Toàn bộ lý thuyết về máy phát điện xoay chiều quan trọng cần nhớ

Máy phát điện xoay chiều là gì? 

Máy phát điện xoay chiều được hiểu là một thiết bị điện có thể chuyển đổi năng lượng cơ năng thành điện năng dưới dạng của điện xoay chiều. Dòng điện cảm ứng được sinh ra dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ có thể làm thay đổi từ trường trong cuộn dây.

Máy phát điện xoay chiều thường sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường được gọi là magneto.

Phần lớn các dòng máy phát điện trên thị trường có tần số 50 Hz hoặc sẽ có máy lớn hơn một chút là 60 Hz. Những dòng máy phát điện công suất lớn có tần số lớn thường dùng trong các trang thiết bị công nghiệp nặng.

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều khá đơn giản, gồm có hai bộ phận chính là phần cảm (roto) và phần ứng (stato). Mỗi bộ phận này đều có cấu tạo cũng như chức năng khác nhau để khi kết hợp lại sẽ tạo ra nguồn điện cung cấp cho các thiết bị hoạt động.

• Phần cảm (roto): Bộ phận này cũng giống như chiếc nam châm điện, khi nó hoạt động cũng sẽ tạo ra một từ trường biến thiên.

• Phần ứng (stato): Bộ phận này gồm có khung dây dẫn được tạo bởi các cuộn dây đồng cùng kích thước và các dây đồng này được đặt cố định trên một vòng tròn xung quanh lõi thép.

• Ngoài hai bộ phận chính được kể trên thì máy phát điện xoay chiều cũng sẽ trang bị thêm một số bộ phận khác có thể kể đến như: Đầu phát, hệ thống làm mát, cung cấp nhiên liên, xả, khung,...

Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên cảm ứng điện từ. 

Khi số đường sức từ của nam châm xuyên qua tiết diện của cuộn dây sẽ tăng giảm luân phiên (hay từ thông qua cuộn dây biến thiên), lúc này dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong cuộn dây và đổi chiều luân phiên nhau. 

Do cuộn dây quay tròn hoặc cũng có thể do nam châm làm cho từ thông đi qua cuộn dây có thể tăng hoặc giảm luân phiên. 

Nếu chu trình này cứ diễn ra liên tục thì sẽ hình thành nên dòng điện.

Máy phát điện xoay chiều dùng để làm gì?

Những chiếc máy phát điện xoay chiều là một thiết bị cấp nguồn điện có vai trò cực kỳ quan trọng và hay gặp trong đời sống hàng ngày. 

Công dụng chính là dùng để cung cấp nguồn điện dự phòng trong khi mất điện. Ngoài ra cũng dùng để tăng năng lượng điện trong quá trình sản xuất.

Đặc biệt chiếc máy phát điện xoay chiều này sử dụng để chỉnh lưu điện áp trong gia đình. Bởi chúng giúp cho quá trình sản xuất và sinh hoạt được diễn ra tốt hơn.

Có mấy loại máy phát điện xoay chiều? 

Máy phát điện xoay chiều 1 pha 

Máy phát điện xoay chiều 1 pha tạo ra dòng điện xoay chiều một pha. 

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 1 pha

• Phần cảm - phần quay (roto): Đây là dạng nam châm vĩnh cửu hoặc cũng có thể là nam châm điện hai phần tạo ra từ trường.

• Phần ứng - phần cố định (stato): Bộ phận này gồm những cuộn dây đồng và sinh ra suất điện động cảm ứng.

Nguyên lý hoạt động máy phát điện xoay chiều 1 pha

Khi roto quay, từ thông qua cuộn dây biến thiên, lúc này suất điện động cảm ứng trong cuộn dây sẽ xuất hiện. Khi roto quay ổn định trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng cũng chính là dòng điện xoay chiều và được đưa ra ngoài để sử dụng.

Ưu nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 1 pha

Ưu điểm: 

• Có tính năng tự động điều chỉnh rộng và chính xác cấu trúc mạch, làm cho mạch điều khiển đơn giản hơn. Do đó mà chất lượng của máy mang đến luôn được cao hơn.

• Máy có cấu tạo nhỏ gọn và có trọng lượng nhẹ nên dễ dàng di chuyển một cách linh hoạt.

• Không cần đầu tư phòng chuyên dụng để sử dụng. 

• Máy phát điện sử dụng đơn giản, chỉ cần kết nối trực nguồn tải vào máy là có thể dùng.

Nhược điểm

Các dòng máy phát điện 1 pha đời cũ vẫn hành không được tin cậy bởi trong các môi trường rung chấn rất dễ gây cháy nổ do hệ thống cổ góp và chổi than.

Máy phát điện xoay chiều 3 pha 

Máy bao gồm một hệ thống có 3 dòng điện xoay chiều cùng tần số, biên độ, nhưng lại lệch pha nhau. 

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha

Cấu tạo của phát điện xoay chiều 3 pha cũng không khác mấy so với loại 1 pha là gồm 2 bộ phận chính.

• Phần cảm (roto): đây là 1 nam châm có thể quay xung quanh trục cố định để tạo ra từ trường biến thiên.

• Phần ứng (stato): gồm 3 cuộn dây sắt giống nhau về số vòng, kích thước, và được đặt trên vòng tròn lệch nhau một góc 120 độ.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha

Dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi Roto có nam châm điện bắt đầu quay trong cuộn dây để cố định, lúc này sẽ  xuất hiện điện áp ở giữa 2 đầu cuộn dây đồng thời sinh ra một dòng điện xoay chiều. Trong Stato có 3 cuộn dây được đặt lệch nhau 120 độ. Khi Roto có nam châm quay giữa chúng dòng điện xoay chiều được sẽ được sinh ra ở trong mỗi cuộn dây và khi này tạo ra dòng xoay chiều 3 pha.

Ưu nhược điểm của dòng điện xoay chiều 3 pha

Ưu điểm:

• Khi sử dụng rất tiết kiệm nhiên liệu

• Thiết kế máy chắc chắn nên khả năng chống rung tốt

• Máy có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt 

• Thời gian hoạt động liên tục với công suất lớn

Nhược điểm

• Vì kích thước lớn nên sẽ gây khó khăn trong việc di chuyển 

• Máy cần có chuyên viên kỹ thuật khi bảo hành cũng như sử dụng vì máy khá là phức tạp 

• Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với dòng máy 1 pha

Ứng dụng của máy phát điện xoay chiều trong đời sống  

Có thể nói sự ra đời của năng lượng điện đã đánh dấu một bước tiến mới đáng ghi nhận của loài người vì nó giữ một vai trò then chốt và được ứng dụng khá là phổ biến trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Hãy cùng Monkey điểm qua một số ứng dụng của máy phát điện xoay chiều trong đời sống.

Máy phát điện xoay chiều trong lĩnh vực công nghiệp

Trong lĩnh vực hoạt động sản xuất công nghiệp đòi hỏi cần sử dụng những thiết bị máy móc, dây truyền tiêu thụ nguồn điện rất lớn; cho nên chỉ có máy phát điện xoay chiều 3 pha mới có thể đáp ứng được nhu cầu bổ sung khi lịch ngắt điện đột ngột của Công ty Điện lực, quá tải. Giúp cho hoạt động của các doanh nghiệp diễn ra liên tục, không bị gián đoạn cũng như bị thiệt hại về kinh tế.

Máy phát điện xoay chiều 3 pha hiện nay được sử dụng trong các công trường lớn, xưởng sản xuất, nhà máy xí nghiệp lớn.

Máy phát điện trong lĩnh vực nông - ngư nghiệp

Trong lĩnh vực nông - ngư nghiệp thì máy phát điện cũng ngày được sử dụng phổ biến nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật. 

Nhất là khi nhà xa vườn thì việc lựa chọn máy phát điện để thay thế cho việc đưa nguồn điện từ trong nhà ra ngoài vườn được rất nhiều người lựa chọn. 

Máy phát điện khi này có vai trò nhất định trong việc:

• Duy trì nguồn điện ổn định
• Tiết kiệm sức lao động cho người nông dân trong việc tưới tiêu gieo trồng đạt năng suất cao nhất.

Có thể kể đến vai trò của máy phát điện trong các hoạt động như máy tưới tiêu, máy xay lúa, máy bơm nước,...

Máy phát điện 3 pha được ứng dụng trong lĩnh vực giao thông vận tải

Bạn có bao giờ thắc mắc là các loại tàu thủy, tàu đánh cá, tàu ngầm quân sự đang hoạt động trên biển hàng tháng trời như vậy thì sử dụng nguồn điện có từ đâu? 

Hay các máy bay mà bạn hay đi sử dụng nguồn điện ra sao? 

Câu trả lời để vận hành những cỗ máy trên người ta đều sử dụng máy phát điện xoay chiều 3 pha với công suất lớn.

Máy phát điện sử dụng trong các lĩnh vực nghiên cứu, đào tạo, dịch vụ, doanh nghiệp

Không chỉ dừng lại trong việc ứng dụng các ngành liên quan đến kinh tế, sản xuất mà ngay cả các hoạt động nghiên cứu, đào tạo, dịch vụ cũng đều sử dụng máy phát điện 3 pha.

Cụ thể như những tòa nhà lớn, chung cư, trung tâm thương mại, các trung tâm nghiên cứu, phòng thí nghiệm, bệnh viện,… đều sử dụng máy phát điện 3 pha với công suất lớn để đảm bảo hoạt động cũng như đóng góp những giá trị vô cùng thiết thực trong đời sống.

Xem thêm: Lý thuyết & bài tập sự nhiễm từ của sắt thép - Nam châm điện hay nhất (Lý 9 bài 25)

Máy phát điện xoay chiều trong sinh hoạt hàng ngày

Mất điện đột ngột bởi nhiều lý do khác nhau là điều không thể tránh khỏi. Việc mất điện không chỉ ảnh hưởng đến cuộc sống sinh hoạt hàng ngày như không thể nấu cơm, sử dụng máy lạnh, sử dụng điện,… mà việc mất điện này còn là nguyên nhân khiến các thiết bị điện trong gia đình giảm tuổi thọ nhanh. 

Chính vì vậy mà nhiều gia đình đã sử dụng máy phát điện cho những lúc cần thiết. 

Lưu ý khi sử dụng máy phát điện xoay chiều

Không chỉ riêng máy phát điện mà bất kể một thiết bị nào muốn sử dụng lâu dài thì người dùng phải có những hiểu biết cũng như kiến thức cơ bản. Dưới đây là một số lưu ý, khi sử dụng máy phát điện xoay chiều mà bạn nên biết: 

• Thường xuyên kiểm tra và luôn giữ cho các thiết bị kết nối điện an toàn

• Không nên sử dụng máy phát điện trong nhà hoặc quá gần bạn

• Hãy chú ý đến âm thanh của máy khi hoạt động

• Chọn mua máy phát điện sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng

• Để máy phát điện nguội trước khi thêm nhiên liệu

• Giữ điện áp, tần số và công suất hoạt động ở phạm vi cho phép

• Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng máy định kỳ

Trên đây là toàn bộ kiến thức về máy phát điện xoay chiều - Vật lí 9 cần thiết giúp các bạn trong quá trình học tập và tìm hiểu. Hy vọng với các thông tin bổ ích mà Monkey cung cấp có thể giúp bạn giải được những thắc mắc về máy phát điện xoay chiều. Ngoài ra các bạn có thể tìm hiểu các thông tin thú vị về các môn học khác thông qua chuyên mục kiến thức cơ bản