Chổi than máy phát điện là gì? Vai trò quan trọng của chổi than

Chổi than là gì?

Chổi than máy phát điện là một khối vật liệu dẫn điện được làm từ carbon graphit. Chổi than có vai trò tiếp xúc trượt với vành trượt hoặc cổ góp của máy phát điện. Để truyền dòng điện từ phần cảm ứng ra mạch điện bên ngoài hoặc ngược lại.

Chức năng của chổi than máy phát điện

Chổi than trong máy phát điện có chức năng chính là dẫn điện giữa phần quay và phần tĩnh . Đảm bảo mạch điện luôn được kết nối để máy hoạt động ổn định. Nó hoạt động như một “cầu nối” giúp truyền dòng điện từ nguồn cung cấp. Hoặc từ chính máy phát đến các cuộn dây trên rotor đang quay.

Dẫn điện cho cuộn dây rotor

Trong các loại máy phát điện xoay chiều có kích từ bằng chổi than, chổi than tiếp xúc với vành trượt. Để đưa dòng điện một chiều (DC) từ bộ phận kích từ vào các cuộn dây của rotor. Việc này tạo ra từ trường trên rotor. Khi rotor quay, từ trường này sẽ cắt các cuộn dây trên stator (phần tĩnh). Tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) cung cấp cho tải.

Chuyển đổi dòng điện trong máy phát điện một chiều

Đối với máy phát điện một chiều, chức năng của chổi than phức tạp hơn. Chổi than tiếp xúc với cổ góp trên rotor. Khi cuộn dây trên rotor quay trong từ trường, một dòng điện xoay chiều được cảm ứng. Cổ góp sẽ làm nhiệm vụ đổi chiều dòng điện này. Chổi than sẽ thu dòng điện đã được đổi chiều để đưa ra ngoài dưới dạng dòng điện một chiều, cung cấp cho các thiết bị.

Chổi than máy phát điện

Phân loại chổi than máy phát điện

Phân loại theo vật liệu chế tạo

Vật liệu là yếu tố quan trọng nhất quyết định đặc tính và ứng dụng của chổi than.

Chổi than than chì : Đây là loại phổ biến nhất, làm từ than chì tinh khiết. Chúng có ma sát thấp, khả năng tự bôi trơn tốt. Có điện trở suất cao hơn so với chổi than kim loại. Loại này thường dùng cho các máy phát điện công suất nhỏ và trung bình, hoạt động ở tốc độ cao.

Chổi than kim loại: Chổi than này là hỗn hợp của bột kim loại và than chì. Việc thêm kim loại làm tăng đáng kể khả năng dẫn điện và độ bền cơ học. Chúng thường được sử dụng trong các máy phát điện công suất lớn. Những nơi cần dòng điện cao và áp lực tiếp xúc mạnh.

Chổi than than chì điện hóa : Đây là loại chổi than than chì đã được xử lý ở nhiệt độ cực cao trên – 2500°C. Quá trình này giúp chúng có độ bền cao hơn, khả năng chịu nhiệt tốt hơn. Điện trở suất thấp hơn so với chổi than than chì thông thường. Chúng thích hợp cho các máy phát điện công suất lớn. Những thiết bị đòi hỏi hoạt động liên tục và ổn định.

Phân loại theo kiểu tiếp xúc

Phân loại này dựa trên cách chổi than tiếp xúc với vành trượt hoặc cổ góp.

Chổi than tiếp xúc trên bề mặt: Đây là kiểu phổ biến nhất, nơi chổi than trượt trực tiếp trên bề mặt vành trượt hoặc cổ góp.

Chổi than tiếp xúc qua rãnh: Loại này có rãnh trên bề mặt tiếp xúc để cải thiện hiệu quả làm mát và giảm sự mài mòn.

Phân loại theo kiểu hình

Chổi than có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau để phù hợp với từng loại máy phát điện.

Hình khối chữ nhật: Đây là hình dạng thông dụng nhất.

Hình trụ: Thường dùng cho các ứng dụng đặc biệt.

Chổi than đôi: Gồm hai chổi than được gắn song song để tăng diện tích tiếp xúc và khả năng chịu tải.

Phân loại chổi than

Chổi than máy phát điện có cấu tạo như thế nào?

Thân chổi than

Đây là phần chính của chổi than, thường được làm từ vật liệu than chì. Hoặc một hỗn hợp của than chì và kim loại như đồng hoặc niken. Vật liệu này có khả năng dẫn điện tốt và chịu được ma sát cao. Thân chổi than thường có hình dạng khối chữ nhật hoặc vuông. Được mài nhẵn để tiếp xúc trượt một cách hiệu quả với bề mặt của vành trượt hoặc cổ góp.

Dây dẫn điện

Một sợi dây dẫn điện, thường làm bằng đồng, được gắn chắc chắn vào thân chổi than. Dây dẫn này có chức năng truyền dòng điện từ thân chổi than ra mạch ngoài hoặc ngược lại. Đảm bảo dòng điện được lưu thông liên tục.

Lò xo

Lò xo được sử dụng để tạo áp lực. Giữ cho thân chổi than luôn tiếp xúc chặt chẽ với bề mặt quay của vành trượt hoặc cổ góp. Áp lực này cần được điều chỉnh chính xác vì nếu quá yếu, tiếp xúc sẽ không tốt. Gây ra tia lửa điện và làm giảm hiệu suất. Nếu quá mạnh, ma sát sẽ tăng, làm mòn chổi than nhanh hơn và có thể gây hư hỏng các bộ phận khác.

Cấu tạo của chổi than máy phát điện

Nguyên lí hoạt động của chổi than

Nguyên lý hoạt động của chổi than dựa trên khả năng dẫn điện và ma sát trượt. Chổi than hoạt động như một tiếp điểm điện. Tạo ra một kết nối liên tục giữa một bộ phận tĩnh và một bộ phận quay trong máy phát điện.

Nguyên lý dẫn điện

Chổi than được làm từ than chì hoặc các hợp chất carbon có khả năng dẫn điện tốt. Nó được thiết kế để tiếp xúc với bề mặt của một bộ phận quay. Dòng điện sẽ đi qua chổi than để truyền vào hoặc ra khỏi các cuộn dây trên phần quay của máy.

Nguyên lý ma sát trượt

Chổi than được gắn vào một giá đỡ và được một lò xo đẩy để luôn tiếp xúc chặt với bề mặt quay. Khi rotor (phần quay) của máy phát điện quay. Chổi than sẽ trượt trên bề mặt của nó. Mặc dù có ma sát, vật liệu than chì tự bôi trơn. Giúp giảm thiểu sự mài mòn và sinh nhiệt.

Cơ chế hoạt động trong máy phát điện

Trong máy phát điện xoay chiều

Chổi than truyền dòng điện một chiều (DC) từ một nguồn điện ngoài vào các cuộn dây kích từ trên rotor thông qua các vành trượt. Dòng điện này tạo ra một từ trường mạnh. Khi rotor quay, từ trường này cắt các cuộn dây trên stator (phần tĩnh). Tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) cung cấp cho tải.

Trong máy phát điện một chiều

Chổi than tiếp xúc với cổ góp của rotor. Cổ góp hoạt động như một công tắc cơ học, liên tục đảo chiều dòng điện trong cuộn dây rotor. Chổi than thu dòng điện đã được đảo chiều này và đưa ra tải dưới dạng dòng điện một chiều.