nguyên lý và Cấu tạo động cơ điện một chiều

Máy phát điện là thiết bị hữu ích cung cấp điện trong lúc thiếu điện, ngăn chặn sự gián đoạn hoạt động hàng ngày hoặc gián đoạn hoạt động kinh doanh. Cấu tạo và hoạt động chung của máy phát điện sẽ được nêu ra trong bài.
I.Các thành phần chính của một máy phát điện

Các thành phần chính của một máy phát điện ( hình trên )
(1) Động cơ
(2) Đầu phát
(3) Hệ thống nhiên liệu
(4) Ổn áp
(5) Hệ thống làm mát và hệ thống xả (6)
(7) Bộ nạp ắc-quy
(8) Control Panel hay thiết bị điều khiển
(9) Kết cấu khung chính
II. Hoạt động các thành phần chính của máy phát điện
1. Động cơ
Động cơ là nguồn năng lượng cơ học đầu vào của máy phát điện. Kích thước của động cơ tỷ lệ thuận với sản lượng điện tối đa các máy phát điện có thể cung cấp. Có một số yếu tố cần phải ghi nhớ khi đánh giá động cơ máy phát điện. Nhà sản xuất động cơ cần tư vấn để có được thông số kỹ thuật hoạt động và lịch trình bảo trì.
Máy phát điện sử dụng nhiều loại nhiên liệu đầu vào khác nhau như: diesel, xăng, propan (ở dạng lỏng hoặc khí), và khí thiên nhiên. Động cơ nhỏ thường hoạt động bằng xăng trong khi động cơ lớn hơn chạy dầu diezen, propan lỏng, khí propane, hoặc khí tự nhiên. Một số máy phát cũng có thể hoạt động dựa trên một nguồn dữ liệu kép, nhiên liệu diesel và khí đốt.
2. Đầu phát
Nó là một phần của các máy phát điện, sản xuất điện từ nhiên liệu cơ học được cung cấp. Bao gồm một tập hợp các bộ phận tĩnh và các phần có thể di chuyển được. Các phần làm việc với nhau, tạo ra chuyển động tương đối giữa từ trường và điện, do đó tạo ra điện.
Stato / phần cảm: là thành phần không thể di chuyển. Nó gồm một tập hợp các dây dẫn điện quấn lại thành dạng cuộn trên một lõi sắt.
Roto / Phần ứng: là thành phần chuyển động tạo ra một từ trường quay, trong ba cách sau đây:
Cảm ứng: được biết đến như bộ dao điện không tiếp xúc trượt và thường được sử dụng trong các máy phát điện lớn.
Nam châm vĩnh cửu: phổ biến trong các máy phát điện nhỏ
Bộ kích thích: Kích thích bằng dòng điện 1 chiều nhỏ để thêm sinh lực cho Roto thông qua một tập hợp các vòng tiếp điện và chổi điện.
Roto tạo ra sự di chuyển từ xung quanh stato, từ đó tạo ra sự khác biệt điện áp giữa các cuộn dây của stato. Điều này tạo ra dòng cảm ứng bên trong máy phát điện.
Sau đây là những yếu tố bạn cần nhớ khi đánh giá khả năng phát điện của một máy phát điện:
Vỏ máy kim loại so với vỏ nhựa: thiết kế bằng kim loại đảm bảo độ bền của máy phát điện. Vỏ nhựa dễ bị biến dạng theo thời gian, và các bộ phận chuyển động phát điện có thể lộ ra bên ngoài. Điều này làm tăng sự hao mòn và quan trọng hơn, gây nguy hiểm cho người sử dụng.
Ổ bi so với ổ kim: ổ bi được ưa chuộng hơn và có tuổi thọ kéo dài hơn.
Không có chổi điện: phát điện mà không sử dụng chổi điện đòi hỏi bảo trì ít hơn và tạo ra năng lượng sạch hơn.
3. Hệ thống nhiên liệu
Bình nhiên liệu thường đủ năng lực để giữ cho máy phát điện hoạt động từ 6 đến 8 giờ trên mức trung bình. Đối với các máy phát điện nhỏ hay hiểu là máy phát điện gia đình, bồn chứa nhiên liệu là một phần đế trượt của máy phát điện hoặc được lắp trên khung máy phát điện. Đối với các máy phát điện thương mại, có thể cần xây dựng và cài đặt thêm một bình chứa nhiên liệu bên ngoài.
Các tính năng thông thường của hệ thống nhiên liệu bao gồm những điều sau đây:
Ống nối từ bồn chứa nhiên liệu đến động cơ: Dòng cung cấp hướng dẫn nhiên liệu vào và ra động cơ.
Ống thông gió bình nhiên liệu: Các bồn chứa nhiên liệu có một đường ống thông gió, để ngăn chặn sự gia tăng áp lực, hoặc chân không trong quá trình bơm và hệ thống thoát nước của bể chứa. Khi bạn nạp đầy bình nhiên liệu, đảm bảo sự tiếp xúc khô giữa vòi phun phụ, và bể nhiên liệu để ngăn ngừa tia lửa có thể gây hỏa hoạn.
Kết nối tràn từ bồn chứa nhiên liệu đến các đường ống cống: Đây là yêu cầu để khi bị tràn trong quá trình bơm, nhiên liệu không làm đổ chất lỏng lên máy phát điện.
Bơm nhiên liệu: nhiên liệu chuyển từ bể chứa chính (lưu trữ nhiên liệu, đặc biệt quan trọng đối với các tổ chức thương mại) vào bể chứa trong ngày. Các máy bơm nhiên liệu thông thường hoạt động bằng điện.
Bình lọc nhiên liệu, tách nước và vật lạ trong nhiên liệu lỏng, để bảo vệ các thành phần khác của máy phát điện khỏi sự ăn mòn và chất bẩn gây tắc nghẽn.
Kim phun: Phun chất lỏng nhiên liệu dưới dạng phun sương vào buồng đốt động cơ.
4. Ổn áp
Như tên của nó, đây là bộ phận quy định điện áp đầu ra của máy phát điện. Cơ chế được mô tả dưới đây đối với mỗi thành phần, đóng một vai trò nhất định trong chu kỳ điều chỉnh điện áp.
– Ổn áp: Chuyển đổi điện áp xoay chiều AC thành dòng điện 1 chiều DC. Điều chỉnh một phần nhỏ điện áp đầu ra thành điện áp xoay chều và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Điều chỉnh điện áp dòng điện 1 chiều DC tập hợp trong cuộn dây thứ cấp của stato, được gọi là cuộn dây kích thích.
– Cuộn dây kích thích: Chuyển đổi dòng điện 1 chiều DC thành dòng điện xoay chiều AC. Các cuộn dây kích thích có chức năng tương tự như các cuộn dây stato chính và tạo ra dòng điện xoay chiều nhỏ. Các cuộn dây kích thích được kết nối với các đơn vị được gọi là chỉnh lưu quay.
– Bộ chỉnh lưu quay: Chuyển đổi dòng điện 1 chiều thành dòng điện xoay chiều. Chỉnh lưu các dòng xoay chiều phát sinh bởi các cuộn dây kích thích, và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Dòng điện 1 chiều này cung cấp cho Roto / phần ứng tạo ra một trường điện từ, ngoài từ trường quay của roto.
– Roto / Phần ứng: Chuyển đổi dòng điện 1 chiều thành dòng xoay chiều. Roto sinh ra dòng điện xoay chiều lớn hơn xung quanh cuộn dây stato, các máy phát điện hiện nay sản xuất một điện thế xoay chiều AC lớn hơn ở đầu ra.
Chu kỳ này tiếp tục cho đến khi máy phát điện bắt đầu sản xuất điện áp đầu ra tương đương với khả năng điều hành đầy đủ của nó. Đầu ra của máy phát điện tăng, nó điều chỉnh điện áp sản xuất ra ít dòng điện 1 chiều hơn. Một khi máy phát điện đạt công suất hoạt động đầy đủ, điều chỉnh điện áp đạt đến một trạng thái thăng bằng, và tạo ra dòng 1 chiều đủ để duy trì sản lượng của máy phát điện ở mức độ hoạt động đầy đủ. Khi bạn thêm một tải, sản lượng điện áp sẽ bị thấp xuống một chút. Điều này nhắc nhở việc điều chỉnh điện áp và bắt đầu lại chu kỳ trên. Chu kỳ tiếp tục cho đến khi máy phát điện dốc đầu ra, để điều hành công suất đầy đủ của nó.
5. Hệ thống làm mát
Liên tục sử dụng hệ thống làm lạnh có thể làm nóng các thành phần khác nhau của máy phát điện. Máy phát điện cần thiết có một hệ thống làm mát, và thông gió thu hồi nhiệt sinh ra trong quá trình.
Nước chưa xử lý / nước sạch đôi khi được sử dụng như một chất làm mát cho máy phát điện. Hydrogen đôi khi được sử dụng như một chất làm mát, cho các cuộn dây stato máy phát điện lớn, vì nó rất hiệu quả trong hấp thụ nhiệt. Hydrogen loại bỏ nhiệt từ máy phát điện, và chuyển qua một bộ trao đổi nhiệt, vào một mạch làm mát thứ cấp, có chứa nước khoáng như một chất làm mát. Đây là lý do tại sao máy phát điện có kích thước rất lớn. Đối với tất cả các ứng dụng phổ biến khác, dân cư và công nghiệp, một tiêu chuẩn tản nhiệt và quạt được gắn trên các máy phát điện và các công trình như hệ thống làm mát chính.
Cần thiết để kiểm tra mức nước làm mát của máy phát điện trên cơ sở hàng ngày. Hệ thống làm mát và bơm nước thô cần được rửa sạch sau mỗi 600 giờ, và bộ trao đổi nhiệt nên được làm sạch sau mỗi 2.400 giờ máy phát điện hoạt động. Máy phát điện nên được đặt trong một khu vực mở, thông thoáng được cung cấp đủ không khí trong lành. Mỗi bên máy phát điện nên có một không gian tối thiểu là 3 feet để đảm bảo sự lưu thông không khí làm mát máy.
6. Hệ thống bôi trơn
Máy phát điện bao gồm bộ phận chuyển động bên trong động cơ của nó, nó cần được bôi trơn để đảm bảo hoạt động bền, và êm suốt một thời gian dài. Động cơ của máy phát điện được bôi trơn bằng dầu được lưu trữ trong một máy bơm. Bạn nên kiểm tra mức dầu bôi trơn mỗi 8 giờ máy phát hoạt động. Bạn cũng nên kiểm tra ngăn ngừa rò rỉ chất bôi trơn, và cần thay đổi dầu bôi trơn mỗi 500 giờ máy phát điện hoạt động.

7. Bộ sạc pin

Khởi động chức năng của một máy phát điện bằng pin. Các bộ sạc pin chịu trách nhiệm giữ cho pin máy phát điện luôn luôn đầy với một điện áp thả nổi chính xác. Nếu điện áp thả nổi rất thấp, pin sẽ nạp thiếu. Nếu điện áp thả nổi rất cao, nó sẽ rút ngắn tuổi thọ của pin. Sạc pin thường được làm bằng thép không gỉ để ngăn ngừa ăn mòn. Nó cũng hoàn toàn tự động và không yêu cầu bất kỳ điều chỉnh, hoặc bất kỳ thay đổi cài đặt. Điện áp 1 chiều ở đầu ra bộ sạc pin được giữ ở mức 2,33 Volts mỗi phân tử, đây là điện áp nổi chính xác cho pin axit chì. Bộ sạc pin có một sản lượng điện áp 1 chiều bị cô lập, không gây trở ngại cho hoạt động bình thường của máy phát điện.

8.  Bảng điều khiển

Là bề mặt điều khiển máy phát điện, có các hốc cắm điện và điều khiển. Các nhà sản xuất khác nhau, thiết kế đa dạng các tính năng cung cấp trong bảng điều khiển do họ sản xuất. Một số trong số đó được đề cập dưới đây.
·     Hệ thống khởi động và tắt điện – Bảng kiểm soát khởi động, bật máy phát điện tự động trong lúc mất điện, theo dõi các máy phát điện trong khi hoạt động, và tự động tắt máy khi không còn cần thiết.
·     Thiết bị đo – đồng hồ đo khác nhau cho thấy các thông số quan trọng như áp suất dầu, nhiệt độ của nước làm mát, điện thế pin, tốc độ quay động cơ, và thời hạn hoạt động. Liên tục đo lường và giám sát các thông số này cho phép tự động tắt máy phát điện khi bất kỳ trong số này vượt quá ngưỡng quy định.
·     Đồng hồ đo máy phát điện – bảng điều khiển cũng có đơn vị mét để đo sản lượng điện hiện tại, điện áp và tần số hoạt động.
·    Các chức năng khác như chuyển đổi tần số, và chuyển mạch điều khiển động cơ (chế độ hướng dẫn sử dụng, chế độ tự động).
9.  Khung sườn:
Tất cả các máy phát điện, di động hoặc văn phòng đều có một hỗ trợ cơ sở cấu trúc. Khung này cũng cho phép tạo ra sự nối đất an toàn.