Máy phát điện 1 chiều là thiết bị cực hữu ích và dần trở nên quan trọng trong đời sống sinh hoạt và sản xuất. Thế nhưng không phải ai cũng hiểu biết rõ về dòng máy này và đôi khi không phân biệt được với máy phát điện xoay chiều. Vậy loại máy này có cấu tạo nguyên lý hoạt động ra sao? Ưu nhược điểm của chúng là gì vào có bao nhiêu loại? Tất tần tật những câu hỏi về máy phát điện 1 chiều sẽ được Vinafarm giải đáp chi tiết qua bài viết dưới đây.
Nội dung bài viết
1. Giới thiệu máy phát điện một chiều
1.1 Máy phát điện một chiều kích từ độc lập
1.2 Máy phát điện một chiều kích từ song song [tự kích từ]
1.3 Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp
1.4 Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp
2. Cấu tạo máy phát điện 1 chiều
3. Nguyên lý làm việc của máy phát điện 1 chiều
4. Ưu nhược điểm máy phát điện 1 chiều
5. So sánh máy phát điện 1 chiều và xoay chiều
1. Giới thiệu máy phát điện một chiều
- Máy phát điện một chiều là thiết bị tạo ra dòng điện một chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ bằng cách biến đổi cơ năng thành điện năng. Đặc biệt loại máy này có tính chất thuận nghịch. Vừa có thể phát điện vừa có thể sử dụng như một động cơ. Thế nên ngoài các ứng dụng phát điện trong giao thông vận tải, công nghiệp chính xác, hàn,.. thì máy phát điện 1 chiều có thể sử dụng như 1 động cơ bơm nước.
Bạn đang xem: Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều
- Hiện nay người ta phân loại máy phát điện 1 chiều thành 4 loại chính dựa vào phương pháp kích từ cho máy.
1.1 Máy kích từ độc lập
Cuộn dây kích từ không nối chung vào phần ứng của máy mà lấy từ nguồn điện một chiều bên ngoài. Do đó chủ động được dòng kích từ để động cơ làm việc theo quy trình đã được chuẩn bị từ trước.
1.2 Máy kích từ song song [ tự kích từ ]
Động cơ điện kích từ song song thì cuộn dây kích từ phải được nối song song với phần ứng sao cho nhận được điện áp định mức khi máy khởi động. Khi đó Mômen động cơ tăng tuyến tính với dòng điện, còn tốc độ gần như không đổi theo phụ tải.
1.3 Máy kích từ nối tiếp
Cuộn dây kích từ được nối với dây quấn phần ứng qua chổi than và cổ góp điện. Dòng điện qua cuộn dây kích từ bằng dòng điện phần ứng nên số vòng quấn cuộn dây kích từ phải ít và quấn bằng dây lớn. Do đó khi dòng điện phụ tải thay đổi dẫn đến tốc độ động cơ cũng thay đổi : Tải nặng thì tốc độ giảm và ngược lại.
1.4 Máy kích từ hỗn hợp
Là sự kết hợp đặc biệt giữa máy phát điện 1 chiều kích từ song song và nối tiếp. Dòng máy này có phần cảm với 2 cuộn dây
- Cuộn dây kích từ song song quấn bằng dây nhỏ, nhiều vòng, nối song song với phần ứng.
- Cuộn dây kích từ nối tiếp quấn bằng dây to, ít vòng, đấu nối tiếp với phần ứng. Những dòng máy phát điện một chiều lớn có thêm cuộn dây bù cũng đấu nối tiếp với phần ứng.
2. Cấu tạo máy phát điện 1 chiều
Máy phát điện 1 chiều có cấu tạo khá phức tạp vì cả phần tĩnh [stato] và phần động [roto] đều có dây quấn và liên hệ với nhau qua chổi than và cổ góp điện. Do đó máy phát điện 1 chiều khó sử dụng, bảo dưỡng, khó sửa chữa.
2.1 Stato - phần tĩnh
Hay còn được gọi là phần cảm gồm lõi thép đúc bằng thép đóng vai trò vừa là mạch từ vừa là vỏ máy. Gắn với stato là các cực từ chính có dây quấn kích từ.
2.2 Roto - phần động
Roto máy phát điện 1 chiều được gọi là phần ứng bao gồm lõi thép, dây quấn phần ứng, cổ góp và chổi than.
2.3 Cổ góp và chổi than
Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ và được gắn ở đầu trục roto. Các đầu dây của phần từ dây quấn roto nói với phiến góp. Chổi than làm bằng than graphit, các chổi than được tỳ chặt lên cổ góp nhờ lò xo.
3. Nguyên lý làm việc máy phát điện 1 chiều
Khi động cơ sơ cấp quay phản ứng, các thanh dẫn của dây quấn của chúng sẽ cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động. Chiều sức điện động được xác định bằng quy tắc bàn tay phải.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của hai thanh dẫn phần từ và hai phiến góp thay đổi cho nhau. Sức điện động trong thanh dẫn đổi chiều chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi.
Trong khi đó cổ góp và chổi than đóng vai trò bộ chỉnh lưu dòng điện
4. Ưu nhược điểm máy phát điện 1 chiều
Ưu điểm:
+ Ứng dụng đa dạng, có thể làm việc trong nhiều hoàn cảnh, điều kiện môi trường khác nhau.
+ Dễ dàng điều chỉnh tốc độ và khả năng tải.
+ Có thể điều chỉnh rộng và chính xác, cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản và có chất lượng cao mà không cần các thiết bị biến đổi đi kèm do đó sẽ tiết kiệm được chi phí mua thiết bị.
Nhược điểm
+ Trong cấu tạo của động cơ điện một chiều có hệ thống cổ góp – chổi than nên vận hành kém và không đảm bảo an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ.
5. So sánh máy phát điện 1 chiều và xoay chiều
Máy phát điện một chiều và xoay chiều là hai thiết bị được sử dụng phổ biến hiện nay. Chúng đều có điểm chung và những điểm riêng để đáp ứng nhu cầu công việc khác nhau.
5.1 Điểm giống nhau
- Cả 2 đều ứng dụng nguyên lý cảm ứng điện từ biến đổi cơ năng thành điện năng. Nguồn cơ năng trong thiết bị khá đa dạng từ sơ cấp đến các loại cơ năng đặc biệt như tua bin nước, tua bin hơi,.. Trong đó phổ biến nhất là động cơ đốt trong.
- Trong công nghiệp thì cả 2 máy đóng vai trò giúp các doanh nghiệp giải quyết bài toán về khó khăn về điện năng. Nhất là trong tình hình nhu cầu sử dụng điện năng tăng cao dẫn đến nguồn điện không ổn định, đôi khi bị cắt điện làm gián đoạn quá trình sản xuất.
5.2 Điểm khác nhau
Máy phát điện một chiều và xoay chiều khác nhau ở bộ phận đưa dòng điện ra mạch ngoài, cụ thể:
- Máy phát điện 1 chiều sử dụng 2 vành khuyên để làm nhiệm vụ đảo chiều dòng điện khi mà khung dây quay trong từ trường để đảm bảo dòng điện tạo ra khi đưa ra ngoài luôn là một chiều nhất định.
- Máy phát điện xoay chiều không cần vành khuyên làm nhiệm vụ đảo chiều mà chỉ cần vành tiếp điện để đưa điện ra ngoài mà thôi. Thường thì dòng điện xoay chiều sẽ được sử dụng cung cấp năng lượng hoạt động cho các thiết bị công nghiệp như máy hút bị nhà xưởng, máy rửa xe gia đình,..
Xem thêm: Hô Hấp Sáng Là Gì - Quan Sát Sơ Đồ Hô Hấp Sáng [Hình 11
5.3 Khi nào sử dụng máy phát điện 1 chiều
Máy phát điện một chiều rất được ưa chuộng sử dụng sử dụng các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay ở phạm vi lớn. Hơn thế nữa loại máy này còn có thể sử dụng trong nhiều không gian khác nhau và có thể sử dụng trong nhiều điều kiện môi trường thời tiết.
Máy phát điện là một thiết bị sử dụng từ trường xoay chiều để tạo ra điện. Trong khi các mô hình quy mô đầy đủ có thể phức tạp và tốn kém thì bạn có thể tạo một máy phát điện đơn giản, dễ dàng. Bài viết dưới đây sẽ hướng dẫn bạn cách chế tạo máy phát điện mini cực đơn giản.
A. Nguyên liệu chế tạo máy phát điện mini
Để tạo ra một chiếc máy phát điện mini đơn giản bạn cần phải chuẩn bị những nguyên liệu sau:
- Nam châm điện: chuẩn bị một dây đồng cách điện mỏng dài 6m, tiết diện 0,255mm.
- Nam châm gốm: hai hoặc bốn thỏi nam châm gốm, rộng không quá 4cm, dày 1cm.
- Bóng đèn nhỏ
- Đinh sắt: mỏng, phải dài ít nhất 8cm.
- Dụng cụ tuốt dây
- Kéo
- Băng dính cách điện
- Bút chì
- Bìa các tông
- Thước kẻ
Nguyên liệu chế tạo máy phát điện mini
Đây đều là những nguyên liệu đơn giản và dễ tìm, dễ mua.
Xem thêm: Máy phát điện năng lượng mặt trời cho gia đình
B. Cách chế tạo máy phát điện mini bằng nam châm
Tất cả những gì bạn cần làm là tạo một khung để giữ dây, nam châm và quấn dây rồi kết nối nó với thiết bị điện.
1. Xây dựng khung dây
Đây là công đoạn đầu tiên của quá trình chế tạo máy phát điện mini. Phần xây dựng khung dây sẽ gồm 4 bước.
Bìa cứng sẽ đóng vai trò là khung hỗ trợ. Dùng thước đo và cắt dải bìa cứng thành hình chữ nhật có chiều dài 8cm, chiều rộng 30,4cm. Phần đơn này sau đó sẽ được gấp lại để tạo khung.
Dùng thước đo dọc theo chiều dài tấm bìa. Đánh dấu tấm bìa thành 4 điểm theo chiều rộng. ĐIểm đầu tiên ở vị trí 8cm; điểm thứ hai vị trí 11,5cm; điểm thứ ba vị trí 19,5cm và điểm cuối cùng là 22,7cm.
Việc đánh dấu phân chia này sẽ tạo ra những phân đoạn 8cm; 3,5cm; 8cm; 3,2cm; 7,7cm. Giữ nguyên và đừng cắt rời những đoạn này.
Việc đánh dấu này có thể linh động miễn sao nam châm có thể di chuyển tự do bên trong hộp.
Cách chế tạo máy phát điện mini
Tiến hành gấp các tông dọc theo từng dấu đã điểm tạo thành khung hình chữ nhật. Khung này sẽ chứa các thành phần của động cơ điện.
- Bước 4: Tạo trục kim loại qua khung đỡ
Xuyên một chiếc đinh qua tâm giữa của khung bìa vừa tạo. Hãy chắc chắn rằng bạn xuyên đinh qua cả ba miếng bìa cứng vừa gấp vào giữa. Bây giờ bạn có thể lắp một trục kim loại hoặc sử dụng luôn chiếc đinh này là trục động cơ điện.
2. Tạo mạch
Đây là bước quan trọng trong toàn bộ cách chế tạo máy phát điện mini.
Quấn dây điện từ quanh khung dây hình chữ nhật khoảng 100 lần mỗi bên [tổng cộng 200 lần]. Đảm bảo rằng quấn quanh các mặt đóng của hộp chứ không phải mặt mở.
Lưu ý: không nên quấn quá chặt vì có thể làm cho bìa cứng bị xô lệch.
- Bước 2: Kết nối dây với thiết bị điện tử
Gắn 2 đầu sợi dây với đèn LED hoặc nối các dây dẫn thử nghiệm với vôn kế/đồng hồ vạn năng. Hãy nhớ rằng, điện áp tạo ra từ máy phát điện mini tự chế này rất nhỏ nên các thiết bị lớn hơn sẽ không được cấp nguồn.
Thành quả sau bước thứ 2
3. Đặt nam châm
- Bước 1: Ghép các nam châm vào trục
Với cách chế tạo máy phát điện mini này ta sử dụng keo nóng chảy có độ bền cao để dán bốn nam châm gốm vào trục. Dán chúng sao cho hai nam châm quay mặt về phía cuộn dây hướng bắc, hai nam châm còn lại quay về hướng nam. Chỉ dán nam châm vào trục sau khi trục đã được lắp vào khung. Để keo khô vài phút.
- Bước 2: Xoay trục bằng các ngón tay
Chắc chắn rằng các đầu của nam châm có chạm vào bên trong khung hay không. Các nam châm phải quay tự do nhưng chúng càng gần các thành của khung càng tốt. Vì chúng làm tăng hoạt động “kích thích” của từ trường mà nam châm tạo ra.
- Bước 3: Quay trục càng nhanh càng tốt
Dùng các đầu ngón tay của mình làm trục quay. Lúc này bạn sẽ nhận được một hiệu điện thế đủ để thắp sáng bóng đèn 1,5V.
Có thể cải thiện sản lượng điện bằng cách kết nối với quạt điện để quay bánh xe.
Thành phẩm máy phát điện mini
Trên đây là toàn bộ hướng dẫn cách chế tạo máy phát điện mini. Bạn đọc có thể tự chế máy phát điện mini bằng nhiều nguyên liệu khác nam châm chiện như: nước, gió, mặt trời. Chúc các bạn thành công.
Nguồn tham khảo: //amasci.com/coilgen/generator_1.html