Máy phát điện muốn hoạt động tốt, chúng cần phải có dòng điện kích từ máy phát điện. Cấu tạo máy phát điện cơ bản bao gồm 1 roto chuyển động trong từ trường. Từ trường được tạo ra nhờ vào nam châm hay cuộn dây điện từ. Show 1.1 Nguyên lý khuếch đại từ trường Loại máy phát điện sử dụng nam châm vĩnh cửu hiện đã không còn thịnh hành. Đa số máy phát điện hiện điều sử dụng nam châm điện. Ở những loại máy phát điện này, điện áp nơi đầu phát sẽ tỷ lệ thuận với cường độ dòng kích từ máy phát điện. Nếu dòng điện kích từ nhỏ thì điện áp đầu ra sẽ nhỏ và ngược lại. Bởi vì lí do này mà dòng điện kích từ được dùng để kiểm soát điệp áp đầu ra của máy phát điện. Trong trường hợp điện áp đầu ra yếu thì ta có thể tăng điện áp dòng kích từ. Nếu như điện áp đầu ra quá cao thì ta có thể giảm áp dòng điện kích từ xuống. Để tránh tình trạng thay đổi điện áp đột ngột dẫn đến hư hỏng cho máy, người ta thường kết hợp thêm bộ tạo sóng răng cưa bên trong máy phát điện. Do đó, máy phát điện có thể coi như một bộ khuếch đại. 1.2 Hệ thống kích từ một chiều Hệ thống tạo ra và kiểm soát dòng điện 1 chiều này được gọi là bộ kích từ. Dòng điện dùng kích từ là dòng điện một chiều được đưa vào hệ thống rotor nhằm kích phát từ trường của máy phát điện. Ngoài tác dụng kích từ, dòng điện này còn được sử dụng để điều chỉnh điện áp cho máy phát điện. Các chỉ số của dòng điện kích từ hoàn toàn có thể thay đổi nhờ vào bộ điều khiển. Bộ điều khiển sử dụng hệ thống mạch điện nhằm kiểm soát dòng điện kích từ và có tên gọi khác là bộ điều áp. 1.3 Hệ thống kích từ xoay chiều Hệ thống này thường được dùng kết hợp một bộ chỉnh lưu dòng điện và loại máy phát đồng bộ. Máy phát đồng bộ còn có tên gọi khác là máy kích thích xoay chiều. Hệ thống này bao gồm phần tĩnh ( máy phát điện ) và phần quay (rotor). Chúng được kết hợp cùng nhau với một bộ chỉnh lưu dạng quay và lắp ngang trên trục đỡ. Khi hoạt động, dòng kích từ sẽ di chuyển qua phần ứng của máy kích từ, rồi qua bộ chỉnh lưu và vào rotor. Trong quá trình di chuyển, dòng điện không cần thiết có sự tiếp xúc với chổi than. Vì vậy, hệ thống này còn có tên gọi khác là hệ thống kích từ không chổi than. 1.4 Hệ thống kích từ dạng tĩnh Kiểu kích từ này sử dụng phối hợp các loại biến áp và chỉnh lưu để kích từ. Các dòng máy này sử dụng Thyristor cho bộ mạch chỉnh lưu. Kích từ máy phát điện còn được gọi là bộ ổn định điện áp AVR cho máy phát điện. Kích từ là quá trình tạo ra từ trường bằng dòng điện thường thấy trong các dòng máy phát điện sử dụng cuộn dây điện từ Hệ thống kích từ của máy phát điện là hệ thống tạo ra dòng điện một chiều, dòng điện này kích thích thích roto của máy phát điện, tạo ra dòng điện kích từ, là nhân tố thiết yếu giúp máy phát điện tạo ra dòng điện. Ngoài ra dòng điện kích từ còn có tác dụng điều chỉnh điện áp máy phát, điều chỉnh công suất vô công của máy phát điện khi nối vào mạng lưới điện. Trên thị trường hiện nay có đa dạng kích từ phù hợp với từng loại máy phát điện như: Kích từ xoay chiều, kích từ một chiều, kích từ tĩnh. 1.1 Nguyên lý kích từ máy phát điệnTùy vào đặc điểm của nguồn cấp điện là chỉnh lưu hay dạng tĩnh nguyên lý điều khiển của mạch để người dùng dễ phân biệt.  a) Hệ thống kích từ 1 chiềuHệ thống kích từ này sử dụng nguồn điện 1 chiều cho cả quá trình vận hành thiết bị. Dòng điện kích từ được điều khiển bằng cách thay đổi điện áp đầu ra của máy kích thích một chiều. Với những động cơ cỡ nhỏ, chúng thường được kéo trực tiếp cùng trục với hệ thống tua bin máy phát. Ngoài ra chúng ta cũng có thể sử dụng bộ giảm tốc với chức năng tương tự. Đối với những thiết bị công suất lớn hơn thường được kéo bằng một động cơ riêng biệt. b) Hệ thống kích thích xoay chiềuHệ thống kích thích xoay chiều là sự kết hợp giữa máy phát đồng bộ và hệ thống chỉnh lưu. Thiết bị này bao gồm một máy phát điện đồng bộ với cấu tạo hai phần cảm và phần ứng là stato và roto. Ngoài ra máy phát điện không tồn tại độc lập mà được kết hợp cùng bộ chỉnh lưu quay được lắp đặt ngay trên trục của thiết bị. Vì vậy dòng điện kích xuất hiện tại phần ứng của thiết bị, sau đó được chuyển qua bộ chỉnh lưu và tiến thẳng đến roto mà không hề qua bất kỳ mối tiếp xúc, vòng nhận diện với chổi than nào. Chính vì thế mà hệ thống này còn được gọi hệ thống kích từ không chổi than. c) Hệ thống kích từ tĩnhNgoài ra hệ thống kích từ tĩnh cũng là một trong những hệ thống kích từ được sử dụng khá nhiều hiện nay. Khi nhắc đến hệ thống này, chúng ta đang nói đến máy kích từ có sử dụng đồng thời biến áp và bộ chỉnh lưu. 1.2 Kích từ không chổi thanMáy kích điện từ không chổi than được hoạt động từ sự kết hợp của roto, nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và vòng bi (bạc đạn). Trong cấu tạo máy không có chi tiết chổi than nên sự hao mòn do ma sát trong khi hoạt động sẽ không xảy ra.
Điều quan trọng là phải có nguồn cấp tin cậy. Trong mọi trường hợp, cần kiểm soát được từ trường vì điều này sẽ duy trì điện áp cho hệ thống. 4.1 Các loại kích từ trong máy phát điện:a) Kích từ rờiĐối với các dòng máy phát điện lớn hoặc máy phát điện đời cũ thường sẽ được nhà sản xuất trang bị một dynamo kích từ riêng vận hành song song với máy phát điện chính. Đây là một dynamo kích từ dùng nam châm vĩnh cửu hoặc ắc quy nhỏ tạo ra dòng điện kích từ cho máy phát điện lớn hơn. b) Tự kích thíchCác dòng máy phát điện hiện đại có cuộn dây điện từ thường sử dụng nguyên lý tự kích thích. Trong đó một lượng điện năng ở đầu ra của rotor được sử dụng để cấp năng lượng cho cuộn dây điện từ. Máy phải được khởi động trong điều kiện không có bất kỳ phụ tải nào bên ngoài nối tới. Nếu có tải bên ngoài nối vào lúc khởi động sẽ liên tục làm giảm điện áp khởi động và ngăn không cho máy phát điện làm việc đúng định mức của nó. Nếu máy không có đủ từ dư để kích thích điện áp đạt đến đúng định mức, thường sẽ có một nguồn cấp khác được thực hiện để bơm trực tiếp dòng điện vào rotor. 4.2 Luu ý bảo vệ chống mất kích từ:Trong quá trình hoạt động máy phát điện có thể xảy ra mất kích từ do hư hỏng trong mạch kích thích, hư hỏng trong hệ thống tự động điều chỉnh điện áp, thao tác sai của nhân viên vận hành... Nếu hở mạch kích thích có thể gây quá điện áp trên cuộn rotor nguy hiểm cho cách điện cuộn dây. |
