Chi tiết về tấm mạch trong bộ phận cầu đi ốt của máy phát điện
Trong cầu đi ốt, các tấm mạch là bộ phận quan trọng giúp cố định diode. Tùy theo thiết kế, mỗi tấm mạch có vị trí và chức năng riêng. Chúng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất chỉnh lưu và độ bền của hệ thống. Bài viết này Bình Minh sẽ trình bày các loại tấm mạch thường dùng trong cầu đi ốt.
Giới thiệu chung cầu đi ốt
Cầu đi ốt là bộ phận quan trọng trong máy phát điện xoay chiều. Nó có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) để cung cấp cho hệ thống điện.
Cầu đi ốt thường bao gồm ba thành phần chính:
- Diode công suất: thực hiện chức năng chỉnh lưu
- Tấm mạch: làm nhiệm vụ gắn kết diode, dẫn điện và truyền nhiệt
- Đế tản nhiệt: giúp làm mát các linh kiện trong quá trình hoạt động
Trong đó, các tấm mạch giữ vai trò then chốt. Chúng đảm bảo kết nối điện ổn định và hỗ trợ cơ học và tản nhiệt cho diode. Ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ máy phát.
Xem thêm:
Tầm quan trọng của đế tản nhiệt trong cầu đi ốt máy phát điện
Máy phát điện Mitsubishi 1250KVA MGS1300R
Phân loại các tấm mạch
Tấm dương (Positive Plate)
Tấm dương là nơi gắn các diode dương. Tức các diode có cực dương (anode) được nối với tấm này. Dòng điện sau khi qua diode sẽ được thu về tấm dương. Rồi dẫn ra đầu dương của nguồn điện DC.
- Vị trí: thường bố trí phía trên hoặc ngoài cùng trong cụm cầu đi ốt
- Vật liệu: chủ yếu làm từ nhôm hoặc hợp kim nhôm. Do có khối lượng nhẹ, khả năng dẫn điện tốt và giá thành hợp lý
- Yêu cầu kỹ thuật: đảm bảo độ tiếp xúc điện ổn định với các chân diod. Không bị oxi hóa bề mặt, và có thể tích hợp các rãnh hoặc lỗ để tăng hiệu quả tản nhiệt
- Kết nối: trực tiếp với cực dương đầu ra của máy phát.
Tấm âm (Negative Plate)
Tấm âm là nơi gắn các diode âm, tức các diode có cực âm được nối với tấm này. Dòng điện từ tấm âm sẽ được truyền đến mass hoặc cực âm của hệ thống.
- Vị trí: thường nằm phía dưới hoặc trong cùng của cụm chỉnh lưu
- Vật liệu: tương tự tấm dương. Nhưng trong nhiều ứng dụng đòi hỏi vật liệu có khả năng dẫn điện cao hơn.
- Yêu cầu kỹ thuật: do dòng điện từ các cuộn dây stator có thể tạo ra nhiệt lớn. Tấm âm cần khả năng tản nhiệt tốt, tiếp xúc chặt với đế tản nhiệt. Và có cấu trúc bền vững để tránh biến dạng khi hoạt động lâu dài.
- Kết nối: thường nối trực tiếp với thân máy phát.
Tấm cách điện
Không phải tất cả các cầu đi ốt đều có tấm trung gian. Nhưng trong nhiều thiết kế hiện đại, tấm cách điện được bố trí để ngăn dòng rò giữa các cực và bảo vệ diode khỏi ngắn mạch.
- Vị trí: nằm giữa tấm dương và tấm âm. Hoặc được phủ lên bề mặt các tấm dẫn điện
- Cấu tạo: có thể là miếng mica, nhựa kỹ thuật chịu nhiệt, hoặc lớp phủ epoxy.
- Lưu ý kỹ thuật: các tấm cách điện cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo không nứt gãy, bong tróc hoặc mất khả năng cách điện do tác động nhiệt
- Chức năng:
Ngăn chặn hiện tượng đoản mạch do chạm chập giữa hai cực.
Bảo vệ cơ học cho các linh kiện khi rung động hoặc thay đổi nhiệt độ.
Tăng độ bền điện môi của toàn bộ cụm chỉnh lưu.
Vai trò kỹ thuật của các tấm mạch
- Dẫn điện
Chức năng dẫn điện là nhiệm vụ cơ bản và quan trọng nhất của các tấm mạch. Chúng hoạt động như các đường dẫn chính kết nối dòng điện giữa các diode chỉnh lưu và hệ thống đầu ra:
- Đảm bảo truyền tải dòng điện hiệu quả từ cuộn dây stator qua diode ra nguồn DC
- Giảm thiểu tổn thất điện áp.
- Đảm bảo độ ổn định, không bị oxi hóa hoặc giảm khả năng dẫn điện.
- Tản nhiệt
Các diode công suất trong cầu chỉnh lưu phát sinh nhiệt lượng lớn khi hoạt động. Tấm mạch cần hỗ trợ truyền nhiệt hiệu quả từ diode ra đế tản nhiệt hoặc ra môi trường:
- Tăng diện tích tiếp xúc với đế tản nhiệt để nâng cao hiệu quả làm mát
- Vật liệu như nhôm hoặc hợp kim nhôm được ưu tiên do có hệ số dẫn nhiệt tốt
- Cố định cơ học
Các diode cần được cố định chắc chắn để tránh nứt gãy mối hàn:
- Tấm mạch có nhiệm vụ giữ diode đúng vị trí. Đảm bảo không xê dịch trong quá trình hoạt động
- Cấu trúc cần chịu được lực siết từ bulong và không bị biến dạng.
- Cách điện và bảo vệ (đối với tấm trung gian hoặc lớp phủ)
Trong các thiết kế yêu cầu cách điện, tấm mạch hoặc lớp cách điện đi kèm có vai trò:
- Ngăn ngừa hiện tượng rò điện hoặc chạm chập giữa các tấm mạch mang điện áp khác nhau
- Tăng độ an toàn điện và hạn chế nguy cơ gây hư hỏng cho hệ thống
- Bảo vệ các linh kiện khỏi bụi bẩn, ẩm ướt, hoặc ăn mòn môi trường. Đặc biệt với lớp phủ epoxy hoặc keo cách điện
Lưu ý khi kiểm tra và thay thế tấm mạch
- Kiểm tra bề mặt tiếp xúc và lớp oxy hóa
Bề mặt tiếp xúc giữa tấm mạch và chân diode phải sạch, sáng, không có vết cháy đen, han gỉ hoặc lớp oxi hóa
Dùng thiết bị đo điện trở tiếp xúc hoặc kiểm tra thủ công bằng cách đánh sạch bề mặt và quan sát độ sáng kim loại
Nếu bề mặt đã bị ăn mòn hoặc chuyển màu nặng. Cần thay mới để tránh tăng điện trở tiếp xúc
- Kiểm tra độ phẳng, độ dẫn điện và lớp cách điện
Độ phẳng của tấm mạch ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tiếp xúc nhiệt với đế tản nhiệt và độ chắc chắn khi lắp ráp diode
Sử dụng thước thẳng hoặc bề mặt chuẩn để kiểm tra độ cong vênh; Nếu sai số vượt quá tiêu chuẩn cho phép, cần thay thế
Đo điện trở suất giữa các điểm trên tấm để đánh giá khả năng dẫn điện. Đặc biệt với tấm đã qua sử dụng lâu dài
Với tấm có lớp cách điện, cần kiểm tra độ liền mạch của lớp phủ
- Sử dụng vật liệu đúng chuẩn để thay thế
Khi thay thế tấm mạch, không dùng vật liệu tùy ý hoặc vật liệu không rõ nguồn gốc. Vì có thể gây tăng điện trở, giảm khả năng tản nhiệt hoặc mất cách điện
Ưu tiên sử dụng tấm được sản xuất theo đúng tiêu chuẩn của nhà sản xuất máy phát, đặc biệt về:
- Loại vật liệu (nhôm, hợp kim nhôm, đồng…)
- Độ dày, độ cứng cơ học
- Cấu trúc lỗ bắt vít, kích thước và vị trí các chân diode
