Cấu tạo của máy phát điện 1 pha chi tiết

Máy phát điện 1 pha là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng xoay chiều. So với máy phát điện công nghiệp 3 pha, dòng máy phát điện 1 pha có thiết kế nhỏ gọn, cấu tạo đơn giản, dễ vận hành và bảo dưỡng, nhưng vẫn đảm bảo nguồn điện ổn định và hiệu suất cao cho nhu cầu sử dụng dân dụng hoặc các đơn vị sản xuất nhỏ, nơi không cần tải điện quá lớn nhưng vẫn cần nguồn điện dự phòng đáng tin cậy.

Vậy cấu tạo của máy phát điện 1 pha gồm những bộ phận nào, và chúng hoạt động như thế nào để tạo ra dòng điện xoay chiều ổn định? Hãy cùng Dianyo Powergen khám phá chi tiết ngay trong bài viết dưới đây.

Máy phát điện 1 pha là gì?

Máy phát điện 1 pha là thiết bị có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện xoay chiều 1 pha, thường được sử dụng để cung cấp nguồn điện dự phòng cho các thiết bị dân dụng và sản xuất quy mô nhỏ.

Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, trong đó rôto (phần quay) tạo ra từ trường biến thiên, quét qua stato (phần tĩnh) và làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong các cuộn dây đồng. Dòng điện này được đưa ra ngoài để cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ như đèn, quạt, tủ lạnh, máy bơm hay hệ thống chiếu sáng.

So với máy phát điện công nghiệp 3 pha, dòng 1 pha có chi phí đầu tư thấp hơn, dễ bảo dưỡng và tiết kiệm nhiên liệu hơn, rất phù hợp để làm nguồn điện dự phòng khi mất điện lưới, giúp đảm bảo nguồn điện ổn định, kinh tế và linh hoạt trong vận hành.

Cấu tạo của máy phát điện 1 pha

Máy phát điện 1 pha là thiết bị có chức năng chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng xoay chiều 1 pha, giúp cung cấp nguồn điện ổn định cho sinh hoạt gia đình, cơ sở kinh doanh nhỏ và các ứng dụng dân dụng. Để hiểu rõ cách thiết bị vận hành và tối ưu hiệu suất sử dụng, việc nắm vững cấu tạo của máy phát điện 1 pha là điều vô cùng cần thiết.

Dưới đây là chi tiết cấu tạo và vai trò từng bộ phận chính trong máy phát điện 1 pha:

Phần cảm (Rôto)

Rôto còn gọi là phần cảm, là bộ phận quay của máy phát điện, có vai trò tạo ra từ trường quay để kích thích quá trình cảm ứng điện từ trong stato.

• Cấu tạo: Gồm hệ thống nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây kích từ, được cấp dòng điện một chiều để tạo ra từ trường mạnh.

• Nguyên lý hoạt động: Khi rôto quay nhờ động cơ hoặc đầu nổ, từ trường biến thiên sẽ quét qua cuộn dây của stato, sinh ra suất điện động cảm ứng.

• Ưu điểm: Rôto của máy phát điện 1 pha được thiết kế chắc chắn, đảm bảo từ trường ổn định, hiệu suất cao, đồng thời giảm tổn hao năng lượng, giúp máy hoạt động bền bỉ trong thời gian dài.

Phần ứng (Stato)

Stato là bộ phận tĩnh của máy phát điện, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng xoay chiều.

• Cấu tạo: Gồm các cuộn dây đồng được quấn quanh lõi thép kỹ thuật điện, giúp tập trung và dẫn từ thông hiệu quả.

• Nguyên lý hoạt động: Khi rôto quay, từ trường biến thiên cắt qua các cuộn dây stato, tạo ra dòng điện xoay chiều 1 pha ổn định.

• Đặc điểm: Stato được tối ưu để tăng hiệu quả cảm ứng điện từ, giảm hao phí năng lượng và đảm bảo điện áp đầu ra ổn định – phù hợp với yêu cầu của máy phát điện công nghiệp và dân dụng.

Các bộ phận phụ trợ trong máy phát điện 1 pha

Ngoài hai thành phần chính là rôto và stato, cấu tạo của máy phát điện 1 pha còn có các bộ phận phụ trợ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ bền và vận hành an toàn:

• Trục quay: Truyền chuyển động cơ học từ động cơ chính tới rôto, giúp đảm bảo tốc độ quay ổn định.

• Vòng bi (bạc đạn): Giúp giảm ma sát, hạn chế rung lắc và đảm bảo chuyển động trơn tru.

• Vỏ máy: Được làm từ thép hoặc hợp kim cao cấp, có khả năng chống ẩm, chống bụi, giảm ồn, đồng thời bảo vệ linh kiện bên trong khỏi tác động của môi trường.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện 1 pha

Máy phát điện 1 pha hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, đây là nguyên lý cơ bản trong việc chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng xoay chiều.

Khi rôto quay, nó tạo ra từ trường quay. Từ trường này cắt qua các cuộn dây stato, khiến trong dây dẫn xuất hiện suất điện động cảm ứng theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, dòng điện xoay chiều được hình thành và truyền ra tải tiêu thụ.

Hiệu suất phát điện của máy phụ thuộc vào một số yếu tố kỹ thuật quan trọng như:

• Tốc độ quay của rôto, tốc độ càng cao, điện áp sinh ra càng lớn.

• Số vòng dây stato khi nhiều vòng dây giúp tăng suất điện động cảm ứng.

• Cường độ từ trường mạnh tạo ra dòng điện ổn định và hiệu quả hơn.

Nhờ sự phối hợp nhịp nhàng giữa rôto và stato, máy phát điện 1 pha có thể cung cấp nguồn điện ổn định 220V phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất nhỏ.

Công thức tính máy phát điện xoay chiều 1 pha

Đây là kiến thức quan trọng cho cả kỹ sư điện, nhà sản xuất và người sử dụng muốn vận hành thiết bị hiệu quả, an toàn.

Công thức xác định tần số dòng điện

Tần số của dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào số cặp cực từ (p) và tốc độ quay của rôto (n).

• Nếu rôto quay với tốc độ n vòng/giây, công thức được xác định là: f = n × p

• Nếu rôto quay với tốc độ n vòng/phút, công thức được điều chỉnh: f = (n × p) / 60

Trong đó:

• f là tần số dòng điện (Hz)

• n là tốc độ quay của rôto

• p là số cặp cực từ của máy phát

Biểu thức từ thông và suất điện động cảm ứng

Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, khi rôto quay, từ trường biến thiên quét qua cuộn dây stato sẽ sinh ra suất điện động cảm ứng.

• Từthông qua một vòng dây: Φ₁ = B × S × cos(ωt + φ)
  
  

• Suất điện động cảm ứng: e = -N × (dΦ/dt) = ωNBS × sin(ωt + φ)

Trong đó:

• B là cảm ứng từ (T)

• S là diện tích vòng dây (m²)

• N là số vòng dây

• ω là tần số góc (rad/s)

• φ là góc lệch ban đầu giữa pháp tuyến khung dây và cảm ứng từ

• Biên độ suất điện động cực đại: E₀ = ωNBS

• Suất điện động hiệu dụng: E = E₀ / √2 = (ωNBS) / √2

Lưu ý về góc lệch ban đầu (φ)

• Khi n cùng hướng với B, thì φ = 0 → mặt khung vuông góc với B.

• Khi n ngược hướng với B, thì φ = π → mặt khung vuông góc với B.

• Khi n vuông góc với B, thì φ = ±π/2 → mặt khung song song với B.

Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến biên độ điện áp và pha của dòng điện xoay chiều đầu ra.

Ứng dụng thực tế của máy phát điện xoay chiều 1 pha

Với cấu tạo đơn giản, dễ bảo trì và chi phí đầu tư thấp, máy phát điện 1 pha được ứng dụng phổ biến trong đời sống hằng ngày như cung cấp điện dự phòng cho hộ gia đình, cửa hàng, văn phòng, nông nghiệp và dã ngoại khi mất điện lưới,  cung cấp nguồn điện ổn định cho các thiết bị dân dụng như quạt, đèn, tủ lạnh, máy lạnh, máy bơm nước,...

Tuy nhiên, do dòng điện 1 pha có công suất hạn chế, nên nguồn điện đầu ra sẽ không mạnh và ổn định như máy phát điện 3 pha, dễ xảy ra dao động điện áp nếu máy đã cũ hoặc không được bảo dưỡng định kỳ.

Kết luận

Máy phát điện 1 pha có cấu tạo đơn giản nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho sinh hoạt và sản xuất quy mô nhỏ. Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động, công thức tính toán và các yếu tố ảnh hưởng giúp người dùng vận hành thiết bị đúng cách, tiết kiệm nhiên liệu và nâng cao tuổi thọ máy.

Nếu bạn đang tìm kiếm máy phát điện công nghiệp hoặc dân dụng chính hãng, hãy liên hệ Dianyo Powergen chúng tôi cung cấp giải pháp năng lượng dự phòng toàn diện, cùng đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp, sẵn sàng tư vấn giúp bạn chọn thiết bị phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng thực tế.