Hệ thống lưới điện bạn đang dùng phần lớn đều được tạo ra từ hệ thống những máy phát điện đồng bộ được liên kết với nhau. Chắc rằng có rất nhiều người tò mò về loại máy phát điện công nghiệp đặc biệt là những chia sẻ về cấu tạo cùng nguyên lý vận hành của thiết bị. Để hiểu và sử dụng máy hiệu quả hơn, chúng ta cùng đi vào tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây nhé!
Tìm hiểu thông tin chi tiết về thiết bị phát điện đồng bộ
Những thông tin quan trọng về áy phát điện đồng bộ
Máy điện đồng bộ là loại máy phát điện xoay chiều có tốc độ roto [n] bằng với tốc độ của từ trường quay trong máy [n1]. Ở chế độ xác lập tốc độ quay của roto n luôn không đổi.
Thực ra đây được coi là nguồn điện chính của lưới điện quốc gia mà chúng ta vẫn đang sử dụng. Động cơ sơ cấp của máy có thể là: Tuabin nước, tuabin hơi, tuabin nước hoặc tuabin khí. Về nguyên lý, các hệ thống máy phát thường được nối song song với nhau. Mỗi thiết bị có công suất trên 1200MW.
Động cơ điện đồng bộ thường được sử dụng khi cần truyền động công suất lớn [Khoảng chục triệu W] với tốc độ ổn định, không biến đổi. Thiết bị này được dùng phổ biến trong công nghiệp luyện kim, khí nén, khai thác mỏ, thiết bị lạnh, quạt gió, máy bơm nước,…
Xem thêm:
Tìm hiểu về bộ đề cho máy phát điện
Tìm hiểu về máy phát điện 3 pha
Cấu tạo của máy điện đồng bộ
Tương tự như các loại máy phát điện khác trên thị trường, máy phát điện đồng bộ cũng có cấu tạo gồm có hai bộ phận chính là stato và roto. Cả hai bộ phận này đều có chức năng riêng, tuy nhiên chúng luôn hỗ nhau để giúp máy hoạt động hiệu quả.
Động cơ máy phát điện đồng bộ
Stato [phần ứng]
Stato của máy điện đồng bộ cũng giống như stato của máy phát điện không đồng bộ. Về cơ bản Stato gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn hay còn được gọi là dây quấn phần ứng.
- Lõi thép máy được thiết kế dạng hình trụ với khả năng dẫn từ tốt. Nó được tạo thành bằng cách ghép những lá thép kỹ thuật điện ghép với nhau qua rãnh nhỏ trên thân. Mặt trên của lá thép được phun sơn tĩnh điện. Điều này giúp hạn chế tình trạng ăn mòn, không bị oxy hóa, đồng thời đảm bảo tuổi thọ bền lâu.
- Dây quấn được làm từ đồng nguyên chất có khả năng tạo từ trường ổn định cùng độ bền cao.
Roto [phần cảm]
Roto của máy là một nam châm điện. Bộ phận này gồm có các phần chính là lõi sắt và dây quấn. Roto của máy điện đồng bộ có hai kiểu là roto cực ẩn và cực .
- Roto cực lồi: Có dạng mặt cực với khe hở không khí không được đều. Thiết kế này giúp từ cảm phân bố theo hình sin để tạo ra sức điện động cảm ứng ở dây quấn stato có hình sin. Loại roto này thường được dùng trên các máy phát có tốc độ thấp, nhiều đôi cực như máy phát kéo của tuabin thủy điện.
- Roto cực ẩn: Có khe hở không khí đều, roto chỉ có hai hoặc bốn cực. Loại roto này được dùng ở các loại máy có tốc độ cao như máy kéo tại tuabin nhiệt điện. Roto hoạt động ở tốc độ cao nên để có thể chống được lực ly tâm lớn. Để làm được điều này chúng phải được chế tạo nguyên khối và có đường kính nhỏ.
Động cơ của phát điện đồng bộ
Máy phát điện đồng bộ hoạt động như thế nào?
Khi động cơ sơ cấp 1 hay tuốc bin hơi quay, roto máy đạt đến gần tốc độ định mức cũng là lúc điện áp được tạo ra trong dây quấn. Thông qua chổi than và bộ phận vành góp biến roto của máy phát điện trở thành nam châm điện. Khi roto quay, từ trường được quét qua dây quấn của phần ứng stato. Quá trình này giúp tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin. Giá trị hiệu dụng được tính như sau:
Trong đó:
- E0 là sức điện động pha
- N là số vòng dây của một pha
- kdq là hệ số dây quấn
- φ0 là từ thông cực từ rôto.
Nếu coi roto có số đôi cực từ là p, hoạt động quay với tốc độ n thì tần số sức điện động cảm ứng trong dây quấn stato được tính theo công thức:
f = n.p/60
Hoặc
n = 60f/p
Khi dây quấn stato được nối tải, trong dây quấn sẽ xuất hiện dòng điện ba pha. Hệ thống dòng điện giúp sinh ra từ trường quay được gọi là từ trường của phần ứng. Nó có tốc độ là:
n1 = 60f / p [vg/ph]
Như vậy giá trị tốc độ roto n bằng với tốc độ từ trường quay trong máy n1. Đó cũng chính là lý do nó được gọi là máy điện đồng bộ.
Cách hoạt động của máy phát điện đồng bộ
Như vậy chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu nhanh về máy phát điện đồng bộ cùng những thông tin về cấu tạo cùng nguyên lý vận hành máy. Nếu có quan tâm đến các dòng máy phát điện công suất lớn, máy phát điện loại nhỏ chính hãng từ các thương hiệu nổi tiếng, bạn có thể liên hệ tới hotline: 0966 631 546 để được tư vấn loại phù hợp và giải đáp mọi thắc mắc nhanh nhất. Điện máy Yên Phát - Tự hào là địa chỉ phân phối máy phát điện chất lượng, giá tốt số 1 Việt Nam.
17 thg 3 2021 14:16
Động cơ xoay chiều hiện nay được chia thành 2 loại chính, đó là động cơ điện đồng bộ và động cơ điện không đồng bộ. Một động cơ điện không đồng bộ còn có tên gọi phổ biến là động cơ cảm ứng. Cả hai loại động cơ này có nhiều điểm khác nhau. Để làm rõ sự khác biệt này, chúng ta hãy cùng so sánh động cơ điện đồng bộ và không đồng bộ trong bài viết dưới đây.
1. Khái niệm động cơ điện đồng bộ và không đồng bộ
Trước khi đi vào so sánh động cơ điện đồng bộ và không đồng bộ, chúng ta hãy cùng tìm hiểu sơ lược về khái niệm của 2 loại động cơ này. Cần chú ý, những thuật ngữ có tên gọi gần giống nhau, có liên quan đến công nghệ động cơ có thể dễ gây ra sự nhầm lẫn.
Vì đôi khi nhiều thuật ngữ chỉ có thể áp dụng ở các trường hợp rất cơ bản chứ không phải hàm chứa một điều gì đó khác biệt và đột phá. Và một trong những thuật ngữ cần lưu ý đó chính là “động cơ đồng bộ” và “động cơ không đồng bộ”.
Cái “lồng sóc” này bao gồm có nhiều thanh đồng hoặc thanh nhôm
Tất cả các động cơ hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ ngày nay [induction motor – tạm gọi tắt là động cơ điện từ] đều được xem là động cơ không đồng bộ. Bản chất không đồng bộ của quá trình vận hành động cơ điện từ đến từ sự trượt giữa tốc độ quay của từ trường kết hợp với tốc độ quay chậm hơn của rotor. Còn tại sao lại có sự trượt này, cần xem lại 1 vấn đề chuyên sâu hơn ở kết cấu bên trong của động cơ.
Cái “lồng sóc” này bao gồm có nhiều thanh đồng hoặc thanh nhôm bố trí như hình ở trên. Chúng được nối với nhau bằng 2 vòng dẫn điện ở 2 đầu, làm cho các thanh ngắn mạch hoàn toàn với nhau. Còn phần lõi của rotor lại được làm bằng chất liệu thép.
Bạn có thể nhìn thấy các rãnh được chạy dọc theo bộ phận rotor. Các rãnh này thực ra cũng có lý do tồn tại của nó, đặc biệt là số lượng rãnh của rotor thường nhỏ hơn của stator. Hơn nữa, số lượng rãnh trên rotor cũng phải tránh không được là ước của stator, để tránh được tình trạng mắc kẹt từ trường [còn gọi là magnetic interlock] trong khi khởi động động cơ.
Bên cạnh động cơ roto lồng sóc, chúng ta cũng có thể thấy có rất nhiều loại động cơ sử dụng các cuộn dây. Lợi thế của kiểu cấu tạo này chính là có thể giảm tốc khởi động của động cơ nhờ vào các điện trở được đấu nối tiếp vào trong mỗi cuộn dây.
Các cuộn dây sản sinh ra dòng điện do hoạt động theo kiểu bố trí vòng trượt. Khi động cơ đã đạt được tốc độ mong muốn, thì nó sẽ chuyển qua một vòng ngắn mạch, và khi đó, động cơ lại vận hành tương tự như một động cơ lồng sóc.
2. So sánh động cơ điện đồng bộ và không đồng bộ
a] Khác nhau về cấu tạo
Những động cơ dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ đều được gọi là động cơ không đồng bộ. Sự trượt giữa tốc độ quay của từ trường và tốc độ quay chậm hơn của rotor là bản chất không đồng bộ của việc vận hành động cơ điện tử.
Động cơ không đồng bộ có một thành phần quay [rotor] được mô phỏng như kiểu lồng sóc.
Cái lồng sóc này gồm nhiều thanh nhôm hoặc thanh đồng nối với nhau bằng 2 vòng dẫn điện ở 2 đầu làm các thanh gắn mạch hoàn toàn với nhau. Phần lõi của rotor được làm bằng thép.
Ngoài động cơ không đồng bộ có sử dụng lồng sắt thì còn có nhiều loại sử dụng cuộn dây nhằm giảm bớt dòng khởi động của động cơ nhờ vào các điện trở được đấu nối tiếp vào mỗi cuộn dây.
Phần Stator của động cơ là phần đứng yên trong động cơ được nối với nguồn điện xoay chiều AC để tạo ra dòng điện chạy bên trong nó.
Động cơ không đồng bộ
Động cơ đồng bộ: Đây là cấu trúc động cơ đặc biệt mà trong đó rotor quay cùng tốc độ với từ trường của Stator. Có 2 loại động cơ đồng bộ như sau:
- Kích từ độc lập: Hoạt động theo nguyên tắc tương tự giống như động cơ từ. Đây là động cơ có được từ trở thay đổi, bao gồm rotor làm bằng thép có các răng, thuộc kiểu cực lồi. Để chuyển rotor chạy sang vị trí kế tiếp, mạch điều khiển sẽ phải tuần tự chuyển đổi công suất sang cho các cuộn dây 1 cách tuyến tính, quá trình này cũng tương tự như ở động cơ bước.
- Kích từ trực tiếp: Được dùng với nam châm vĩnh cửu. Thiết kế này sẽ sử dụng 1 rotor có chứa một số nam châm vĩnh cửu và chúng có thể được lắp đặt ở trên bề mặt hoặc ráp vào phía trong.
b] Khác nhau về động cơ
Động cơ đồng bộ: Stato có các khe dọc theo phần trục, bao gồm các khe của cuộn dây stato được làm theo một số cực cụ thể. Nói chung, 1 rotor cực mạnh thường được gắn trên đó 1 cuộn dây rôto. Cuộn dây roto sẽ cung cấp cho nguồn cung cấp DC nhờ vào sự trợ giúp của vòng trượt. Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng một cánh quạt cùng với nam châm vĩnh cửu là đủ.
Động cơ không đồng bộ: Cuộn dây stato bên trong cũng tương tự như động cơ đồng bộ. Đó là dấu hiệu cho một số cực cụ thể của một rôto lồng sóc hoặc một rôto dây quấn có thể được sử dụng. Trong rôto lồng sóc, các thanh rôto cũng được ngắn mạch vĩnh viễn cùng với các vòng cuối. Trong rôto dây quấn, cuộn dây cũng bị ngắn mạch vĩnh viễn, do đó lúc này sẽ không cần vòng trượt.
Động cơ không đồng bộ có nhiều điểm đặc biệt
c] So sánh hiệu suất làm việc
Động cơ đồng bộ: Các cực của stato chuyển động quay với tốc độ đồng bộ [Ns] khi đã được cung cấp điện bởi nguồn cung cấp 3 pha. Các cánh quạt cũng được cung cấp với một nguồn điện DC. Roto cần được quay cùng với tốc độ gần với tốc độ đồng bộ của động cơ trong quá trình khởi động.
Nếu được vận hành như vậy, các cực của roto cũng được ghép từ tính với các cực của bộ phận stato quay. Khi đó, roto bắt đầu quay để đạt được tốc độ của động cơ đồng bộ. Động cơ đồng bộ thì sẽ luôn chạy ở tốc độ bằng với tốc độ đồng bộ của nó. Tức là tốc độ thực tế sẽ = tốc độ đồng bộ hoặc số vòng dây N = Ns = 120f / P.
Động cơ không đồng bộ [động cơ cảm ứng]: Khi stato được cung cấp điện bởi nguồn cung cấp AC 2 pha hoặc 3 pha, từ trường quay [ký hiệu RMF] cũng được tạo ra. Tốc độ tương đối giữa từ trường quay của stato và phần rôto sẽ gây ra dòng điện cảm ứng bên trong các dây dẫn của rôto. Dòng điện rôto lúc này sẽ làm tăng thông cho lượng rôto.
Theo định luật Lenz, lúc này hướng của dòng điện cảm ứng chính là xu hướng chống lại nguyên nhân sản xuất ra nó, tức là tốc độ tương đối của từ trường quay RMF giữa stato và roto. Do đó, roto sẽ cố gắng để bắt kịp với RMF và giảm thiểu được tốc độ tương đối. Động cơ cảm ứng cũng sẽ luôn chạy ở tốc độ nhỏ hơn so với tốc độ đồng bộ, tức là: N