Thế nào là máy phát điện kích từ hỗn hợp?

Máy phát điện kích từ hỗn hợp  là loại máy phát điện mà từ thông trong cực từ được tạo nên bởi cả dòng kích từ nối tiếp và dòng kích từ song song. Cấu tạo này giúp tận dụng ưu điểm của cả hai loại máy phát điện kích từ độc lập và kích từ nối tiếp.

Ưu điểm của máy phát điện kích từ hỗn hợp

Điện áp đầu ra ổn định

Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của máy phát điện kích từ hỗn hợp là khả năng duy trì điện áp ổn định khi tải thay đổi.

Khi tải tăng, dòng điện qua cuộn dây nối tiếp cũng tăng lên, từ thông tổng của máy phát điện tăng. Giúp bù lại hiện tượng sụt áp ở phần ứng. Nhờ đó, điện áp đầu ra không bị giảm mạnh như ở máy phát điện kích từ song song. Ngược lại, khi tải giảm, từ thông giảm tương ứng, điện áp đầu ra vẫn được duy trì trong giới hạn cho phép.

Điều này giúp máy cung cấp điện ổn định cho các thiết bị điện, đặc biệt là những thiết bị nhạy cảm với sự thay đổi điện áp như hệ thống chiếu sáng hoặc thiết bị điện tử.

Kết hợp được ưu điểm của hai loại máy phát điện khác

Máy phát điện kích từ hỗn hợp là sự kết hợp hoàn hảo giữa hai loại máy phát điện một chiều khác nhau:

Máy phát điện kích từ song song : có điện áp ổn định khi tải nhỏ, dễ khởi động.

Máy phát điện kích từ nối tiếp : có khả năng tăng điện áp khi tải tăng, nhưng điện áp không ổn định khi tải thay đổi.

Khi kết hợp hai loại cuộn dây kích từ này trong cùng một máy. Ta thu được ưu điểm của cả hai: điện áp vừa ổn định, vừa có khả năng tự điều chỉnh khi tải biến động. Nhờ đó, máy phát điện kích từ hỗn hợp hoạt động linh hoạt và hiệu quả hơn trong hầu hết các điều kiện làm việc.

Khả năng tự kích từ tốt

Máy phát điện kích từ hỗn hợp có khả năng tự tạo ra từ trường ban đầu. Nhờ cuộn kích từ song song được nối trực tiếp với phần ứng. Khi phần ứng bắt đầu quay, dòng điện nhỏ sinh ra trong cuộn dây này. Giúp tạo nên từ trường cần thiết để máy tự kích hoạt, không cần dùng nguồn điện bên ngoài. Điều này giúp máy dễ khởi động, tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình vận hành.

Độ tin cậy và hiệu suất làm việc cao

Nhờ cấu tạo hợp lý và khả năng tự điều chỉnh điện áp. Máy phát điện kích từ hỗn hợp làm việc ổn định và ít bị ảnh hưởng bởi biến động tải. Các chi tiết trong máy như phần cảm, phần ứng, cổ góp và chổi than đều được thiết kế chắc chắn, dễ bảo dưỡng và thay thế khi cần thiết.

Hiệu suất phát điện của máy cũng cao do hạn chế được tổn hao điện năng. Đảm bảo cung cấp điện năng liên tục cho các thiết bị sử dụng. Điều này giúp máy vận hành bền bỉ, tiết kiệm năng lượng và chi phí bảo trì.

Phù hợp với nhiều ứng dụng thực tế

Máy phát điện kích từ hỗn hợp thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ đặc tính điện áp ổn định:

• Hệ thống chiếu sáng một chiều, nơi cần duy trì điện áp không đổi.
• Hệ thống truyền động điện một chiều trong công nghiệp.
• Máy hàn điện một chiều, tàu thủy, xe điện, hoặc trạm phát điện DC nhỏ.

Nhờ khả năng hoạt động tin cậy và ổn định, máy phát điện kích từ hỗn hợp được lựa chọn phổ biến trong các hệ thống yêu cầu chất lượng điện áp cao và độ tin cậy lâu dài.

Có mấy loại máy phát điện kích từ hỗn hợp?

Máy phát điện kích từ hỗn hợp  được chia thành hai loại chính. Dựa vào chiều tác dụng của từ trường do cuộn kích từ nối tiếp so với cuộn kích từ song song.

Máy phát điện kích từ hỗn hợp thuận

Đây là loại máy mà từ trường của cuộn kích từ nối tiếp cùng chiều với từ trường của cuộn kích từ song song. Nói cách khác, hai từ thông hỗ trợ lẫn nhau, làm tăng tổng từ thông của máy phát điện.

Đặc điểm:

Khi tải tăng,  dòng điện qua cuộn nối tiếp tăng. Làm từ thông tổng tăng giúp bù sụt áp, giúp giữ điện áp đầu ra ổn định.

Khi tải giảm thì dòng điện nối tiếp giảm khiến từ thông giảm. Do đó điện áp vẫn duy trì gần như không đổi.

Ưu điểm: Điện áp ra ổn định nhất trong các loại máy phát điện một chiều. Độ tin cậy cao, phù hợp cho hệ thống điện cần điện áp ổn định khi tải thay đổi thường xuyên. Được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế.

Máy phát điện kích từ hỗn hợp ngược

Ở loại này, từ trường của cuộn kích từ nối tiếp ngược chiều với từ trường của cuộn kích từ song song. Hai từ thông chống lại nhau, làm giảm tổng từ thông của máy phát điện khi tải tăng.

Đặc điểm: Khi tải tăng,  dòng điện nối tiếp tăng làm từ thông tổng giảm. Do đó điện áp đầu ra giảm mạnh hơn. Ngược lại, khi tải giảm thì điện áp có thể tăng lên. Vì vậy, loại này không ổn định về điện áp khi tải thay đổi. Chỉ dùng trong một số ứng dụng đặc biệt, khi cần điện áp giảm theo tải để bảo vệ thiết bị hoặc điều chỉnh công suất.

Quy trình hoạt động chi tiết

Khởi động máy – hình thành từ trường ban đầu

Khi động cơ sơ cấp  quay trục của máy phát, phần ứng (rôto) cũng bắt đầu quay. Trong cực từ của máy phát vẫn còn từ dư, lượng từ thông nhỏ còn lại sau lần hoạt động trước. Nhờ lượng từ dư này, khi phần ứng quay, sức điện động cảm ứng (E) nhỏ được sinh ra trong dây quấn phần ứng. Dòng điện nhỏ này đi qua cuộn kích từ song song, tạo thêm từ trường , tăng dần từ thông trong cực từ. Quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi máy đạt được điện áp định mức. Hay còn được gọi là quá trình tự kích từ.

Kết quả: Máy phát điện tự khởi động mà không cần nguồn điện ngoài.

Hình thành dòng điện phần ứng và dòng kích từ

Khi máy phát đạt điện áp nhất định, dòng điện phần ứng bắt đầu cung cấp cho mạch tải. Lúc này, dòng điện từ phần ứng chia thành hai nhánh:

• Nhánh thứ nhất: đi qua cuộn kích từ song song để duy trì từ trường chính ổn định.
• Nhánh thứ hai: đi qua cuộn kích từ nối tiếp rồi tới mạch tải.

Tác dụng kép: Hai cuộn kích từ này cùng tham gia điều khiển từ trường tổng → ảnh hưởng trực tiếp đến điện áp đầu ra.

Ổn định điện áp khi tải thay đổi

Máy phát điện kích từ hỗn hợp có khả năng tự điều chỉnh điện áp đầu ra nhờ sự kết hợp giữa hai cuộn dây kích từ:

Khi tải tăng: Dòng điện qua cuộn nối tiếp tăng, từ thông tổng tăng. Từ thông tăng làm bù lại sự sụt áp ở phần ứng. Kết quả là điện áp đầu ra gần như không đổi.

Khi tải giảm: Dòng qua cuộn nối tiếp giảm làm từ thông giảm tương ứng. Điện áp ra vẫn ổn định, không bị tăng đột ngột. Nhờ đó, máy hoạt động ổn định, điện áp ít dao động dù tải thay đổi.

Cung cấp điện năng cho tải

Dòng điện từ phần ứng đi ra qua cổ góp và chổi than, được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều. Dòng điện này cấp cho các thiết bị sử dụng điện DC. Điện áp ra được duy trì ổn định nhờ sự cân bằng giữa từ thông của hai cuộn kích từ.

Duy trì và điều chỉnh trong quá trình hoạt động

Nếu muốn thay đổi điện áp đầu ra, có thể điều chỉnh điện trở của cuộn kích từ song song. Khi cần tăng điện áp thì  giảm điện trở kích từ để tăng dòng kích từ. Khi cần giảm điện áp thì tăng điện trở kích từ để giảm dòng kích từ.

Công ty TNHH Thiết bị công nghệ Bình Minh

Bình Minh Group – Nhà phân phối máy phát điện Mitsubishi chính hãng, nhập khẩu đồng bộ nguyên chiếc 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