Tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều ba pha

Trong chương trình vật lý THPT, chắc hẳn chúng ta đã được tiếp cận một cách cơ bản nhất về dòng điện 3 pha cùng những kiến thức liên quan, ví dụ như công suất, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha,… Nếu đã quên phần kiến thức này, hoặc bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về các dòng máy phát điện này, hãy theo dõi bài viết dưới đây của chúng tôi nhé!

Tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều 3 pha

Dòng điện xoay chiều ba pha là gì?

Trước khi phân tích về cấu tạo cũng như nguyên lý của máy phát điện công nghiệp này, chúng ta cần điểm qua một số kiến thức về dòng điện xoay chiều 3 pha. Hiểu một cách đơn giản nhất, dòng điện 3 pha (three phase current) chính là tập hợp của 3 dòng điện xoay chiều. Các dòng này giống nhau hoàn toàn về biên độ nhưng lệch nhau góc 120 độ.

Nói cách khác, dòng điện 3 pha sẽ bao gồm 3 dây nóng và 1 dây lạnh. Tùy theo điều kiện cơ sở hạ tầng hay đặc điểm của các thiết bị điện mà điện áp 3 pha tại từng khu vực, từng quốc gia có trị số khác nhau. Đơn cử như tại Việt Nam, mạng lưới điện dân dụng 3 pha có giá trị điện áp 380V, trong khi tại Mỹ và Nhật Bản dòng điện áp 3 pha có giá trị 220V.

Máy phát điện xoay chiều ba pha là gì?

Trên thực tế, một máy phát điện xoay chiều ba pha là tổ hợp máy gồm 3 dòng điện xoay chiều cùng biên độ và tần số, đồng thời tạo độ lệch với nhau một góc 120 độ. Điều này kéo theo ba cuộn dây trong phần ứng của thiết bị cũng bố trí lệch ⅓ ngay trên vòng stato.

Hiểu theo một cách đơn giản nhất, máy phát điện xoay chiều 3 pha được định nghĩa là:

• Là thiết bị sản sinh ra năng lượng điện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
• Dòng điện thiết bị sản sinh ra là dòng điện 3 pha, cung cấp điện năng cho hệ thống điện sử dụng điện 3 pha.

Máy phát điện ba pha được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống sinh hoạt và công nghiệp. Với nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng cao như hiện nay, số lượng máy phát điện 3 pha cũng ngày càng tăng cao.

Máy phát điện ba pha có 3 cuộn dây đặt lệch nhau góc 120 độ

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha

Máy phát điện 3 pha là tổng thể bao gồm nhiều bộ phận, chi tiết phức tạp, tuy nhiên quan trọng nhất phải kể đến 8 bộ phận chính sau đây:

• Phần cảm roto: là một nam châm điện nuôi bởi các dao động 1 chiều. Bộ phận này sẽ chạy xung quanh một trục cố định, có nhiệm vụ tạo ra từ trường biến thiên.
• Phần ứng stato: cấu tạo gồm 3 cuộn dây giống nhau về kích thước và số vòng đo. Ba cuộn dây được bố trí lệch nhau góc 120 độ.
• Bộ vỏ khung máy
• Phần bạc lót
• Bộ giá đỡ
• Bộ chỉnh lưu
• Bảng điều khiển
• Vòng tiếp điện

Trong số các bộ phận nêu trên, roto và stato là hai bộ phận quan trọng nhất, quyết định quá trình sản sinh điện năng của máy phát điện. Cụ thể, roto thường sẽ là một nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu, chuyển động qua lại tạo ra từ trường biến thiên trong cuộn dây.

Nguyên lý vận hành của máy phát điện xoay chiều ba pha

Máy phát điện xoay chiều 3 pha là thiết bị vận hành dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Theo đó, khi roto chuyển động trong cuộn dây tạo nên sự biến thiên của từ trường, điện áp cũng sẽ được sản sinh ra tại trung tâm của 2 đầu cuộn dây. Từ đó sẽ hình thành nên dòng điện xoay chiều.

Sơ đồ máy phát điện xoay chiều ba pha

Dòng điện sẽ có giá trị lớn nhất khi cực Bắc và cực Nam của nam châm ở vị trí gần với cuộn dây nhất. Chiều dòng điện tại mỗi nửa vòng quay của nam châm sẽ đối nghịch hay ngược nhau. Dòng điện được tạo ra chính là dòng điện xoay chiều 3 pha.

Ứng dụng của máy phát điện 3 pha

Máy phát điện xoay chiều 3 pha được sử dụng hầu hết trong mọi lĩnh vực, tuy nhiên phổ biến nhất phải kể đến các ngành nghề công nghiệp, sản xuất,… Đa số mọi lĩnh vực sản xuất hiện nay đều cần sử dụng điện, đòi hỏi nguồn điện ổn định và liên tục. Do đó, người ta luôn phải bố trí một thiết bị máy phát điện dự phòng cho trường hợp lưới điện gặp sự cố hoặc mất đột ngột.

Nhờ mức công suất lớn, với khả năng đáp ứng tải lên tới vài trăm, thậm chí vài nghìn kva, máy phát điện 3 pha có khả năng cung cấp điện cho một lượng lớn thiết bị, máy móc, động cơ hoạt động.

Bên cạnh việc sản xuất hàng hóa, sản phẩm còn được sử dụng trong nông, lâm, ngư nghiệp. Ví dụ như tại các trang trại nuôi gia súc, gia cầm cần sử dụng nguồn điện cho tưới tiêu, hoặc làm ấm động vật, gia súc trong những ngày lạnh giá,…

Máy phát điện 3 pha còn được ứng dụng trong giao thông vận tải. Việc lắp đặt máy trên những chiếc tàu lớn hoặc máy bay có thể giúp dự trữ nguồn năng lượng dự phòng hữu ích, phòng trường hợp cạn kiệt nguồn nhiên liệu.

Tuy nhiên, máy phát điện 3 pha là dòng máy công suất lớn, trọng lượng nặng và kích thước cồng kềnh, gây khá nhiều khó khăn trong việc di chuyển, lắp đặt, bảo trì và bảo dưỡng. Bên cạnh đó, chi phí đầu tư cho sản phẩm này khá cao, đòi hỏi doanh nghiệp cần bỏ ra một khoản chi phí lớn để đầu tư sản phẩm.

Máy phát điện 3 pha công suất lớn

Nhóm đối tượng sử dụng máy phát điện 3 pha

Có hai nhóm đối tượng chủ yếu sử dụng máy phát điện xoay chiều 3 pha:

• Nhóm 1: hộ gia đình và cơ sở kinh doanh nhỏ. Nhóm đối tượng này có nhu cầu sử dụng máy phát điện với công suất không quá lớn, chính vì thế thường sử dụng các dòng máy nhỏ công suất dưới 20kva.
• Nhóm 2: các đơn vị có quy mô sử dụng điện lớn như cơ sở sản xuất, nhà hàng, khách sạn, công trình đang thi công,… Tập khách hàng này thường chọn những sản phẩm có công suất lớn để đáp ứng nhu cầu của hệ thống điện, máy móc và công cụ làm việc.

Máy phát điện xoay chiều 3 pha có điểm gì khác so với máy phát điện 1 pha?

Điểm giống nhau

Xét về tổng thể, máy phát điện xoay chiều 1 pha và máy 3 pha đều sở hữu khá nhiều điểm tương đồng.

• Dòng điện được hình thành dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, thông qua quá trình chuyển động qua lại giữa phần cảm và phản ứng. Do đó, hai bộ phận quan trọng nhất của thiết bị chính là phần cảm (nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu) và phần ứng (cuộn dây).
• Hai loại máy phát điện đều cần bố trí bộ phận góp điện để truyền dẫn dòng điện tạo ra ra bên ngoài.
• Suất điện động tại mỗi vòng dây đều biến thiên 2 lần theo chu kỳ.

Máy phát điện xoay chiều ba pha có dải công suất lớn đến cực lớn

Điểm khác nhau

Hai loại máy phát điện sở hữu những điểm khác biệt sau:

• Máy phát xoay chiều 3 pha sở hữu công suất khá lớn, thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp, trong khi máy phát điện xoay chiều 1 pha có dải công suất nhỏ hơn, phù hợp với các thiết bị điện dân dụng.
• Các thiết bị điện sử dụng nguồn điện của máy phát điện 1 pha không cần phải chia pha, trong khi thiết bị sử dụng dòng điện tạo máy phát 3 pha phải chia pha thì mới có thể vận hành an toàn và hiệu quả.

Nhìn chung, máy phát điện 3 pha phù hợp với quy mô công nghiệp như trong các phân xưởng sản xuất, trường học, bệnh viện, hệ thống trung tâm thương mại,… Trong khi máy phát điện 1 pha phù hợp với quy mô hộ gia đình, công ty, cửa hàng nhỏ,… những nơi không cần tiêu thụ một khối lượng điện năng lớn.

Hướng dẫn cách sử dụng máy phát điện 3 pha

Nhìn chung, cách vận hành máy phát điện 3 pha khá đơn giản, tuy nhiên người dùng cần cẩn thận để thao tác đúng các bước theo hướng dẫn và khuyến cáo từ phía nhà sản xuất:

Chuẩn bị trước khi vận hành

Để quá trình vận hành của thiết bị hiệu quả, không bị gián đoạn, trước đó bạn cần kiểm tra những yếu tố cơ bản nhất để máy có thể hoạt động. Các yếu tố bao gồm:

• Nhiên liệu trong bình có đủ để duy trì hoạt động của máy trong suốt thời gian mất điện hay không.
• Dầu nhớt còn không, có cần thay hay thêm mới không.
• Kiểm tra hệ thống dầu bôi trơn và hệ thống làm mát có dấu hiệu bất thường hay cần sửa chữa gì không.
• Dọn dẹp khu vực làm việc của máy phát, không để những vật dễ gây cháy nổ xung quanh thiết bị.
• Đảm bảo mọi thông số nằm trong phạm vi cho phép của nhà sản xuất.

Cách sử dụng máy phát điện 3 pha khá đơn giản

Các bước vận hành máy phát

Quá trình vận hành máy phát điện 3 pha diễn ra tương đối đơn giản với các bước sau:

• Bước 1: Đóng cầu dao ắc quy trên thiết bị phát.
• Bước 2: Bấm nút Start để máy vận hành.
• Bước 3: Sau khi máy đã chạy ở chế độ không tải khoảng 2 đến 3 phút, người vận hành nối nguồn điện với các thiết bị cần sử dụng. Khi đó, bạn chỉ cần đóng cầu dao và kéo tải vào là có thể sử dụng các thiết bị điện tương tự với điện lưới thông thường.

Kết thúc quá trình làm việc

Khi đã làm việc xong, bạn cần cắt tải và cho máy ngừng hoạt động. Tuy nhiên, trước đó bạn cần cho máy chạy thêm 3-5 phút rồi bấm STOP để dừng hoạt động. Đồng thời, đưa khóa van trở về trạng thái OFF và ngắt cầu dao.

Có thể thấy, máy phát điện 3 pha sử dụng khá đơn giản, không hề khó khăn hay phức tạp như nhiều người lầm tưởng. Tuy vậy, trong quá trình máy làm việc, bạn cần thường xuyên theo dõi các thông số để đảm bảo máy vận hành bình thường, hạn chế tối đa các sự cố có thể xảy ra. Bệnh cạnh đó, trường hợp máy cần hoạt động liên tục trong một thời gian dài cần theo dõi và bổ sung nhiên liệu kịp thời để quá trình làm việc không bị gián đoạn. Lưu ý để động cơ nguội mới tiếp thêm nhiên liệu cho máy.

Đấu dây máy phát điện 3 pha

Như đã đề cập ở phần trên, hệ thống máy phát điện xoay chiều ba pha gồm 3 dây nóng và 1 dây lạnh. Tùy theo nhu cầu sử dụng, chúng ta có thể áp dụng cách nối hình sao hoặc hình tam giác.

Đấu nối máy phát điện hình sao và hình tam giác

Đối với cách đấu nối hình tam giác (kí hiệu là △ – hay còn gọi là delta), 3 cuộn dây sẽ được kết nối với nhau tạo thành một mạch hình tam giác chặt chẽ. Tức là trong kiểu nối này, điểm cuối của cuộn dây thứ nhất sẽ được nối với điểm đầu của cuộn thứ 2 tạo thành hình tam giác có mạch kín. 3 cuộn dây được nối trực tiếp với nhau mà không tạo ra hiện tượng ngắn mạch.

Đấu nối hình sao (kí hiệu là Y) được thực hiện bằng cách đấu 3 cuộn dây với nhau tạo 1 điểm duy nhất, cùng là đầu dương hoặc cùng là đầu âm. Các đầu còn lại sẽ được đấu nối với dây dẫn. Điểm chung ở đây được gọi là điểm trung tính hoặc điểm sao.

Phân loại máy phát điện 3 pha

Có nhiều cách để phân loại máy phát điện 3 pha. Tùy theo công suất, loại nhiên liệu sử dụng và thương hiệu sản xuất mà máy phát điện xoay chiều 3 pha được chia làm nhiều loại khác nhau như:

• Phân loại dựa trên công suất: gồm có máy phát điện 10kVA, phát điện 100kVA, máy phát điện 2000kVA,… Dải công suất lên tới 3000kva.
• Phân loại dựa theo loại nhiên liệu sử dụng: máy phát điện chạy xăng và chạy dầu. Thông thường, máy phát điện chạy dầu sẽ có công suất lớn hơn và sở hữu nhiều ưu điểm. Trên thị trường hiện nay hầu hết các loại máy phát điện công suất lớn đều là dòng chạy dầu.
• Phân loại dựa theo thương hiệu: trên thị trường hiện nay có nhiều thương hiệu máy phát điện 3 pha nổi bật như máy phát điện elemax, Mitsubishi, Cummins, Hyundai, Perkins, Kama…

Khi chọn mua máy phát điện, bạn cần để tâm đến cả 3 yếu tố trên để chọn được sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình.

Phân loại máy phát điện 3 pha

Trên đây là toàn bộ những thông tin giúp bạn có cái nhìn tổng quan về máy phát điện xoay chiều ba pha. Liên hệ mua các thiết bị máy phát điện 3 pha chính hãng thuộc các thương hiệu nổi tiếng Honda, Hyundai, Cummins, Kipor,… tại Điện máy Yên Phát qua hotline: 0965 327 282 – 0966 631 546.