Tổng quan về máy phát điện chạy bằng nước
Máy phát điện chạy bằng nước còn được gọi là máy phát điện sức nước, thủy điện mini. Là thiết bị chuyển đổi năng lượng của dòng nước chảy thành điện năng thông qua tuabin và máy phát điện. Khi nước chảy qua tuabin, lực nước sẽ làm quay cánh quạt. Chuyển động quay này được truyền đến roto của máy phát điện → tạo ra dòng điện xoay chiều (AC).
Máy phát điện chạy bằng nước thường được ứng dụng ở vùng núi, nông thôn hoặc những nơi chưa có điện lưới. Tận dụng nguồn nước tự nhiên như suối, thác, mương để phát điện phục vụ sinh hoạt hoặc sản xuất nhỏ.
Cấu tạo máy phát điện chạy bằng nước
Nguồn nước (suối, thác hoặc hồ chứa nước)
Nguồn nước là thành phần đầu vào quan trọng nhất của máy phát điện chạy bằng nước. Nó có thể là dòng suối tự nhiên, con sông nhỏ hoặc hồ chứa nước nhân tạo. Khi nước chảy từ nơi cao xuống thấp, nó sinh ra năng lượng thế năng. Năng lượng này được chuyển hóa thành động năng khi nước chảy qua ống dẫn, tạo ra lực tác động mạnh vào tuabin.
Yêu cầu: Nguồn nước phải chảy ổn định quanh năm. Có độ cao chênh lệch đủ lớn giữa vị trí lấy nước và vị trí đặt máy phát . Nước không bị ô nhiễm hoặc chứa nhiều rác, cát sỏi.
Chức năng: Cung cấp năng lượng tự nhiên cho toàn bộ hệ thống, quyết định trực tiếp đến hiệu suất phát điện.
Ống dẫn nước (đường ống áp lực)
Ống dẫn nước là cầu nối giữa nguồn nước và tuabin. Nó được thiết kế bằng vật liệu chịu áp lực cao như thép, nhôm, nhựa PVC dày. Hoặc được làm từ composite để đảm bảo độ bền và an toàn. Chiều dài và đường kính ống phải được tính toán kỹ để giảm thiểu tổn thất áp lực trong quá trình dẫn nước.
Đặc điểm: Lắp đặt theo hướng từ cao xuống thấp để tận dụng độ dốc địa hình. Càng ít khúc cua càng tốt, giúp dòng chảy mạnh và ổn định hơn. Ống dẫn phải được cố định chắc chắn để chịu lực nước tác động liên tục.
Chức năng: Dẫn nước từ nguồn đến tuabin, tạo ra áp lực đủ mạnh để quay cánh tuabin.
Van khóa và lưới lọc đầu vào
Trước khi nước đi vào ống dẫn, người ta sẽ lắp van khóa và lưới lọc để bảo vệ hệ thống.
Van khóa: Cho phép đóng hoặc mở dòng nước, giúp dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa hoặc điều chỉnh lưu lượng khi cần thiết.
Lưới lọc: Được đặt ở đầu ống, có nhiệm vụ chặn rác, lá cây, bùn cát hoặc sỏi đá nhỏ khỏi đi vào tuabin. Tránh gây tắc nghẽn hoặc hư hỏng cánh quạt.
Chức năng: Giữ cho dòng nước sạch và ổn định, đồng thời bảo vệ tuabin khỏi vật thể lạ gây hư hại.
Tuabin nước
Tuabin là bộ phận trung tâm của hệ thống, nơi diễn ra quá trình chuyển đổi năng lượng nước thành cơ năng. Khi nước có áp lực cao chảy vào cánh tuabin, nó làm tuabin quay.
Tùy vào địa hình và lưu lượng nước, người ta sẽ chọn loại tuabin phù hợp:
Tuabin Pelton: Dành cho cột nước cao (trên 20 mét). Cánh dạng gàu, nước bắn vào mạnh tạo tốc độ quay lớn.
Tuabin Francis: Dùng cho cột nước trung bình (10–50 mét). Có thiết kế nhỏ gọn, hiệu suất cao.
Tuabin Kaplan: Dành cho cột nước thấp (dưới 10 mét). Cánh có thể điều chỉnh góc, thích hợp cho lưu lượng lớn.
Chức năng: Chuyển động năng của dòng nước thành chuyển động quay cơ học. Làm quay trục của máy phát điện.
Trục truyền động
Trục truyền động là bộ phận cơ khí nối giữa tuabin và máy phát điện. Nó có nhiệm vụ truyền mô-men xoắn từ tuabin sang rôto của máy phát điện. Trục được chế tạo bằng thép hợp kim cứng, chịu lực tốt và chống mài mòn. Để tránh rung lắc, trục thường có bạc đỡ và vòng bi hai đầu. Một số hệ thống còn sử dụng khớp nối đàn hồi để giảm chấn động khi tuabin khởi động.
Chức năng: Truyền chuyển động quay từ tuabin sang máy phát điện ổn định và đồng tâm.
Máy phát điện
Máy phát điện là nơi chuyển đổi cơ năng thành điện năng.
Cấu tạo gồm hai phần chính:
Rôto (phần quay): Gắn trực tiếp với trục tuabin, tạo ra từ trường quay.
Stato (phần tĩnh): Gồm các cuộn dây đồng được đặt cố định. Khi rôto quay, từ trường biến thiên sinh ra dòng điện cảm ứng trong các cuộn dây.
Máy phát thường tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) có tần số 50Hz – 60Hz. Phù hợp với các thiết bị dân dụng.
Chức năng: Biến chuyển động cơ học thành dòng điện cảm ứng để cung cấp điện năng sử dụng.
Bộ điều chỉnh điện áp (AVR )
Khi tốc độ nước hoặc tải điện thay đổi, điện áp đầu ra của máy cũng có thể dao động. AVR có nhiệm vụ ổn định điện áp đầu ra, đảm bảo dòng điện luôn ở mức an toàn. AVR tự động điều chỉnh dòng kích từ của máy phát để giữ điện áp ổn định dù tải thay đổi. Bảo vệ thiết bị điện khỏi sốc điện, quá áp hoặc sụt áp.
Chức năng: Duy trì điện áp ổn định, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện và thiết bị tiêu thụ.
Bộ điều tốc
Bộ điều tốc là thiết bị kiểm soát tốc độ quay của tuabin. Khi tải điện tăng lên, tuabin có xu hướng chậm lại do áp lực tăng. Ngược lại, khi tải giảm, tốc độ quay sẽ tăng lên. Bộ điều tốc tự động điều chỉnh van nước vào tuabin. Giúp tốc độ quay và tần số điện (50Hz hoặc 60Hz) luôn ổn định.
Chức năng: Giữ tốc độ quay ổn định, giúp máy phát điện hoạt động mượt và cung cấp điện chất lượng cao.
Hệ thống điện và điều khiển
Bao gồm bảng điều khiển, cầu dao, dây dẫn, đồng hồ đo điện áp và dòng điện. Đi cùng các thiết bị bảo vệ như:
- Aptomat (CB) – ngắt mạch khi quá tải hoặc chập điện.
- Bộ sạc ắc quy và inverter – trong hệ thống có lưu trữ điện năng.
- Đèn báo, công tắc, đồng hồ tần số – giúp giám sát vận hành.
Chức năng: Phân phối và kiểm soát dòng điện, đảm bảo an toàn, tiện lợi và hiệu quả khi sử dụng.
Hệ thống xả nước
Sau khi đi qua tuabin, nước được dẫn ra ngoài qua ống xả hoặc kênh thoát trở lại dòng suối tự nhiên. Hệ thống này cần được thiết kế thoáng, không tắc nghẽn. Để nước chảy ra dễ dàng và không dội ngược lại làm hư máy.
Chức năng: Giúp nước thoát ra an toàn, bảo vệ máy khỏi áp lực dư thừa và duy trì chu trình nước tự nhiên.
Nguyên lí hoạt động của máy phát điện chạy bằng nước
Bước 1: Tích trữ và dẫn hướng dòng nước
Nước được dẫn từ hồ, suối, thác hoặc mương về ống dẫn áp lực. Khi nước chảy từ nơi cao xuống nơi thấp, nó tạo ra áp lực và tốc độ lớn. Áp lực này chính là nguồn năng lượng chính để làm quay tuabin.
Bước 2: Quay tuabin nước
Dòng nước chảy mạnh đi qua cánh tuabin, va đập vào các cánh làm tuabin quay liên tục. Tùy theo thiết kế, nước có thể tác động vào cánh theo nhiều hướng khác nhau để tối ưu lực quay. Tốc độ quay của tuabin phụ thuộc vào lưu lượng và độ cao của dòng nước (cột nước).
Bước 3: Chuyển động quay truyền sang máy phát điện
Trục của tuabin được nối trực tiếp với roto (phần quay) của máy phát điện. Khi tuabin quay khiến roto quay theo, làm các cuộn dây của roto cắt qua từ trường trong stato (phần đứng yên).
Kết quả: dòng điện cảm ứng xoay chiều được sinh ra trong cuộn dây stato.
Bước 4: Ổn định và truyền tải điện năng
Dòng điện tạo ra được điều chỉnh điện áp nhờ bộ ổn áp tự động (AVR) hoặc bộ điều khiển. Sau đó, điện được chuyển ra tải tiêu thụ cho nhà ở, xưởng, thiết bị, lưới điện nhỏ. Một phần năng lượng cũng có thể được tích trữ trong ắc quy hoặc pin dự phòng để sử dụng khi dòng nước yếu.
Công ty TNHH XNK thiết bị Trường Phát
Công ty TNHH XNK thiết bị Trường Phát tự hào là đơn vị hàng đầu tại Việt Nam về lĩnh vực Tư vấn và Cung cấp máy phát điện công nghiệp chạy dầu diesel nhập khẩu nguyên chiếc.
Địa chỉ: Tầng 4 Khu Văn Phòng, Tòa nhà CT2B Nam Đô Complex, Số 609 Trương Định, Thịnh Liệt, Hoàng Mai, Hà Nội
Hotline: 0945.989.313
