Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý máy phát điện 1 chiều

Chúng ta thường nghe nhắc đến máy phát điện 1 chiều, máy phát điện xoay chiều nhưng ít ai hiểu rõ sự khác nhau của các dòng máy phát điện này là như thế nào. Vậy, máy phát điện 1 chiều là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát điện 1 chiều ra sao? Hãy cùng META tìm hiểu ngay nhé!

Máy phát điện 1 chiều là gì?

Máy phát điện một chiều hay máy phát điện DC, máy phát điện Dynamo là máy phát điện tạo ra dòng điện một chiều dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ.

Máy phát điện một chiều được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực về công nghiệp, xây dựng nhờ có hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí. Tuy vậy, dòng máy này cũng vẫn có thể được sử dụng trong các hộ gia đình để sạc ắc quy, điện thoại, thắp sáng bóng đèn hay sử dụng cho các thiết bị điện khác.

Ngoài ra, nó vừa là máy phát điện nhưng cũng có thể được sử dụng làm đầu động cơ trong một số trường hợp.

Xem thêm: Máy phát điện xoay chiều là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo máy phát điện 1 chiều

Máy phát điện 1 chiều có thể có nhiều kiểu dáng khác nhau nhưng đều có chung một cấu tạo gồm các bộ phận chính là:

• Stato (phần cảm, phần tĩnh).
• Roto (phần ứng, phần quay).
• Cánh quạt: Có tác dụng làm nguội máy, thường được gắn với một phía trục rotor.
• Trục động cơ: Quay trên hai ổ đỡ hoặc vòng bi.
• Puly: Nối trục máy với máy công tác.

Cấu tạo Stato

Stato còn thường được gọi là phần cảm, phần tĩnh của máy phát điện. Stato thường được làm từ thép đúc để dẫn từ, đồng thời nó cũng là phần thân máy, có hàn chân máy, móc treo. Một số máy phát điện lớn thì phần Stato có thể sẽ được đúc bằng gang, thân máy liền chân có gắn tăng cường. Phía trong Stato có các cực từ lồi được bắt chặt vào thân máy bằng bu lông.

Cấu tạo chi tiết của phần Stato gồm: Vỏ máy (gông từ), phần cảm bên trong có gắn cực từ chính và cực từ phụ (mỗi máy phát điện thông thường có khoảng 2 - 8 cực từ chính). Trong đó:

• Cực từ chính: Cấu tạo từ các lá thép kĩ thuật điện (tôn silic) dày 0,5 - 0,1 mm với các dây đồng quấn kích từ được lồng ngoài lõi sắt cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau. Cực từ chính được gắn lên vỏ máy bằng bu lông hoặc đinh vít, đây là bộ phận tạo nên từ trường trong máy.
• Cực từ phụ: Các cực từ phụ được bố trí xen kẽ giữa các cực từ chính nhằm hạn chế tia lửa điện và cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép đúc quấn dây đồng bọc cách điện, mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng.
• Gông từ (vỏ máy): Bộ phận này thường dùng để gắn các cực từ để tạo thành mạch từ nối liền các cực. Do vậy, vỏ máy phát điện 1 chiều khác với máy phát điện xoay chiều vì nó được dẫn từ.

Ngoài ra, trong kết cấu của Stato còn có các bộ phận khác như:

• Nắp máy: Có gắn vành giá chổi than kết nối với mạch điện bên ngoài.
• Các hộp chổi than: Các hộp này được đặt đối xứng trên giá chổi than theo chu vi của cổ góp. Các hộp chổi than được đánh dấu dương và âm xen kẽ nhau, đặt cách nhau 180 độ điện. Các chổi cùng dấu dương hoặc âm được nối chung với nhau bằng các dây điện.
• Chổi than: Thường được làm bằng graphit với độ cứng tùy theo tốc độ của động cơ. Số lượng hộp và kích thước của chổi than trên một cực phụ thuộc mật độ dòng điện chạy qua. Các lò xo sẽ ép chổi than lên mặt cổ góp, có thể điều chỉnh được lực căng để khắc phục hiện tượng tia lửa điện.

Cấu tạo Roto

Roto gọi là phần ứng hoặc phần quay của máy phát điện 1 chiều, có lắp trục và vòng bi ở hai đầu trục. Lõi thép Roto có dây quấn nối ra cổ góp điện, khe hở giữa phần tĩnh và phần quay thường từ 0,5 - 3mm, ở những máy lớn có thể đến 12mm.

Cấu tạo Roto gồm trục, lõi, dây quấn, cổ góp. Trong đó:

• Lõi: Lõi Roto có dạng hình trống, được ghép bằng các lá thép dày 0,5mm có tính dẫn từ tốt, giảm tổn thất do dòng điện xoáy. Trên các lá thép có lỗ thông gió để làm mát máy và các rãnh để quấn dây.
• Dây quấn: Thường làm bằng dây đồng tròn hoặc dẹp, các đầu dây được gộp lại tại cổ góp.
• Cổ góp: Cổ góp cấu tạo từ phiến góp làm bằng đồng được giữ cách điện với nhau bởi mica và cổ góp cũng được cách điện với trục rotor bằng ống phíp. Một số loại máy phát điện cỡ nhỏ sẽ sử dụng cổ góp được làm từ nhựa tổng hợp, còn máy cỡ lớn thì phiến góp được giữ chặt bằng hai vòng chặn, đầu có ren đai ốc hoặc tán chặt thành khối. Nhiệm vụ của cổ góp là chỉnh lưu sức điện động xoay chiều thành sức điện động một chiều trên các chổi than, từ đó tạo thành nguồn điện một chiều vào trong dây quấn phần ứng.

Xem thêm: Cấu tạo và nguyên lý máy phát điện xoay chiều 1 pha

Nguyên lý làm việc của máy phát điện 1 chiều

Máy phát điện 1 chiều hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ của định luật Faraday. Khi cuộn dây được đặt trong một từ trường không ổn định, trên cuộn dây phần ứng sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng và tạo ra dòng điện. Độ lớn và chiều của dòng điện sẽ phụ thuộc vào số vòng của cuộn cảm.

Như vật, trong máy phát điện 1 chiều, khi thanh dẫn chuyển động thẳng trong từ trường, trong thanh dẫn sẽ xuất hiện cảm ứng sức điện động. Chiều của sức điện động được xác định bằng quy tắc bàn tay phải: Cho đường sức từ đi vào lòng bàn tay phải, ngón tay cái choãi ra sẽ chỉ chiều chuyển động của dây dẫn còn chiều từ cổ tay tới ngón tay chỉ chiều sức điện động.

Công thức máy phát điện 1 chiều:

Trong đó:

• U: Điện áp đầu cực máy
• Eư: Điện trở của dây quấn phần ứng
• R.Iư: Điện áp rơi phía trong dây quấn phần ứng

Xem thêm: Máy phát điện xoay chiều 3 pha là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Phân loại máy phát điện 1 chiều

Máy phát điện 1 chiều có nhiều kiểu dáng, mẫu mã và công suất khác nhau nhưng chủ yếu có 2 cách phân loại là:

Phân loại theo chức năng

• Máy phát điện một chiều: Chuyển đổi cơ năng thành điện năng.
• Động cơ điện một chiều: Chuyển đổi điện năng thành cơ năng.

Phân loại theo cấu tạo

• Kích từ độc lập: Cuộn dây kích từ và phần ứng có nguồn cấp riêng (bình ắc quy hoặc mạch điện 1 chiều khác), không liên hệ với phần ứng của máy. Khi sử dụng, người dùng có thể chủ động điều chỉnh kích từ cho máy.
• Kích từ song song (tự kích từ): Thường dùng cho tải ít biến động như tải thang máy, quạt gió, máy dệt... Cuộn dây kích từ của loại máy này được đấu song song với phần ứng. Khi roto bắt đầu quay, từ dư sẽ sinh ra dòng điện kích từ trong cuộn dây và làm tăng từ thông. Suất điện động tăng khiến dòng điện kích từ tăng theo và sinh ra từ trường. Quá trình này sẽ diễn ra liên tục cho đến khi đạt điện áp mong muốn.
• Kích từ nối tiếp: Là loại máy có cuộn dây kích từ được nối nối tiếp với phần ứng qua chổi than và cổ góp điện. Dòng điện đi qua cuộn dây sẽ bằng dòng điện phần ứng nên số vòng quấn cuộn dây kích từ phải ít và quấn bằng dây lớn.
• Kích từ hỗn hợp: Loại máy phát điên 1 chiều này là sự kết hợp đặc biệt giữa máy phát điện 1 chiều kích từ song song và nối tiếp. Phần cảm của dòng máy này có 2 cuộn dây: Cuộn kích từ song song quấn bằng dây nhỏ, nhiều vòng và nối song song với phần ứng. Cuộn kích từ nối tiếp quấn bằng dây to, ít vòng, đấu nối tiếp với phần ứng. Những máy công suất lớn sẽ có thêm cuộn dây bù cũng đấu nối tiếp với phần ứng.

Xem thêm: Có những loại máy phát điện nào? Các loại máy phát điện phổ biến nhất hiện nay

Ưu - nhược điểm của máy phát điện 1 chiều

Ưu điểm

Ưu điểm lớn nhất của máy phát điện 1 chiều đó là được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sử dụng làm động cơ điện, sạc các thiết bị điện… Ngoài ra, máy phát điện 1 chiều còn được đánh giá là có kết cấu mạch điều khiển đơn giản, dễ dàng điều chỉnh tốc độ và khả năng tải. Trong khi máy phát phát điện xoay chiều cần trang bị thêm bộ biến tần Inverter làm tăng chi phí thì động cơ điện 1 chiều tiết kiệm chi phí tốt hơn mà vẫn đem lại mức độ chính xác, cấu trúc mạch với độ ổn định cao hơn.

Nhược điểm

Tuy có nhiều ưu điểm nhưng máy phát điện 1 chiều cũng có nhược điểm đó là khả năng vận hành kém và không đảm bảo độ an toàn trong môi trường rung chấn, dễ cháy nổ.

Xem thêm: Máy phát điện phòng nổ là gì và lưu ý sử dụng an toàn

Ứng dụng của máy phát điện 1 chiều

Hiện nay, máy phát điện 1 chiều được ứng dụng khá rộng rãi trong sinh hoạt và sản xuất, ví dụ như:

• Được ưa chuộng sử dụng với các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay với phạm vi lớn.
• Được sử dụng cho các doanh nghiệp cũng như cơ sở sản xuất kinh doanh nhằm khắc phục được tình trạng mất điện đột ngột, giúp công việc không bị gián đoạn.
• Sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày, cung cấp điện cho các hộ gia đình.
• Sử dụng trong các phương tiện giao thông hoặc làm máy phát điện trong công nghệ hàn (máy phát điện 1 chiều 12V sử dụng trong hệ thống làm việc xe ô tô).
• Làm động cơ điện khi có những yêu cầu công nghệ đặc biệt.
• Điều khiển tốc độ quay liên tục cho các thiết bị như máy cán thép, đầu máy điện, thang máy, máy dệt, quạt gió...

Xem thêm: Nên mua máy phát điện gia đình loại nào tốt?

Trên đây là những thông tin mà chúng tôi muốn chia sẻ về cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý máy phát điện 1 chiều cũng như những ứng dụng của thiết bị này trong cuộc sống. Nếu bạn muốn tham khảo thêm nhiều thông tin khác về các loại máy phát điện, hãy truy cập ngay META.vn nhé! hẹn gặp lại bạn trong các bài viết sau!

Nếu có nhu cầu mua sắm máy phát điện chính hãng đảm bảo chất lượng với mức giá cực tốt bạn hãy truy cập website siêu thị điện máy META.vn để đặt hàng online hoặc gọi tới hotline dưới đây để được hỗ trợ nhanh nhất. META cam kết Hàng chính hãng, Uy tín lâu năm, Dịch vụ Giao hàng & Bảo hành trên toàn quốc.

Tại Hà Nội:

56 Duy Tân, Dịch Vọng Hậu, Cầu Giấy

Điện thoại: 024.3568.6969

Tại TP. HCM:

716-718 Điện Biên Phủ, Phường 10, Quận 10

Điện thoại: 028.3833.6666

META.vn - Mua Hàng Chính Hãng Online, Giá Tốt!