Nguyên lý hoạt động và trạng thái vận hành của máy phát điện nam châm vĩnh cửu

Máy phát điện nam châm vĩnh cửu là thiết bị phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học từ năng lượng nhiệt thành năng lượng điện. Máy phát điện nam châm vĩnh cửu có ưu điểm là kích thước nhỏ, tổn thất thấp và hiệu suất cao. Do ngày càng chú trọng đến việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường trong máy phát điện nam châm vĩnh cửu, việc nghiên cứu về chúng là rất cần thiết. Công nghệ không chổi than có thể được ứng dụng trong nhiều trường hợp, vì vậy nó thường được sử dụng cho các động cơ nhỏ và siêu nhỏ. Khi sử dụng nguồn điện biến tần, động cơ nam châm vĩnh cửu cũng có thể được sử dụng trong hệ thống truyền động điều khiển tốc độ. Với sự cải tiến và hoàn thiện liên tục về hiệu suất của vật liệu nam châm vĩnh cửu, động cơ nam châm vĩnh cửu đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thiết bị gia dụng, thiết bị y tế, ô tô, hàng không và quốc phòng.
Nguyên lý hoạt động của máy phát điện nam châm vĩnh cửu:
Máy phát điện có hai rôto và một stato. Rôto nằm ở cả hai phía của stato. Rôto được cấu tạo từ một vòng nam châm vĩnh cửu. Công suất và điện áp của máy phát điện phụ thuộc vào kích thước của nam châm vĩnh cửu, đường kính cuộn dây và số vòng dây.

Động cơ xe điện là loại động cơ dạng đĩa có lõi sắt, có thể tạo ra điện mà không cần chỉnh sửa. Khi có tải trong quá trình phát điện, nó sẽ bị lõm xuống. Nam châm mạnh dùng để chế tạo máy phát điện nam châm vĩnh cửu rất đắt tiền. Nếu muốn thử nghiệm, bạn có thể tự làm một cái nhỏ. Có những nam châm nhỏ mạnh trong động cơ của những chiếc xe điện phế thải có thể dùng để chơi.

Cấu trúc stato và nguyên lý hoạt động của máy phát điện nam châm vĩnh cửu tương tự như động cơ điện xoay chiều không đồng bộ, chủ yếu ở dạng bốn cực. Cuộn dây ba pha được bố trí theo cấu hình bốn cực và tạo ra từ trường quay bốn cực khi được cấp điện.

Sự khác biệt giữa động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và động cơ không đồng bộ thông thường nằm ở cấu trúc rôto. Cực từ vĩnh cửu được lắp đặt trên rôto, và cực từ này được lắp đặt trên bề mặt chu vi của lõi rôto. Cực tính của cực từ và từ thông hướng sang phải. Đây là rôto 4 cực. Theo nguyên lý điện trở từ thấp, từ thông luôn khép kín dọc theo đường có điện trở từ thấp, và rôto bị kéo quay bởi lực hút từ. Do đó, rôto nam châm vĩnh cửu sẽ quay đồng bộ với từ trường quay do stato tạo ra.

Máy phát điện nam châm vĩnh cửu là một sản phẩm tiết kiệm năng lượng. Cấu trúc rôto nam châm vĩnh cửu loại bỏ công suất kích thích cần thiết để tạo ra từ trường rôto và các tổn thất cơ học do ma sát giữa chổi than và vòng trượt, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của máy phát điện nam châm vĩnh cửu. Máy phát điện kích thích thông thường chỉ có hiệu suất trung bình từ 45% đến 55% trong dải tốc độ từ 1500 vòng/phút đến 6000 vòng/phút, trong khi hiệu suất trung bình của máy phát điện nam châm vĩnh cửu có thể đạt tới 75% đến 80%.

Nhờ sử dụng bộ điều chỉnh điện áp tự khởi động, không cần nguồn điện kích thích bên ngoài. Máy phát điện có thể tạo ra điện miễn là nó quay. Khi ắc quy bị hỏng, miễn là động cơ hoạt động, hệ thống sạc của xe vẫn có thể hoạt động bình thường. Nếu xe không có ắc quy, cũng có thể khởi động bằng cách lắc tay lái hoặc trượt xe.