Tụ điện trong máy phát điện là gì?

Tụ điện trong máy phát điện là một linh kiện điện tử thụ động. Có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng điện trường và phóng năng lượng đó trở lại mạch điện khi cần thiết. Giúp duy trì sự ổn định của điện áp và dòng điện trong quá trình máy phát hoạt động.

Chức năng của tụ điện trong máy phát điện

Tạo từ trường ban đầu cho máy phát điện

Trong quá trình khởi động, máy phát điện chưa có từ trường dư nên không thể tự tạo ra điện áp ngay lập tức. Lúc này, tụ điện sẽ tích trữ và phóng điện vào cuộn dây phụ hay còn gọi là cuộn kích từ. Tạo ra một từ trường ban đầu. Nhờ từ trường này, dòng điện cảm ứng được sinh ra trong cuộn dây chính, giúp máy bắt đầu phát điện. Nếu tụ điện bị hỏng hoặc mất điện dung, máy phát điện sẽ không thể tự kích điện, dẫn đến không có điện áp đầu ra.

Cân bằng pha và ổn định điện áp đầu ra

Ở máy phát điện xoay chiều 1 pha, có hai cuộn dây chính và phụ quấn lệch nhau một góc 90 độ điện. Tụ điện được nối nối tiếp với cuộn phụ, có tác dụng tạo ra sự lệch pha giữa hai dòng điện trong hai cuộn dây. Nhờ vậy, điện áp tổng hợp ở đầu ra được cân bằng và ổn định hơn. Hạn chế hiện tượng dao động hoặc sụt áp khi tải thay đổi. Nếu tụ điện yếu hoặc sai giá trị, điện áp đầu ra sẽ thấp. Đèn chiếu sáng yếu hoặc thiết bị hoạt động không ổn định.

Cải thiện hệ số công suất

Trong mạch điện xoay chiều, dòng điện thường lệch pha so với điện áp. Tạo nên công suất phản kháng không có ích. Tụ điện có khả năng bù công suất phản kháng, giúp giảm góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Khi hệ số công suất (cosφ) tăng, máy phát điện làm việc hiệu quả hơn. Giảm tổn hao năng lượng và tiết kiệm nhiên liệu. Điều này đặc biệt quan trọng khi máy phát phải cung cấp điện cho các tải cảm ứng như mô-tơ, máy bơm hay máy nén.

Giảm nhiễu điện và bảo vệ mạch

Trong quá trình hoạt động, máy phát điện có thể tạo ra xung điện áp cao. Làm dao động điện hoặc nhiễu tần số cao. Tụ điện hoạt động như một bộ lọc giúp hấp thụ và triệt tiêu các xung điện không mong muốn. Góp phần  giữ cho nguồn điện êm và ổn định hơn. Ngoài ra, tụ điện còn bảo vệ các linh kiện khác trong mạch khỏi hiện tượng đột biến điện áp. Giúp  kéo dài tuổi thọ cho hệ thống phát điện.

Hỗ trợ khởi động động cơ

Với các máy phát điện chạy xăng nhỏ loại 1 pha, tụ điện không chỉ phục vụ mạch phát mà còn tham gia mạch khởi động của động cơ. Khi người dùng giật nổ, tụ điện sẽ phóng điện tức thời. Giúp tăng mô-men khởi động cho cuộn dây khởi động trong động cơ. Nhờ vậy, động cơ khởi động nhanh hơn, dễ nổ hơn và hoạt động ổn định trong giai đoạn đầu. Nếu tụ yếu, người dùng sẽ thấy máy phát điện có hiện tượng khó nổ. Khiến máy cần phải giật nhiều lần hoặc động cơ rung mạnh khi khởi động.

 

Tham khảo bài viết khác về tụ điện : Tìm hiểu chi tiết về đặc điểm, cấu tạo tụ điện trong máy phát điện

Các thành phần cấu tạo nên tụ điện trong máy phát điện

Tụ điện trong máy phát điện là linh kiện điện tử thụ động. Có nhiệm vụ tích và phóng điện năng để hỗ trợ quá trình phát điện và ổn định điện áp.

Bản cực

Bản cực là hai tấm kim loại dẫn điện được đặt song song với nhau. Bản cực  thường làm bằng nhôm, kẽm hoặc đồng. Hai bản cực này có chức năng tích điện và phóng điện. Mỗi bản mang một điện tích trái dấu : một dương, một âm. Trong tụ điện máy phát, bản cực thường được cuộn tròn lại thành hình trụ để tiết kiệm không gian và tăng diện tích bề mặt, giúp tăng khả năng tích điện.

Đặc điểm : Bản cực dày, dẫn điện tốt và chịu được nhiệt và áp suất cao. Bề mặt được xử lý nhẵn để hạn chế phóng điện qua môi trường.

Chất điện môi

Chất điện môi là lớp vật liệu cách điện mỏng được đặt giữa hai bản cực. Chất điện môi ngăn không cho dòng điện chạy trực tiếp giữa hai bản cực. Nhưng cho phép tích tụ điện tích hai bên. Chất điện môi càng tốt, điện dung của tụ càng lớn và khả năng làm việc càng bền.

Tùy loại tụ điện mà chất điện môi khác nhau:

• Giấy tẩm dầu: dùng cho tụ công suất lớn, chịu nhiệt tốt.
• Nhựa polyester hoặc polypropylene: phổ biến trong tụ điện máy phát điện vì bền và chịu ẩm tốt.
• Ceramic hoặc mica: dùng cho tụ nhỏ, điện dung thấp, độ ổn định cao.

Vỏ bảo vệ

Vỏ bảo vệ là lớp vỏ ngoài của tụ điện, thường được làm bằng nhôm . Cũng có thể được làm bằng nhựa chịu nhiệt hoặc epoxy cho tụ nhỏ, chống ẩm tốt.

Chức năng chính: Bảo vệ phần lõi tụ khỏi độ ẩm, bụi bẩn và tác động cơ học. Giúp cách điện và chống rò điện. Giúp tản nhiệt, duy trì độ ổn định của điện dung trong quá trình làm việc. Một số tụ có lớp phủ epoxy hoặc keo cách điện để tăng khả năng chống ẩm và chịu nhiệt cao.

Cực nối

Là hai đầu dây hoặc cọc nối ra ngoài của tụ điện, dùng để kết nối tụ vào mạch điện của máy phát. Cực nối thường làm bằng đồng hoặc nhôm mạ thiếc để tăng khả năng dẫn điện và chống oxy hóa. Cực nối được hàn hoặc ép chặt vào bản cực bên trong để đảm bảo tiếp xúc điện tốt, tránh tia lửa điện.

Trong tụ điện máy phát:

• Một cực được nối với cuộn phụ (cuộn kích từ).
• Cực còn lại nối về mạch chính hoặc mát của máy.

Nguyên lí hoạt động của tụ điện trong máy phát điện

Giai đoạn tích điện

Khi máy phát điện bắt đầu hoạt động, cuộn dây phụ (cuộn kích từ) được nối với tụ điện. Dòng điện xoay chiều trong cuộn dây tạo ra sự chênh lệch điện thế giữa hai bản cực của tụ. Tụ điện bắt đầu tích trữ năng lượng điện dưới dạng điện trường trong lớp chất điện môi nằm giữa hai bản cực.

Giai đoạn phóng điện (xả điện)

Khi điện áp xoay chiều thay đổi theo chu kỳ, cực tính của nguồn điện liên tục đảo chiều. Mỗi lần cực tính đảo, tụ điện sẽ phóng lượng điện tích đã tích trữ sang mạch. Sau đó tích lại điện tích ngược chiều. Quá trình nạp và xả này diễn ra liên tục theo tần số của dòng điện xoay chiều (50Hz hoặc 60Hz). Chính quá trình này giúp tạo ra sự lệch pha giữa dòng điện ở cuộn chính và cuộn phụ. Hình thành dòng điện tổng hợp có dạng hình sin ổn định –  đây là điện áp đầu ra mà ta sử dụng.

Tạo lệch pha giữa cuộn chính và cuộn phụ

Trong máy phát điện 1 pha, có hai cuộn dây là cuộn chính  và cuộn phụ – được nối tiếp với tụ điện. Nhờ đặc tính của tụ điện là cho dòng điện đi qua nhanh hơn khi tần số cao. Dòng điện qua cuộn phụ sẽ sớm pha hơn so với cuộn chính khoảng 90 độ điện. Sự lệch pha này giúp hai cuộn dây tạo ra hai từ trường vuông góc nhau, kết hợp lại tạo thành từ trường quay. Từ trường quay chính là nguồn gốc sinh ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây stato giúp  máy phát điện hoạt động.

Ổn định điện áp và giảm dao động

Khi tải thay đổi, điện áp đầu ra có thể bị dao động. Lúc này, tụ điện sẽ tự động hấp thụ bớt điện năng thừa. Hoặc phóng ra điện năng bổ sung, giúp điện áp ổn định và mượt hơn. Nhờ vậy, thiết bị điện sử dụng nguồn điện từ máy phát sẽ hoạt động ổn định. Từ đó máy sẽ  không bị nhấp nháy hay giảm công suất.

Hỗ trợ khởi động và cải thiện hệ số công suất

Ở các máy phát điện có động cơ xăng 1 pha, tụ điện còn giúp tạo mô-men xoắn khởi động mạnh hơn cho động cơ. Ngoài ra, tụ điện giúp cải thiện hệ số công suất (cosφ) của máy phát bằng cách bù công suất phản kháng. Tụ điện cũng là linh kiện giúp máy chạy êm hơn và tiết kiệm nhiên liệu.

Công ty TNHH Thiết bị Công nghệ Bình Minh

Bình Minh Group – Nhà phân phối máy phát điện Mitsubishi chính hãng tại Việt Nam. Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ Hotline 0964 160 888.

Email: contact@gensetpower.vn

Website: gensetpower.vn