Máy phát điện quán tính là gì?

Máy phát điện quán tính là sự kết hợp giữa máy phát điện và hệ thống lưu trữ năng lượng cơ học dưới dạng động năng quay. Bánh đà có khối lượng lớn được gắn trên trục của máy phát điện. Khi bánh đà quay, nó tích trữ năng lượng dưới dạng động năng quay.

Khi nguồn động cơ bị giảm công suất hoặc dừng tạm thời, bánh đà sẽ tiếp tục quay và cung cấp năng lượng cơ học cho rotor. Giúp máy phát vẫn phát ra điện trong một khoảng thời gian ngắn.

Đặc điểm của máy phát điện quán tính

Có bánh đà quán tính lớn

Máy phát điện quán tính được trang bị một bánh đà có khối lượng lớn gắn trực tiếp vào trục quay của máy. Bánh đà này được chế tạo bằng thép hoặc hợp kim nặng. Có khả năng tích trữ năng lượng cơ học dưới dạng động năng quay. Khi máy phát điện hoạt động, bánh đà quay cùng rotor và tích lũy năng lượng.

Nếu động cơ kéo bị giảm công suất tạm thời. Bánh đà sẽ giải phóng năng lượng tích trữ để duy trì tốc độ quay. Nhờ đó, máy phát vẫn có thể tiếp tục phát điện ổn định trong một khoảng thời gian ngắn. Mà không bị sụt công suất đột ngột.

Khả năng ổn định tốc độ và tần số cao

Tốc độ quay của rotor ảnh hưởng trực tiếp đến tần số và điện áp đầu ra của máy phát điện. Khi tải điện thay đổi đột ngột khi có thiết bị lớn bật hoặc tắt, mô-men quay của hệ thống cũng thay đổi.

Nếu không có bánh đà, tốc độ quay của rotor sẽ dao động mạnh, gây biến động tần số và điện áp. Bánh đà với mô-men quán tính lớn giúp hấp thụ dao động mô-men, ổn định tốc độ quay của trục phát điện. Điều này giúp điện áp và tần số đầu ra được duy trì ổn định. Đây là phần rất quan trọng trong hệ thống điện yêu cầu chất lượng cao.

Duy trì phát điện trong thời gian ngắn khi mất nguồn

Đây là đặc điểm quan trọng tạo nên tên gọi “máy phát điện quán tính”. Khi nguồn động cơ chính bị ngắt, bánh đà vẫn tiếp tục quay nhờ động năng đã tích trữ trước đó. Trong khoảng vài giây đến vài phút tùy vào kích thước và khối lượng bánh đà, máy phát vẫn phát ra điện ổn định để cấp cho tải. Khoảng thời gian này đủ để chuyển sang nguồn dự phòng hoặc đảm bảo hệ thống không bị gián đoạn đột ngột. Đặc tính này giúp máy phát điện quán tính được sử dụng như nguồn lưu trữ năng lượng cơ học tạm thời trong các hệ thống điện quan trọng.

Giảm rung động và giảm tải cho động cơ

Khi vận hành, động cơ kéo và rotor máy phát điện thường tạo ra các dao động cơ học không đều do thay đổi mô-men xoắn. Bánh đà đóng vai trò cân bằng chuyển động quay, giúp hệ thống hoạt động êm ái hơn. Khi có sự thay đổi tải đột ngột, bánh đà hấp thụ hoặc cung cấp năng lượng tức thời. Giúp giảm áp lực cho động cơ. Nhờ vậy, động cơ hoạt động bền hơn, ổn định hơn và tuổi thọ của các chi tiết cơ khí được kéo dài.

Kết cấu bền vững, hoạt động tin cậy

Máy phát điện quán tính được thiết kế với kết cấu cơ khí chắc chắn, chịu được mô-men quán tính lớn. Các bộ phận như trục, ổ đỡ, và khung máy được chế tạo từ vật liệu chịu tải cao. Hệ thống làm mát và cân bằng động được thiết kế kỹ lưỡng để đảm bảo vận hành ổn định. Ngoài ra, do ít sử dụng các linh kiện điện tử phức tạp, máy có độ tin cậy cao và ít hư hỏng hơn. Chính vì vậy, máy phát điện quán tính thường được lựa chọn cho các ứng dụng quan trọng cần độ tin cậy cao.

Kích thước và trọng lượng lớn hơn máy phát điện thường

Do có thêm bánh đà quán tính nặng. Tổng khối lượng của máy phát điện loại này cao hơn đáng kể so với máy phát điện thông thường cùng công suất. Bánh đà càng lớn thì năng lượng tích trữ càng nhiều, nhưng cũng khiến máy cồng kềnh và khó di chuyển.

Vì lý do này, máy phát điện quán tính thường được lắp đặt cố định trong các nhà máy, trung tâm dữ liệu hoặc trạm điện. Loại máy này không phù hợp cho mục đích di động hoặc sử dụng trong gia đình.

Ứng dụng trong các hệ thống yêu cầu điện ổn định và liên tục

Nhờ đặc tính ổn định tần số, duy trì nguồn tạm thời và giảm dao động cơ học. Máy phát điện quán tính được sử dụng rộng rãi trong:

• Trung tâm dữ liệu – nơi cần nguồn điện không gián đoạn.
• Bệnh viện – đảm bảo thiết bị y tế hoạt động ổn định trong mọi tình huống.
• Nhà máy công nghiệp – duy trì sản xuất liên tục khi mất điện lưới.
• Hệ thống năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời) để ổn định công suất và tần số đầu ra khi nguồn năng lượng dao động.

Ở các lĩnh vực này, máy phát điện quán tính đóng vai trò như bộ ổn định cơ học và nguồn dự phòng ngắn hạn cực kỳ hiệu quả.

Nguyên lí hoạt động của máy phát điện quán tính

Cấu trúc cơ bản liên quan đến nguyên lí hoạt động

Máy phát điện quán tính được cấu tạo từ hai phần chính:

Bộ phát điện (máy phát đồng bộ hoặc cảm ứng): có nhiệm vụ biến đổi năng lượng cơ học thành điện năng.

Bánh đà quán tính : là một khối kim loại lớn gắn vào trục quay, có mô-men quán tính cao, giúp tích trữ năng lượng cơ học dưới dạng động năng quay.

Ngoài ra trong máy phát điện quán tính còn có:

• Động cơ sơ cấp: là nguồn năng lượng chính (động cơ diesel, tua-bin khí, tua-bin hơi…).
• Bộ điều tốc và điều chỉnh điện áp: giữ cho máy phát điện làm việc ổn định.

Nguyên lí cơ bản

Máy phát điện quán tính hoạt động dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ và hiệu ứng quán tính của bánh đà. Khi rotor (phần quay) của máy phát điện quay trong từ trường. Dòng điện cảm ứng được tạo ra trong cuộn dây stator (phần tĩnh).

Quá trình hoạt động chi tiết

Giai đoạn 1: Tích trữ năng lượng (trạng thái ổn định)

Khi máy phát điện khởi động, động cơ sơ cấp quay trục chính. Làm cho rotor và bánh đà quay cùng nhau. Trong quá trình quay, bánh đà tích trữ một phần năng lượng cơ học dưới dạng động năng quay. Khi hệ thống làm việc bình thường, nguồn động cơ chính và bánh đà quay đồng bộ, năng lượng được phát ra đều đặn.

Giai đoạn 2: Ổn định khi tải thay đổi

Khi tải điện tăng hoặc giảm đột ngột, mô-men quay của rotor bị thay đổi. Bánh đà sẽ hấp thụ hoặc nhả năng lượng quán tính để cân bằng tốc độ quay:

• Nếu tải tăng : bánh đà nhả năng lượng để duy trì tốc độ.
• Nếu tải giảm : bánh đà hấp thụ năng lượng dư, tránh tăng tốc quá nhanh.

Nhờ đó, tốc độ quay, tần số và điện áp đầu ra vẫn được giữ ổn định.

Giai đoạn 3: Khi nguồn động cơ bị gián đoạn tạm thời

Trong trường hợp nguồn sơ cấp (động cơ, tua-bin) bị mất công suất đột ngột. Bánh đà vẫn tiếp tục quay nhờ năng lượng quán tính đã tích trữ trước đó. Bánh đà tiếp tục truyền mô-men quay cho rotor, giúp máy phát tiếp tục tạo điện trong một thời gian ngắn. Thường từ 5 giây đến vài phút tùy kích thước bánh đà. Trong thời gian này, hệ thống có thể chuyển đổi sang nguồn điện dự phòng mà không bị mất điện. Đây là chức năng quan trọng nhất của máy phát điện quán tính. Giúp nguồn điện không bị ngắt đột ngột.

Giai đoạn 4: Trở lại trạng thái ổn định

Khi nguồn động cơ sơ cấp hoạt động trở lại. Bánh đà dần lấy lại năng lượng quán tính nhờ mô-men truyền từ động cơ. Quá trình này diễn ra tự động và liên tục. Đảm bảo hệ thống duy trì ổn định tốc độ quay và năng lượng dự trữ.

Mua máy phát điện công nghiệp chạy dầu chính hãng

Công ty TNHH XNK thiết bị Trường Phát là nhà phân phối máy phát điện công nghiệp chạy dầu Diesel chính hãng tại Việt Nam. Các sản phẩm do Trường Phát cung cấp đều được nhập khẩu đồng bộ nguyên chiếc.

Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ SĐT 0964 160 888

Website : truongphattech.vn