TIN CHUYÊN NGÀNH: MÁY PHÁT ĐIỆN

Máy phát điện là một trong những thiết bị vô cùng hữu ích, đặc biệt là trong trường hợp mất điện khẩn cấp, cần nguồn điện trong thời gian ngắn hay những nơi không có sự hỗ trợ của lưới điện quốc gia, khiến các hoạt động hàng ngày, hoạt động kinh doanh, dự án, công trình bị gián đoạn. Máy phát điện là thiết bị có nhiều hình thức hoạt động khác nhau, để phục vụ cho những nhu cầu, mục đích khác nhau. Trong bài viết này, Nam Nguyên sẽ đi sâu hơn vào các phần chính của một chiếc máy phát điện và cách máy phát điện hoạt động như một nguồn năng lượng thứ cấp trong đời sống.

Máy phát điện

MÁY PHÁT ĐIỆN HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?

Máy phát điện là thiết bị giúp chuyển đổi năng lượng cơ học thu được từ bên ngoài thành năng lượng điện dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ.

Thực chất máy phát điện không tự tạo ra điện, nó chỉ tận dụng năng lượng cơ học từ bên ngoài cung cấp để buộc các điện tích có trong dây quấn chuyển động thông qua một mạch điện bên ngoài. Dòng điện tích này tạo ra dòng điện đầu ra dưới sự hỗ trợ của máy phát điện. Cơ chế hoạt động của máy phát điện có thể hiểu như một chiếc máy bơm nước, chúng gây ra dòng chảy của nước nhưng không thực sự tạo ra nước.

he-thong-kich-tu-may-phat-dien

Máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ , được phát hiện bởi Michael Faraday vào năm 1831. Faraday phát hiện ra rằng: dòng điện tích có thể được tạo ra bằng cách di chuyển một dây dẫn điện, chẳng hạn như dây có chứa điện tích trong các từ trường. Chuyển động này tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu của dây dẫn hoặc dây dẫn điện, từ đó làm cho các điện tích chạy, dòng điện theo đó mà được tạo ra.

CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN

Máy phát điện được cấu tạo bởi các thành phần chính sau:

- Động cơ
- Máy phát điện
- Hệ thống nhiên liệu
- Bộ điều chỉnh điện áp
- Hệ thống làm mát và xả
- Hệ thống bôi trơn
- Sạc pin
- Bảng điều khiển
- Khung chính

Dưới dây là thông tin chi tiết về từng bộ phận cấu thành lên máy phát điện

1. Động cơ:

Đầu vào nguồn năng lượng cơ học của máy phát điện. Kích thước của động cơ tỷ lệ thuận với công suất tối đa mà máy phát có thể cung cấp. Khi mua một chiếc máy phát điện, quý khách nên yêu cầu nhà cung cấp tư vấn để có được thông suất kỹ thuật vận hành động cơ đầy đủ và lịch trình bảo trì để đảm bảo máy hoạt động tốt xuyên suốt thời gian sử dụng, nâng cao tuổi thọ của máy.

Tùy loại máy phát điện khác nhau mà động cơ sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau, như dầu diesel, xăng, propan (ở dạng hóa lỏng hoặc khí) hoặc khí tự nhiên. Động cơ nhỏ hơn thường hoạt động bằng xăng trong khi động cơ lớn hơn chạy bằng dầu diesel, propan lỏng, khí propan hoặc khí tự nhiên. Một số động cơ cũng có thể hoạt động trên một nguồn cấp dữ liệu kép của cả động cơ diesel và gas ở chế độ vận hành nhiên liệu sinh học.

Động cơ máy phát điện

.Ngoài ra, động cơ van trên có một số lợi thế so với các động cơ khác như:

• Thiết kế nhỏ gọn
• Cơ chế hoạt động đơn giản hơn
• Độ bền cao
• Thân thiện với người dùng trong hoạt động
• Tiếng ồn thấp trong quá trình hoạt động
• Mức phát thải thấp

Tuy nhiên, động cơ van trên cũng đắt hơn các động cơ khác.

Ống bọc gang (CIS) trong xi lanh động cơ - là lớp lót trong xi lanh của động cơ. Nó làm giảm hao mòn, và đảm bảo độ bền của động cơ. Hầu hết các động cơ van trên đều được trang bị ống bọc gang nhưng điều cần thiết là kiểm tra tính năng này trong động cơ của máy phát điện. Ống bọc gang không phải là một tính năng đắt tiền nhưng nó đóng một vai trò quan trọng đối với độ bền của động cơ, đặc biệt nếu bạn cần sử dụng máy phát điện thường xuyên hoặc trong thời gian dài.

2. Bộ giao điện

Bộ giao điện là đầu ra điện của máy phát điện. Bộ phận này gây ra chuyển động tương đối giữa từ trường và điện trường, từ đó tạo ra điện, gồm 2 phần chính:

(a) Phần cảm (Stator) - Đây là thành phần đứng yên. Nó chứa một tập hợp các dây dẫn điện quấn trong cuộn dây trên lõi sắt.

(b) Phần ứng (Rotor) - Đây là thành phần chuyển động tạo ra từ trường quay theo bất kỳ một trong ba cách sau:

- Bằng cảm ứng - Chúng được gọi là máy phát điện không chổi than và thường được sử dụng trong các máy phát lớn.
- Bằng nam châm vĩnh cửu - Điều này phổ biến trong các đơn vị phát điện nhỏ.
- Bằng cách sử dụng một nguồn nhỏ của dòng điện trực tiếp (DC), cung cấp năng lượng cho rôto thông qua một tổ hợp gồm các vòng trượt và bánh răng.

Rotor tạo ra một từ trường chuyển động xung quanh stator, tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa các cuộn dây của stato. Điều này tạo ra đầu ra dòng điện xoay chiều (AC) của máy phát.

Bộ giao điện

Sau đây là các yếu tố bạn cần lưu ý trong khi đánh giá máy phát điện của máy phát điện:

(a) Vỏ kim loại so với nhựa - Thiết kế hoàn toàn bằng kim loại đảm bảo độ bền của máy phát điện. Vỏ nhựa bị biến dạng theo thời gian và làm cho các bộ phận chuyển động của máy phát điện bị lộ. Điều này làm tăng hao mòn và quan trọng hơn, là nguy hiểm cho người dùng.

(b) Vòng bi so với Vòng bi kim - Vòng bi được ưa thích và tồn tại lâu hơn.

(c) Thiết kế không chổi than - Một máy phát điện không sử dụng bàn chải đòi hỏi ít bảo trì hơn và cũng tạo ra năng lượng sạch hơn.

3. Hệ thống thùng chứa nhiên liệu

Một bình xăng thường có công suất đủ để giữ cho máy phát điện hoạt động trung bình từ 6 đến 8 giờ. Trong trường hợp các tổ máy phát điện nhỏ, bình nhiên liệu là một phần của đế trượt máy phát điện hoặc được gắn trên đỉnh của khung máy phát. Đối với các ứng dụng thương mại, có thể cần phải lắp đặt bình nhiên liệu bên ngoài. Tất cả các cài đặt như vậy phải được sự chấp thuận của Phòng Kế hoạch Thành phố.

Thùng chứa nhiên liệu

Các tính năng phổ biến của hệ thống nhiên liệu bao gồm:

(a) Kết nối đường ống từ bình nhiên liệu đến động cơ - Đường cung cấp dẫn nhiên liệu từ bình đến động cơ và đường trở lại dẫn nhiên liệu từ động cơ đến bình.

(b) Ống thông gió cho bình nhiên liệu - Bình nhiên liệu có một ống thông gió để ngăn ngừa sự tích tụ áp suất hoặc chân không trong quá trình nạp lại và thoát nước của bình. Khi bạn đổ đầy bình xăng, đảm bảo tiếp xúc kim loại với kim loại giữa vòi phun và bình nhiên liệu để tránh tia lửa.

(c) Kết nối tràn từ bình nhiên liệu đến ống xả - Điều này là bắt buộc để bất kỳ sự tràn nào trong quá trình nạp lại bình không gây ra sự cố tràn chất lỏng trên bộ máy phát.

(d) Bơm nhiên liệu - Chuyển nhiên liệu từ bể chứa chính sang bể chứa ngày. Bơm nhiên liệu thường hoạt động bằng điện.

(e) Bộ tách nước / Bộ lọc nhiên liệu - Tách nước và chất lạ ra khỏi nhiên liệu lỏng để bảo vệ các thành phần khác của máy phát điện khỏi bị ăn mòn và nhiễm bẩn.

(f) Vòi phun nhiên liệu - Phun lượng nhiên liệu cần thiết vào buồng đốt của động cơ.

4. Bộ điều chỉnh điện áp

Như tên gọi của nó, thành phần này điều chỉnh điện áp đầu ra của máy phát điện. Cơ chế được mô tả dưới đây chống lại từng thành phần đóng vai trò trong quá trình điều chỉnh điện áp theo chu kỳ, gồm

(1) Bộ điều chỉnh điện áp: Chuyển đổi điện áp xoay chiều thành dòng điện một chiều - Bộ điều chỉnh điện áp chiếm một phần nhỏ của đầu ra máy phát điện của điện áp xoay chiều và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Bộ điều chỉnh điện áp sau đó cung cấp dòng điện một chiều này cho một bộ cuộn dây thứ cấp trong stator.

(2) Cuộn dây quấn: Chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều - Hiện tại cuộn dây kích thích có chức năng tương tự như cuộn dây stato chính và tạo ra dòng điện xoay chiều nhỏ. Các cuộn dây được kết nối với các đơn vị được gọi là chỉnh lưu quay.

(3) Bộ chỉnh lưu xoay: Chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều - Chúng điều chỉnh dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi cuộn dây kích thích và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Dòng điện một chiều này được đưa đến rôto / phần ứng để tạo ra trường điện từ bên cạnh từ trường quay của rotor

(4) Phần ứng (Rotor): Chuyển đổi dòng điện một chiều thành điện áp xoay chiều - Rotor bây giờ tạo ra điện áp xoay chiều lớn hơn trên các cuộn dây của stato, mà máy phát hiện tạo ra như một điện áp xoay chiều đầu ra lớn hơn.

Chu kỳ này tiếp tục cho đến khi máy phát bắt đầu tạo ra điện áp đầu ra tương đương với công suất hoạt động đầy đủ của nó. Khi đầu ra của máy phát tăng lên, bộ điều chỉnh điện áp tạo ra dòng điện một chiều ít hơn. Khi máy phát đạt đến công suất hoạt động đầy đủ, bộ điều chỉnh điện áp đạt trạng thái cân bằng và tạo ra dòng điện DC vừa đủ để duy trì đầu ra của máy phát ở mức hoạt động đầy đủ.

Khi bạn thêm tải vào máy phát, điện áp đầu ra của nó giảm xuống một chút. Điều này nhắc nhở bộ điều chỉnh điện áp hoạt động và chu trình trên bắt đầu. Chu kỳ tiếp tục cho đến khi đầu ra máy phát tăng lên đến công suất hoạt động ban đầu.

Bộ điều chỉnh điện áp máy phát điện

5. Hệ thống làm mát và hệ thống xả

(a) Hệ thống làm mát
Máy phát điện hoạt động liên tục khiến động cơ của nó bị nóng lên. Hệ thống làm mát làm giảm lượng nhiệt do máy phát điện tỏa ra, giúp giảm thiểu hao mòn trong thời gian sử dụng, máy phát điện hoạt động được lâu hơn và tăng độ bền, tuổi thọ cho máy

- Nước lạnh đôi khi được sử dụng làm chất làm mát cho máy phát điện, nhưng hầu hết chỉ giới hạn trong các trường hợp cụ thể như máy phát điện nhỏ trong các ứng dụng của thành phố hoặc các đơn vị rất lớn trên 2250 kW trở lên.

- Hydrogen được sử dụng làm chất làm mát cho cuộn dây stator của các tổ máy phát lớn vì nó hiệu quả hơn trong việc hấp thụ nhiệt so với các chất làm mát khác. Hydrogen loại bỏ nhiệt từ máy phát điện và chuyển nó qua bộ trao đổi nhiệt vào mạch làm mát thứ cấp có chứa nước khử khoáng làm chất làm mát. Đây là lý do tại sao máy phát điện rất lớn và các nhà máy điện nhỏ thường có tháp giải nhiệt lớn bên cạnh. Đối với tất cả các ứng dụng phổ biến khác, cả dân dụng và công nghiệp, một bộ tản nhiệt và quạt tiêu chuẩn được gắn trên máy phát điện và hoạt động như hệ thống làm mát chính.

Điều cần thiết là kiểm tra mức độ làm mát của máy phát điện hàng ngày khi sử dụng liên tục. Hệ thống làm mát và bơm nước phải được rửa sạch sau mỗi 600 giờ và bộ trao đổi nhiệt nên được làm sạch sau mỗi 2.400 giờ hoạt động của máy phát. Máy phát điện nên được đặt trong một khu vực mở và thông gió có đủ không khí trong lành. Bộ luật điện quốc gia (NEC) quy định rằng không gian tối thiểu là khoảng trống 100m xung quanh máy để đảm bảo thông thoáng

Hệ thống làm mát máy phát điện

(b) Hệ thống xả
Khói thải ra từ máy phát điện cũng giống như khí thải từ bất kỳ động cơ chạy dầu diesel hoặc gasonline nào khác và chứa các hóa chất độc hại cao cần được quản lý đúng cách. Do đó, điều cần thiết là phải lắp đặt một hệ thống xả đầy đủ để xử lý khí thải, giảm thiểu tối đa rủi ro ngộ độc do khí thải từ máy phát điện.

Ống xả thường được làm bằng gang, sắt rèn hoặc thép. Các ống xả thường được gắn vào động cơ bằng các đầu nối linh hoạt để giảm thiểu rung động và ngăn ngừa thiệt hại cho hệ thống xả của máy phát điện. Ống xả kết thúc ngoài trời và dẫn ra khỏi cửa ra vào, cửa sổ và các lối mở khác vào nhà hoặc tòa nhà. Bạn phải đảm bảo rằng hệ thống xả của máy phát điện của bạn không được kết nối với bất kỳ thiết bị nào khác. Bạn cũng nên tham khảo các quy định địa phương để xác định xem liệu hoạt động của máy phát điện của bạn có cần phải được sự chấp thuận của chính quyền địa phương để đảm bảo không gặp rắc rối, phiền phức trong suốt quá trình sử dụng.

6, Hệ thống bôi trơn

Vì máy phát điện bao gồm các bộ phận chuyển động trong động cơ của nó, nó đòi hỏi phải bôi trơn để đảm bảo độ bền và hoạt động trơn tru trong một thời gian dài. Động cơ máy phát điện được bôi trơn bằng dầu được lưu trữ trong máy bơm. Bạn nên kiểm tra mức dầu bôi trơn cứ sau 8 giờ vận hành máy phát điện. Bạn cũng nên kiểm tra xem có rò rỉ dầu nhờn nào không và thay dầu bôi trơn cứ sau 500 giờ vận hành máy phát điện.

7. Bộ sạc pin

Bộ sạc pin giữ cho pin máy phát điện được sạc bằng cách cung cấp cho nó một dòng điện áp. Nếu điện áp rất thấp, pin sẽ vẫn được sạc đầy. Nếu điện áp phao rất cao, nó sẽ rút ngắn tuổi thọ của pin. Bộ sạc pin thường được làm bằng thép không gỉ để chống ăn mòn, chúng hoạt động hoàn toàn tự động . Điện áp đầu ra DC của bộ sạc pin được đặt ở mức 2,33 Vol mỗi tế bào, đây là điện áp nổi chính xác cho pin axit chì. Bộ sạc pin có đầu ra điện áp DC bị cô lập gây cản trở hoạt động bình thường của máy phát điện.

8. Bảng điều khiển

bang-dieu-khien-may-ohat-dien

Đây là giao diện người dùng của máy phát điện và chứa các quy định cho các ổ cắm và điều khiển điện. Mỗi một dòng máy phát điện có tính năng trong bảng điều khiển riêng. Ví dụ như:

(a) Khởi động và tắt máy - Bảng điều khiển tự động khởi động tự động khởi động máy phát điện của bạn khi mất điện, giám sát máy phát khi đang hoạt động và tự động tắt thiết bị khi không còn cần thiết.

(b) Đồng hồ đo động cơ - Các đồng hồ đo khác nhau cho biết các thông số quan trọng như áp suất dầu, nhiệt độ chất làm mát, điện áp pin, tốc độ quay của động cơ và thời gian hoạt động. Đo lường và giám sát liên tục các tham số này cho phép tắt máy phát tích hợp khi bất kỳ trong số này vượt qua các ngưỡng ngưỡng tương ứng của chúng.

(d) Các điều khiển khác - Công tắc chọn pha, công tắc tần số và công tắc điều khiển động cơ (chế độ thủ công, chế độ tự động) trong số các công cụ khác.

9. Khung chính

Tất cả các máy phát điện, di động hoặc văn phòng phẩm, có vỏ tùy chỉnh. Khung này cũng cho phép tạo ra được nối đất cho an toàn.

Trên đây là những thông tin cụ thể về cấu tạo và hoạt động của một chiếc máy phát điện. Nếu bạn có thêm bất kỳ thắc mắc nào về máy phát điện, hãy nhấc máy lên và bấm số: 0989.44.22.49 (Anh Bổn), để được gặp và trao đổi trực tiếp với chuyên gia.