giảm tổn thất do dòng điện xoáy gây ra. Tất cả các lá thép này đều được dập sẵn lỗ thông gió để làm mát máy hiệu quả [một số model công suất nhỏ chỉ lắp cánh quạt làm mát], đồng thời có rãnh để quấn dây.
- Dây quấn phần ứng thường được làm từ dây đồng với đầu tròn hoặc dẹt, các đầu dây được gộp lại thành cổ góp.
- Cổ góp được cấu tạo từ các phiến góp bằng đồng. Các phiến góp cách điện với nhau bởi mica, cổ góp cũng được cách điện với trục roto bằng ống phíp. Một số model nhỏ có cổ góp được đổ nhựa tổng hợp, máy lớn sẽ được giữ chặt bằng 2 vòng chặn, đầu có ren đai ốc hoặc tán chặt thành khối. Cổ góp có nhiệm vụ chỉnh lưu sức điện động xoay chiều thành sức điện động một chiều trên chổi than, từ đó tạo thành dòng điện một chiều đưa vào trong dây quấn phần ứng.
Một số bộ phận khác
Bên cạnh 2 bộ phận chính là Roto và Stato, máy phát điện 1 chiều còn có các bộ phận như:
- Cánh quạt: có chức năng làm nguội máy, được gắn với 1 phía trục roto.
- Trục động cơ: quay trên 2 ổ đỡ hoặc vòng bi.
- Puly: nối trục máy với máy công tác.
>>> Xem thêm: Top máy phát điện mini gia đình tốt nhất [2021]
Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều
Nguyên lý cảm ứng điện từ được hiểu như sau: Khi từ thông đi qua một vòng dây biến thiên sẽ làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong vòng dây, có chiều chống lại dòng điện do nó sinh ra, có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông.
Máy phát điện 1 chiều vận hành theo nguyên lý cảm ứng điện từ
Trong máy phát điện 1 chiều, khi thanh dẫn chuyển động trong từ trường, trong thanh dẫn sẽ xuất hiện cảm ứng suất điện động. Chiều của suất điện động được xác định bằng quy tắc bàn tay phải, sao cho đường sức từ đi vào lòng bàn tay, khi đó ngón cái tay trái choãi ra chính là chiều chuyển động của dây dẫn, còn chiều từ cổ tay tới ngón tay chính là chiều của suất điện động.
Phân loại máy phát điện một chiều
Có nhiều cách để phân loại máy phát điện một chiều. Tuy nhiên phổ biến nhất là: Máy phát điện một chiều kích từ độc lập, kích từ song song, độc lập hoặc hỗn hợp. Nhìn chung mỗi loại máy đều có những ưu và nhược điểm riêng để người dùng có thể dễ dàng lựa chọn được model máy phù hợp.
Máy phát điện một chiều kích từ độc lập
Đối với loại máy này, cuộn dây kích từ không nối chung với phần ứng, mà lấy từ nguồn điện một chiều bên ngoài. Nguồn điện này có thể từ bình ắc quy, hoặc một mạch điện một chiều khác. Do đó, người dùng chủ động được dòng kích từ để động cơ hoạt động.
Hình ảnh thực tế máy phát điện một chiều
Máy phát điện kích từ song song
Máy phát điện một chiều kích từ song song có dây quấn kích từ được đấu song song với dây quấn của phần ứng. Khi roto quay, từ dư sẽ cảm ứng vào dây quấn phần ứng một sức điện động nhỏ, làm sản sinh ra dòng điện kích từ ở cuộn dây kích từ làm tăng từ thông. Khi sức điện động tăng, dòng điện kích từ cũng sẽ tăng theo làm cho từ trường của máy tăng lên. Quá trình này tiếp tục cho đến khi dòng điện đạt đến điện áp định mức.
Máy phát điện kích từ song song chỉ dùng cho tải ít biến động, bởi khi tải tăng điện áp của máy sẽ giảm xuống. Do đó, máy phát điện trên ô tô sẽ được thiết kế kèm theo bộ điều tiết, giúp ổn định điện áp và dòng điện nạp vào ắc quy. Động cơ kích từ song song được sử để kéo những thiết bị, máy móc ít có sự biến đổi về tải như quạt gió, thang máy, máy dệt,...
Sơ đồ hoạt động máy phát điện 1 chiều kích từ song song
Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp
Với kiểu máy phát điện này, cuộn dây kích từ sẽ được đấu nối tiếp với dây quấn phần ứng qua chổi than và cổ góp điện. Theo đó, dòng điện qua cuộn dây kích từ sẽ bằng dòng điện phần ứng, nên cuộn dây kích từ được thiết kế dây quấn lớn và ít vòng.
Do cuộn dây kích từ được nối nối tiếp với phần ứng, nên khi tải thay đổi tốc độ động cơ cũng biến thiên theo. Cụ thể, nếu tải năng thì tốc độ sẽ giảm và ngược lại. Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp thưởng chỉ được sử dụng làm động cơ điện, bởi nó có momen khởi động cao gấp ¾ lần định mức, phù hợp để kéo máy động cơ tàu thủy, ô tô, động cơ xe cẩu, ô tô điện, palang, tời điện,...
Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp
Máy phát điện kích từ hỗn hợp sẽ có phần cảm được cầu tạo bởi 2 cuộn dây, trong đó cuộn kích từ song song sẽ được quấn bằng dây nhỏ, nhiều vòng và nối song song với phần ứng, còn cuộn kích từ nối tiếp được quấn bằng dây to, ít vòng và đấu song song.
Máy phát điện kích từ hỗn hợp thường được sử dụng làm máy phát điện cho các phương tiện giao thông hay ứng dụng trong công nghệ hàn. Sản phẩm cũng được dùng để làm động cơ điện cho những sản phẩm có yêu cầu công nghệ đặc biệt.
Sơ đồ máy phát điện 1 chiều kích từ hỗn hợp
Như vậy chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu chi tiết về cấu tạo, nguyên lý vận hành cũng như phân loại máy phát điện 1 chiều đang được sử dụng phổ biến trên thị trường. Là một trong những địa chỉ phân phối máy phát điện uy tín tại Việt Nam, Yên Phát hiện đang sở hữu đa dạng các model máy với nhiều lựa chọn về giá bán, công suất cùng công nghệ. Để được tư vấn thêm về sản phẩm hoặc nhận báo giá ưu đãi nhất thị trường quý vị vui lòng liên hệ hotline: 0965 327 282 - 0966 631 546.