Tự Chế Máy Phát Điện Gió Bằng Motor: Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động

16 thg 3 2021 08:47

Ở các vùng nông thôn, máy phát điện được sử dụng khá nhiều bởi vì nó có thể tạo ra nguồn điện năng ổn định để phục vụ sản xuất và cuộc sống gia đình khi mất điện hoặc ở những nơi mà điện lưới quốc gia chưa thể kéo đến được. Dưới đây, hãy cùng tìm hiểu cách tự chế máy phát điện gió bằng motor tại nhà đơn giản nhất.

Nội dung

1. Nguồn điện xoay chiều là gì
2. Khái niệm động cơ máy phát điện
3. Cấu tạo motor máy phát điện
4. Nguyên lý hoạt động máy phát điện
5. Điểm giống nhau của máy phát điện và động cơ điện phát điện là gì?
6. Tự chế máy phát điện gió bằng motor

1. Nguồn điện xoay chiều là gì

Trước khi tìm hiểu về máy pát điện chúng ta cần biết điện là gì? Nguồn điện xoay chiều là gì và nó hoạt động ra sao?

Điện là tập hợp các hiện tượng vật lý đi kèm với sự có mặt và dịch chuyển của dòng điện tích. Trong các hiện tượng điện, các điện tích tạo ra trường điện từ mà trường này lại tác động đến các điện tích khác. Điện xuất hiện do một vài cơ chế vật lý cũng như biểu hiện ở: điện tích, dòng điện, điện trường, điện thế,...

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và cường độ biến đổi theo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định. Dòng điện xoay chiều thường được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc được biến đổi từ nguồn điện một chiều bởi một mạch điện tử thường gọi là bộ nghịch lưu dùng các thyristor.

Clip giải thích chi tiết nguồn điện xoay chiều là gì và nó hoạt động ra sao?

2. Khái niệm động cơ máy phát điện

Trước khi đi vào các bước tự chế máy phát điện gió bằng motor, chúng ta hãy cùng tìm hiểu khái niệm máy phát điện. Máy phát điện là 1 thiết bị có khả năng biến đổi cơ năng thành điện năng. Thông thường, loại động cơ này hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Nguồn cơ năng sơ cấp sử dụng có thể là các động cơ tua bin hơi, động cơ đốt trong, tua bin nước, tua bin gió hoặc nhiều nguồn cơ năng khác.

Máy phát điện đóng vai trò chủ chốt ở trong các thiết bị cung cấp điện. Nó thực hiện 3 chức năng chủ yếu là: phát điện, chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp. Hiện nay, trên thị trường Việt Nam đang phổ biến 2 loại máy phát điện, đó là máy phát điện chạy bằng xăng và máy phát điện chạy bằng dầu.

Máy phát điện đóng vai trò chủ chốt ở trong các thiết bị cung cấp điện

3. Cấu tạo motor máy phát điện

Bao gồm có các bộ phận sau:

Động cơ (motor)
Hệ thống làm mát
Hệ thống ống xả
Đầu phát
Hệ thống nhiên liệu
Ổn áp
Bộ nạp của ắc quy
Control Panel hay còn gọi là thiết bị điều khiển

4. Nguyên lý hoạt động máy phát điện

a) Động cơ

Là nguồn năng lượng cơ học tồn tại ở đầu vào của chiếc máy phát điện. Nguồn nhiên liệu của máy phát điện thường dùng là Diesel, xăng hoặc Propan (ở dạng lỏng hoặc dạng khí), cũng có thể là khí thiên nhiên. Đối với động cơ loại nhỏ thường chạy bằng xăng, trong khi đó các động cơ lớn hơn chạy bằng dầu Diesel, Propan lỏng hoặc khí tự nhiên. Ngoài ra, cũng có một số máy phát điện dùng nguồn nhiên liệu kép là vừa nhiên liệu Diesel lại vừa dùng khí đốt.

b) Đầu phát

Bao gồm 1 tập hợp các bộ phận tĩnh cùng với các thành phần có thể di chuyển được, chúng có chức năng sản xuất điện từ nguồn nhiên liệu cơ học được cung cấp từ bên ngoài vào. Các bộ phận làm việc với nhau tạo ra những chuyển động tương đối giữa lực từ và điện, do đó tạo ra dòng điện. Gồm có:

Stato (phần cảm): Chính là thành phần bất động, không thể di chuyển, gồm 1 tập hợp các dây dẫn điện được quấn lại thành dạng 1 cuộn dây trên 1 lõi sắt.
Roto (phần ứng): Đây là thành phần chuyển động nhằm tạo ra từ trường quay.

c) Hệ thống nhiên liệu

Gồm có những bộ phận và tính năng thông dụng dưới đây:

Ống nổi chạy từ bồn chứa nhiên liệu cho đến động cơ: Đây là dòng cung cấp hướng dẫn nhiên liệu để cung cấp cho động cơ.
Ống thông gió vào bình nhiên liệu: Các bồn chứa nhiên liệu thường có một đường ống thông gió để giúp ngăn chặn sự gia tăng áp lực hoặc chân không của động cơ trong quá trình bơm và trong hệ thống thoát nước của bể chứa. Khi nạp đầy bình thì nhiên liệu sẽ đảm bảo được sự tiếp xúc khô giữa vòi phun phụ và bể nhiên liệu nhằm mục đích ngăn ngừa tia lửa điện có thể gây hỏa hoạn.
Kết nối tràn đi từ bồn chứa nhiên liệu đến các đường ống của cống: Quá trình này sẽ hạn chế nhiên liệu không cho chúng đổ lên trên máy phát điện mỗi khi bị tràn lên trong quá trình bơm.
Bình lọc nhiên liệu, quá trình tách nước và vật lạ ở bên trong nhiên liệu lỏng để bảo vệ các thành phần, yếu tố khác của nhiên liệu tổng hợp.
Kim phun: Có tác dụng phun chất lỏng dưới hình thức phun sương bằng đốt động cơ.

d) Ổn áp

Đây là bộ phận quy định điện áp đầu ra lớn hay nhỏ của máy phát điện.

e) Hệ thống làm mát

Liên tục sử dụng hệ thống làm lạnh có thể gây nóng cho các thành phần khác nhau của máy phát điện. Máy cần thiết phải có một hệ thống làm mát và thông gió để thu hồi nhiệt sinh ra trong quá trình phát điện.

Máy cần thiết phải có một hệ thống làm mát và thông gió

f) Hệ thống ống xả

Tác dụng: Giúp xử lý khí thải thoát ra từ trong máy phát điện. Ống xả thường được chế tạo bằng gang, sắt rèn hoặc bằng thép. Ống xả thường được gắn liền với động cơ bằng cách sử dụng kết nối linh hoạt nhằm giảm thiểu những rung động và ngăn ngừa thiệt hại đối với hệ thống ống xả của máy phát điện.

Các ống xả được thông ra ngoài trời và dẫn khí đi từ cửa ra vào, cửa sổ và cả những lối khác. Hệ thống ống xả của máy phát điện thông thường không kết nối với bất kỳ thiết bị nào khác.

g) Hệ thống bôi trơn

Có tác dụng giúp cho động cơ hoạt động bền bỉ và êm ái trong suốt một thời gian dài. Động cơ của máy phát điện cũng được bôi trơn bằng chất dầu được lưu trữ trong động cơ máy bơm. Chú ý, cần kiểm tra mức dầu bôi trơn là bao nhiêu sau khi máy hoạt động được 8h, đồng thời kiểm tra ngăn ngừa hiện tượng rò rỉ các chất bôi trơn và thay dầu nhớt sau mỗi 500 giờ máy phát điện hoạt động.

Clip nguyên lý hoạt động của máy phát điện

5. Điểm giống nhau của máy phát điện và động cơ điện phát điện là gì?

Điểm khác nhau:

Máy phát điện 3 pha: Thường sử dụng cơ năng, khi nam châm quay trong cuộn dây, điện áp của máy sẽ sinh ra ở giữa 2 đầu cuộn dây.
Động cơ điện không đồng bộ 3 pha: Thường sử dụng điện năng, dòng điện chạy qua vòng dây làm xuất hiện từ trường tròn, sinh ra lực từ làm kéo động cơ.

Điểm giống nhau:

Máy điện không đồng bộ được xem là loại máy điện xoay chiều, chúng làm việc theo nguyên lý cảm biến điện từ với tốc độ quay của roto (n) luôn khác với tốc độ quay của từ trường.
Máy điện không đồng bộ có 2 dây quấn: Đó là dây quấn stato (dây sơ cấp) với lưới điện có tần số không đổi và dây quấn roto (dây thứ cấp). Dòng điện trong dây quấn roto lúc này được sinh ra nhờ vào sức điện động cảm ứng với tần số phụ thuộc vào phần roto, có nghĩa là phụ thuộc vào phần tải trên trục của máy.
Cũng như các máy điện khác, máy điện không đồng bộ thường có tính thuận nghịch, có nghĩa là nó có thể làm việc ở chế độ động cơ điện hay chuyển sang máy phát điện đều được.

Máy điện không đồng bộ được xem là loại máy điện xoay chiều

6. Tự chế máy phát điện gió bằng motor

Để tiến hành chuyển đổi năng lượng gió trở thành năng lượng cơ thì chúng ta cần phải có một chiếc tuabin gió để chuyển đổi được động lực của gió. Để chuẩn bị chế tạo motor phát điện mini bằng tuabin gió sử dụng trong gia đình, bạn cần có:

Một chiếc máy phát điện (còn gọi là Generator).

Một bộ cánh để xử lý hướng gió.

Pin và hệ thống điều khiển, các bạn có thể trang bị cho mình 1 động cơ Ametek có độ lớn khoảng 30V (với giá trên thị trường hiện nay khoảng 700 ngàn đồng).

Cánh quạt (còn gọi là Blade). Gió thổi qua các cánh quạt chính là nguyên nhân khiến cho các cánh quạt bắt đầu chuyển động và quay.

Trụ đỡ Tower: Được làm bằng thép hình trụ hoặc có thể dùng thanh giằng bằng thép. Bởi vì khi tốc độ gió tăng lên thì nếu trụ càng cao, trụ đỡ cũng sẽ cao hơn để thu được nhiều năng lượng gió hơn, đồng thời sẽ phát ra điện nhiều hơn.

Và với hệ thống máy phát điện gió dưới đây, chúng ta có thể dễ dàng cung cấp công suất được khoảng vài trăm Watt (W). Bộ phận tiếp theo mà các bạn cần phải mua đó chính là cánh quạt và một cái hub.

Tuy nhiên, bạn có thể chọn giải pháp là làm từ chất liệu gỗ hoặc ống nhựa PVC. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn chế tạo chiếc máy phát điện tua bin gió với cánh quạt được làm từ ống nhựa PVC.

Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ, chi tiết để chế tạo máy phát điện bằng tuabin gió, chúng ta tiến hành như sau:

Bước 1: Làm cánh quạt bằng chiếc ống nhựa PVC

Bạn có thể sử dụng ống nhựa PVC có đường kính khoảng tầm 10cm, tiến hành cắt một chiếc ống có chiều dài khoảng 60cm để có thể chế tạo ra được 4 cánh quạt. Trước hết, bạn hãy dùng bút bi vẽ lên ống rồi cắt ống ra thành 2 phần rồi tiếp tục cắt ra làm 2 phần nhỏ hơn để có được 4 phần bằng nhau.

Bước 2: Làm một chiếc Hub để gắn cánh quạt vào động cơ

Bạn cần tìm một chiếc bánh răng (hoặc một ròng rọc) có đường kính vừa phải, không quá nhỏ so với đường kính của phần nối ở trên cánh quạt. Tiếp đến, tìm 1 miếng nhôm có đường kính tầm 12cm để gắn vào cánh quạt nhưng lưu ý không gắn với trục của động cơ. Khi gắn xong, dùng máy khoan để bắt con đinh ốc cánh quạt vào bánh răng.

Các bước chế tạo máy phát điện bằng tuabin gió

Bước 3: Gắn cánh quạt vào bánh răng

Để dùng motor làm máy phát điện, bạn tiến hành lắp cánh quạt vào bánh răng bằng 1 chiếc đinh ốc, sau đó sử dụng một nắp hình tròn để gắn lên nhằm che đậy phần đầu của cánh quạt.

Bước 4: Chế tạo bộ phận định hướng gió cho tuabin gió

Bạn hãy cắt 1 thanh gỗ có chiều dài 70cm, sau đó gắn phần động cơ vào 1 đầu, đầu còn lại lắp 1 miếng nhôm cứng có chiều dài tầm 30cm, chiều rộng cỡ 24cm.

Khi đã hoàn thành xong cách làm máy phát điện từ motor, bạn đem gắn thanh gỗ với 1 trục kim loại có hình trụ dùng làm trục đỡ. Chú ý, trục kim loại này cần phải rỗng bên trong để có thể luồn được dây điện.

Bước 5: Làm hệ thống điều khiển điện tử

Bạn có thể tự làm 1 mạch điều khiển hoặc mua tại các cửa hàng bán linh kiện điện tử rồi ráp vào cho máy phát điện là xong.

Kết luận

Bài viết trên đây vừa hướng dẫn bạn cách tự chế máy phát điện gió bằng motor chỉ với 5 bước đơn giản, nhanh chóng. Chúc các bạn thao tác thành công và chế tạo được một chiếc máy phát điện ưng ý!

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

6.810 reviews