Bộ kích từ trong máy phát điện là gì?

Bộ kích từ trong máy phát điện là một hệ thống điện – điện tử. Có nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều (DC) cho cuộn dây rotor của máy phát điện xoay chiều. Dòng điện này gọi là dòng kích từ, và chính nó tạo ra từ trường quay trong rotor. Đây là yếu tố cốt lõi giúp máy phát sinh ra điện năng trong cuộn dây stator.

Trong máy phát điện, để tạo ra dòng điện xoay chiều (AC), cần có một từ trường quay mạnh và ổn định.  Từ trường này được sinh ra khi rotor (phần quay) được cấp một dòng điện DC nhất định. Bộ kích từ chính là nguồn cung cấp và điều khiển dòng điện DC đó.

Khi máy phát bắt đầu hoạt động, bộ kích từ sẽ tạo dòng kích từ ban đầu cho rotor. Khi máy vận hành, bộ kích từ liên tục điều chỉnh cường độ dòng điện kích từ. Để đảm bảo điện áp đầu ra ổn định bất kể tải tiêu thụ tăng hay giảm. Nhờ đó, máy phát luôn duy trì hiệu suất cao, điện áp ổn định và an toàn cho các thiết bị sử dụng điện.

Cấu tạo của bộ kích từ trong máy phát điện

Nguồn cung cấp kích từ

Nguồn cung cấp là bộ phận cung cấp năng lượng đầu vào cho hệ thống kích từ. Có thể lấy điện từ nguồn DC riêng biệt hoặc nguồn AC từ máy phát phụ hoặc từ cuộn phụ của máy phát chính. Nhiệm vụ của nguồn cung câp là tạo điện áp kích ban đầu cho bộ chỉnh lưu để cung cấp dòng kích từ đến cuộn rotor. Ở máy phát không chổi than, nguồn này thường là điện áp AC từ máy phát phụ gắn cùng trục với rotor chính.

Bộ chỉnh lưu

Có chức năng biến đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ nguồn kích sang dòng điện một chiều (DC). Để cung cấp nguồn điện cho rotor. Cấu tạo gồm các điốt bán dẫn, SCR hoặc IGBT. Bộ chỉnh lưu quay giúp loại bỏ hoàn toàn chổi than, giảm hao mòn cơ khí và tăng tuổi thọ hệ thống.

Có hai loại bộ chỉnh lưu chính:

• Chỉnh lưu tĩnh: gắn cố định, dùng trong hệ có chổi than.
• Chỉnh lưu quay : quay cùng trục rotor, dùng trong hệ không chổi than.

Bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR )

Bộ điều chỉnh điện áp tự động AVR là trái tim điều khiển của bộ kích từ. AVR hoạt động bằng mạch điện tử. Thường có cảm biến điện áp và mạch phản hồi giúp đáp ứng nhanh với thay đổi tải. Tự động tăng hoặc giảm dòng kích từ để giữ điện áp đầu ra luôn ổn định. Nhờ AVR, máy phát có thể duy trì điện áp ổn định ±1% ngay cả khi tải biến động mạnh.

Nhiệm vụ của bộ điều chỉnh điện áp:

• Theo dõi điện áp đầu ra của máy phát.
• So sánh với điện áp danh định đã cài đặt.

Cuộn dây kích từ

Cuộn dây kích từ là cuộn dây chính trên rotor của máy phát. Khi được cấp dòng điện DC từ bộ chỉnh lưu, cuộn dây này tạo ra từ trường quay mạnh và ổn định. Từ trường này quét qua cuộn dây stato tạo ra cảm ứng điện áp xoay chiều (AC) đầu ra.  Cường độ dòng điện kích từ tỉ lệ thuận với độ mạnh của từ trường. Có ảnh hưởng trực tiếp đến điện áp phát ra.

Máy phát phụ đối với máy phát không chổi than

Máy phát phụ là một máy phát điện xoay chiều nhỏ, được gắn đồng trục với rotor chính. Nhiệm vụ của máy phát phụ là  tạo nguồn điện AC ba pha. Sau đó được chỉnh lưu thành DC để cấp cho cuộn rotor chính. Nhờ cơ chế này, hệ thống không cần chổi than mà vẫn cấp được dòng kích từ cho rotor.

Cấu tạo gồm:

Stato (phần cảm): sinh ra dòng AC.

Rotor (phần ứng): được nối trực tiếp với bộ chỉnh lưu quay.

Hệ thống bảo vệ và điều khiển

Hệ thống bảo vệ và điều khiển gồm các mạch điện tử giám sát và bảo vệ hoạt động của bộ kích từ:

• Bảo vệ mất kích từ (Loss of Excitation).
• Bảo vệ quá dòng, quá áp kích từ.
• Tự động ngắt khi phát hiện sự cố.

Ngoài ra, có thể tích hợp thêm cảm biến dòng, điện áp, nhiệt độ để nâng cao độ an toàn. Hệ thống này giúp ngăn chặn hư hỏng rotor, cuộn dây hoặc AVR khi có sự cố bất thường.

Bảng điều khiển và giám sát

Bảng điều khiển là giao diện điều khiển trung tâm của bộ kích từ. Cho phép theo dõi thông số kích từ như điện áp, dòng điện, tần số. Thực hiện hiệu chỉnh điện áp bằng tay hoặc tự động. Đồng thời hiển thị cảnh báo khi xảy ra lỗi. Một số hệ thống có tích hợp màn hình LCD, kết nối truyền thôn để giám sát từ xa.

Các thành phần phụ trợ khác

Cầu chì, contactor, điện trở xả, tụ lọc nhiễu, mạch phản hồi điện áp… Giúp bộ kích từ hoạt động ổn định, giảm nhiễu và nâng cao tuổi thọ linh kiện.

Nguyên lí hoạt động của bộ kích từ trong máy phát điện

Nguyên tắc cơ bản

Bộ kích từ tạo ra dòng điện một chiều (dòng kích từ) cung cấp cho cuộn dây rotor. Khi rotor quay (do động cơ kéo), từ trường do dòng kích từ sinh ra sẽ quét qua các cuộn dây stator. Sau đó xảy ra hiện tượng cảm ứng và tạo ra điện áp xoay chiều đầu ra.

Quá trình hoạt động chi tiết

Bước 1: Tạo dòng điện kích từ ban đầu

Khi khởi động, bộ kích từ trong máy phát phụ hoặc mạch chỉnh lưu sẽ tạo ra dòng điện DC ban đầu. Dòng này đi vào cuộn dây rotor để hình thành từ trường quay. Trong hệ thống kích từ hiện đại, dòng này được điều khiển tự động bởi bộ điều chỉnh điện áp AVR.

Bước 2: Cảm ứng điện áp trên stator

Khi rotor quay trong stator, từ thông biến thiên sẽ cảm ứng dòng điện xoay chiều trong các cuộn dây stator. Điện áp xoay chiều này chính là điện năng đầu ra của máy phát điện.

Bước 3: Ổn định điện áp đầu ra

Khi tải thay đổi (tăng hoặc giảm), điện áp đầu ra cũng có xu hướng dao động. Lúc này, AVR sẽ tự động điều chỉnh dòng kích từ:

• Nếu điện áp giảm → AVR tăng dòng kích từ → tăng từ trường → tăng điện áp đầu ra.
• Nếu điện áp tăng → AVR giảm dòng kích từ → giảm từ trường → điện áp ổn định lại.

Quá trình này diễn ra liên tục và rất nhanh, giúp điện áp đầu ra luôn ổn định ở mức định mức.

Bước 4: Duy trì hoạt động ổn định

Trong suốt quá trình máy phát hoạt động, bộ kích từ và AVR liên tục giám sát và điều chỉnh dòng kích từ. Nhằm đảm bảo từ trường ổn định, điện áp đầu ra ổn định, hiệu suất phát điện cao.

Công ty TNHH Thiết bị công nghệ Bình Minh

Công ty TNHH Thiết bị Công nghệ Bình Minh (Bình Minh Group) là đơn vị nhập khẩu và phân phối chính thức máy phát điện Mitsubishi tại Việt Nam. Với gần 20 năm kinh nghiệm, chúng tôi được các đại lý, tập đoàn và người tiêu dùng đánh giá cao về chất lượng sản phẩm và dịch vụ.

Chúng tôi cam kết:

• Thứ nhất : cam kết máy phát điện chính hãng 100% nhập khẩu. Cung cấp đầy đủ các hoá đơn chứng từ, giấy tờ nhập khẩu CO, CQ.…
• Thứ 2 : sản phẩm được bảo hành theo hãng. Chúng tôi cam kết cung cấp đầy đủ các vật tư, phụ tùng chính hãng.
• Thứ 3 : máy phát điện được chào bán với giá cả cạnh tranh và tốt nhất hiện nay.
• Thứ 4 : Công ty có đội ngũ kỹ thuật tay nghề cao, giàu kinh nghiệm. Được đào tạo và cấp giấy phép trực tiếp từ hãng. Sẵn sàng hỗ trợ khách hàng khi máy móc cần bảo trì, bảo dưỡng 24/7.
• Thứ 5 : Khách hàng sẽ được khảo sát, tư vấn miễn phí, vận chuyển và lắp đặt tận nơi yêu cầu.

Để biết chi tiết cũng như báo giá sản phẩm cụ thể xin vui lòng liên hệ hotline để được tư vấn.

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:

Công ty TNHH thiết bị công nghệ Bình Minh – Nhà phân phối máy phát điện Mitsubishi chính hãng tại Việt Nam

Địa chỉ: Số 31 ngõ 92 Nguyễn Khánh Toàn, Phường Quan Hoa, Quận Cầu Giấy TP.Hà Nội

Hotline: 0964.160.888

Email: contact@gensetpower.vn