Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy phát điện 3 pha

Máy phát điện đồng bộ hay máy phát điện xoay chiều là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng.  Máy phát điện xoay chiều được chế tạo theo loại máy phát điện 1 pha hay máy phát điện 3 pha, là thành phần chủ yếu trong hệ thống truyền tải và cung cấp điện năng.

Ngày nay các máy phát điện công suất lớn có công suất vài trăm MVA với nguồn cơ năng dùng thủy lực hình thành các nhà máy thủy điện cung cấp cho khu vực hay quốc gia. Các  máy phát điện có công suất nhỏ từ 10KVA đến 1MVA , với nguồn cơ năng là động cơ nổ Diessel, hình thành các nhà máy nhiệt điện nhỏ hay các tổ động cơ máy phát dự phòng cho các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp.

Máy phát điện còn có khả năng đấu vận hành song song (hòa đồng bộ ) để nâng công suất cấp đến tải, hay dùng làm máy bù dùng nâng cao hệ số công suất. Với khả năng và phạm vi sử dụng rộng rãi của máy phát, các chuyên-viên kỹ-thuật cần nắm vững các nguyên lý cơ bản; để thuận lợi trong công tác vận hành và bảo quản.

1. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha

Máy phát điện xoay chiều 3 pha là một hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều có cùng biên độ cùng tần số, nhưng lệch pha nhau 2/3. Ba cuộn dây của phần ứng đặt lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stato.

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha

Chú thích:

1- Vỏ máy phát; 2- Bạc lót; 3- Stato; 4- Giá đỡ; 5- Bộ chỉnh lưu; 6- Bộ điều chỉnh điện; 7- Vòng tiếp điện; 8- Roto.

• Phần cảm (ROTO) 1 nam châm điện (được nuôi bởi dao động 1 chiều) có thể quay xung quanh trục cố định để tạo ra từ trường biến thiên.

• Phần ứng: (STATO): gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau về kích thước, số vòng và được bố trí trên ṿòng tṛên lệch nhau1 góc 1200.
• Ngoài ra còn có các nắp, puli, cánh quạt và bộ chỉnh lưu.

2. Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều 3 pha:

• Nguyên tắc: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
• Hoạt động:
  • Khi nam châm quay trong cuộn dây, điện áp sẽ sinh ra giữa 2 đầu cuộn dây. Điện áp này sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều.
  • Mối liên hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây và vị trí của nam châm được chỉ ra trong hình vẽ. Dòng điện lớn nhất được sinh ra khi cực N và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất. Tuy nhiên, chiều dòng điện ở mỗi nửa vòng quay của nam châm lại ngược nhau.

Nguyên lý sinh điện

• Dựa trên nguyên lý trên và để sinh ra dòng điện một cách hiệu quả hơn, máy phát điện trên ô tô dùng 3 cuộn dây bố trí lệch nhau một góc 120 độ trên stato.
• Mỗi cuộn A, B, C được đặt chênh nhau 120 độ. Khi nam châm quay giữa chúng dòng điện xoay chiều được sinh ra trong mỗi cuộn dây. Dòng điện bao gồm 3 dòng xoay chiều được gọi là “dòng xoay chiều 3 pha”.

Nguyên lý dòng điện xoay chiều