Tìm hiểu về máy phát điện diesel hạ thế

   Tải tài liệu PDF tại đây

1.     Tổng quan

• Máy phát điện là loại máy dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng. Máy phát điện sử dụng nhiên liệu như dầu, xăng, gió hoặc nước chuyển động. Điện được tạo ra thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ.
• Máy phát điện được sử dụng rộng rãi như nguồn điện dự phòng cho nhà máy, bệnh viện … Bất cứ nơi nào có thể thiết lập để chúng hoạt động ngay khi mất điện chính. Máy phát điện cũng thường được sử dụng bởi các gia đình, các doanh nghiệp nhỏ
• Máy phát điện là một trong những thiết bị vô cùng hữu ích, đặc biệt là trong trường hợp mất điện khẩn cấp, cần nguồn điện trong thời gian ngắn hay những nơi không có sự hỗ trợ của lưới điện quốc gia, khiến các hoạt động hàng ngày, hoạt động kinh doanh, dự án, công trình bị gián đoạn. Máy phát điện là thiết bị có nhiều hình thức hoạt động khác nhau, để phục vụ cho những nhu cầu, mục đích khác nhau.
• Máy phát điện chạy dầu hay còn gọi là máy phát điện công nghiệp có công suất lên tới 4.000 kVA. Hiện nay, máy phát điện chạy dầu vẫn là nguồn điện dự phòng đáng tin cậy cho điện lưới.

2.     Nguyên lý hoạt động

• Máy phát điện là thiết bị giúp chuyển đổi năng lượng cơ học thu được từ bên ngoài thành năng lượng điện dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ.
• Thực chất máy phát điện không tự tạo ra điện, nó chỉ tận dụng năng lượng cơ học từ bên ngoài cung cấp để buộc các điện tích có trong dây quấn chuyển động thông qua một mạch điện bên ngoài. Dòng điện tích này tạo ra dòng điện đầu ra dưới sự hỗ trợ của máy phát điện. Cơ chế hoạt động của máy phát điện có thể hiểu như một chiếc máy bơm nước, chúng gây ra dòng chảy của nước nhưng không thực sự tạo ra nước.
• Máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ, được phát hiện bởi Michael Faraday vào năm 1831. Faraday phát hiện ra rằng: dòng điện tích có thể được tạo ra bằng cách di chuyển một dây dẫn điện, chẳng hạn như dây có chứa điện tích trong các từ trường. Chuyển động này tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu của dây dẫn hoặc dây dẫn điện, từ đó làm cho các điện tích chạy, dòng điện theo đó mà được tạo ra.
• Nhìn chung, nguyên lý hoạt động của máy phát điện về cơ bản đề dựa theo hiện tượng cảm ứng điện từ. Cụ thể, sự biến động tăng hoặc giảm của tốc độ quay cuộn dây bên trong máy phát điện sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng. Bên cạnh đó, lực từ trường cũng là yếu tố tạo ra sự khác biệt về nguyên lý hoạt động máy phát điện. Cụ thể như sau:
• Máy phát điện xoay chiều 1 pha
• Với các dòng máy phát điện xoay chiều 1 pha, nguyên tắc hoạt động cơ bản cùng là dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong đó, cuộn dây đồng và một đầu phát của máy sẽ bao quanh lõi kim loại. Phần lõ này sẽ là phần cứng và nó sẽ quay trong khi nam châm đứng yên. Khi đó, quá trình quay là cơ sở để sản sinh ra hiệu điện thế và dòng điện xoay chiều.
• Về lý thuyết, khi số vòng quay của cuộn dây càng cao thì sẽ sinh ra dòng điện càng lớn. Ngoài ra, nếu phần cứng càng quay nhanh thì điện áp sinh ra cũng sẽ càng mạnh. Chính vì thế, khi muốn tạo ra một dòng điện theo ý muốn, người ta chỉ cần điều chỉnh số vòng dây và tốc độ quay. Do đó, loại máy phát điện này có khả năng tạo ra điện áp tăng hoặc giảm tùy theo từng chu kỳ.
• Máy phát điện xoay chiều 3 pha
• Hiểu đơn giản thì đây chính là sự kết hợp của 3 chiếc máy phát điện xoay chiều 1 pha. Ở đây, chúng sẽ luân phiên chạy để tạo được ra góc lệch 120 độ. Từ đó, sản sinh ra ba sóng điện xoay với cùng chu kỳ để tạo ra nguồn cấp điện. Chính điều này giúp máy phát điện xoay chiều 3 pha có thể hoạt động ổn định, đồng thời tạo ra được năng lượng điện lớn và không đổi.
• Máy phát điện xoay chiều 3 pha thường gồm 2 dạng kết nối là kết nối Delta và Wye. Trong đó, kết nối Delta sẽ có ba cuộn dây được liên kết tạo thành vòng tròn kín. Còn với kiểu kết nối Wye, bạn sẽ thấy một đầu của mỗi cuộn dây sẽ được liên kết với nhau để tạo thành khung hình có hình chữ Y.
• Máy phát điện chạy dầu diesel là một thiết bị sản xuất ra điện. Giống như nhà máy điện, nó cho phép người dùng sản xuất ra điện tại chỗ. Máy phát điện diesel gồm hai thành phần chính là động cơ diesel và đầu phát.
• Về nguyên lý hoạt động, khi động cơ diesel hoạt động sẽ đốt cháy nhiên liệu (dầu diesel) để tạo ra chuyển động quay – một dạng cơ năng. Đầu phát được liên kết với động cơ thông qua mặt bích để tiếp nhận mô men quay sẽ chuyển hóa thành điện năng nhờ tính chất của cảm ứng điện từ.
• Tại Việt Nam, máy phát điện chạy dầu có thể lắp ráp trong nước hoặc nhập khẩu đồng bộ. Máy được tích hợp bộ điều khiển thông minh, dễ dàng trong vận hành và có tính năng bảo vệ an toàn.

3.     Thành phần cấu tạo

3.1.      Tổng quan

• Ở phần trên, chúng ta đã biết máy phát điện gồm 2 phần chính là động cơ và đầu phát. Động cơ tạo ra cơ năng, và đầu phát chuyển hóa cơ năng thành điện năng – là điện chúng ta sử dụng trong sản xuất và sinh hoạt.
• Ngoài ra động cơ và đầu phát còn có thêm các bộ phận khác để tạo nên một tổ máy phát điện hoàn chỉnh:
• Bộ điều khiển: Để khởi động/tắt máy và giám sát máy trong quá trình vận hành;
• Hệ thống nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu cho động cơ hoạt động;
• Khung đế (sắt-xi);
• Vỏ chống ồn: Bảo vệ máy và giảm tiếng ồn.

3.2.      Động cơ diesel

• Động cơ được ví như “linh hồn” và chiếm tới 70% giá trị trong một tổ máy phát điện. Động cơ có tác dụng chuyển hóa năng lượng từ dầu diesel (đốt cháy cùng với khí) tạo ra chuyển động quay và truyền mô men quay sang đầu phát để phát ra điện.
• Máy phát điện chạy dầu hiện nay đều dùng động cơ diesel 4 thì, có tubor tăng áp cho khí nạp. Tùy theo công suất máy, động cơ thể sử dụng từ 3 tới 20 xi lanh (với dung tích từ 1 đến 100 lít). Các xi lanh được bố trí theo hai kiểu: Kiểu thẳng hàng (chữ L – line) với động cơ 3 – 6 xi lanh, kiểu chữ V (đối xứng) với động cơ từ 8 – 20 xi lanh.
• Động cơ diesel cho máy phát điện được sản xuất bởi các hãng như: Cummins (USA), Doosan (Hàn Quốc), Mitsubishi (Nhật Bản), Perkins (UK), Volvo (Thụy Điển), MTU (Đức)… Các hãng này sản xuất động cơ hoàn thiện (đồng bộ gồm cả két nước và hệ thống lọc) cung cấp cho các công ty lắp ráp máy phát điện (cùng với đầu phát và bộ điều khiển) để tổ hợp thành một tổ máy hoàn chỉnh bán ra thị trường.
• Về cơ bản, động cơ diesel của các hãng có cách thức hoạt động giống nhau, dựa trên nguyên lý của động cơ đốt trong. Điểm khác biệt nằm ở các thiết bị điện tử được tích hợp thêm như: Bộ điều tốc bằng điện tử, phun nhiên liệu bằng điện tử thông qua ECU (một dạng hộp đen).
• Do thời điểm và lưu lượng nhiên liệu được tính toán chính xác thông qua hộp đen nên động cơ trang bị ECU sẽ vào tải êm và tiết kiệm nhiên liệu hơn động cơ điều khiển phun nhiên liệu bằng cơ khí thông thường. Động cơ dùng ECU có giá thành cao hơn động cơ thường.

3.3.      Đầu phát điện

• Đầu phát có vai trò biến đổi năng lượng từ động năng thành điện năng. Quá trình biến đổi này dựa trên tính chất cảm ứng điện từ, hiện tượng vật lý mà từ trường biến thiên tạo ra dòng diện.
• Trong một tổ máy phát điện, đầu phát là thành phần quan trọng thứ hai sau động cơ. Nếu động cơ là “linh hồn” thì đầu phát là bộ phận quyết định chất lượng điện đầu ra của tổ máy.
• Máy phát diesel hiện nay thường sử dụng đầu phát tự động kích từ không chổi than, tự động điều chỉnh điện áp. Các hãng đầu phát nổi tiếng như Stamford (UK), Leroy Somer (Pháp), Mecc Alte (Italia)… đều cho ra điện áp với độ ổn định ± 1%. Nhờ sai số ít mà giúp các các thiết bị tiêu thụ được vận hành an toàn
• Bộ phát điện là đầu ra điện của máy phát điện. Bộ phận này gây ra chuyển động tương đối giữa từ trường và điện trường, từ đó tạo ra điện, gồm 2 phần chính:
• Phần cảm (Stator) - Đây là thành phần đứng yên. Nó chứa một tập hợp các dây dẫn điện quấn trong cuộn dây trên lõi sắt.
• Phần ứng (Rotor) - Đây là thành phần chuyển động tạo ra từ trường quay theo bất kỳ một trong ba cách sau:
  • Bằng cảm ứng - Chúng được gọi là máy phát điện không chổi than và thường được sử dụng trong các máy phát lớn.
  • Bằng nam châm vĩnh cửu - Điều này phổ biến trong các đơn vị phát điện nhỏ.
  • Bằng cách sử dụng một nguồn nhỏ của dòng điện trực tiếp (DC), cung cấp năng lượng cho rotor thông qua một tổ hợp gồm các vòng trượt và bánh răng.
• Rotor tạo ra một từ trường chuyển động xung quanh stator, tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa các cuộn dây của stator. Điều này tạo ra đầu ra dòng điện xoay chiều (AC) của máy phát.

3.4.      Bộ điều khiển

• Phần lớn các dòng máy phát điện diesel hiện nay đều được tích hợp bộ điều khiển thông minh, giúp người dùng dễ dàng khởi động/tắt máy, quan sát các thông số trong quá trình vận hành hay cài đặt các tính năng an toàn.
• Bộ điều khiển thông minh có 3 chức năng chính:
  • Hiển thị các thông số vận hành: Điện áp, tần số, dòng điện, mức nhiên liệu, áp suất dầu bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát, số giờ vận hành …;
  • Cảnh báo: Khi các thông số chạm ngưỡng cảnh báo, bộ điều khiển sẽ phát ra tín hiệu còi đèn để người vận hành nắm bắt thông tin và khắc phục;
  • Bảo vệ an toàn: Khi các thông số vượt quá ngưỡng cảnh báo (VD: Khi nhiệt độ nước làm mát quá cao, áp suất dầu bôi trơn quá thấp, quá tải, quá dòng …), bộ điều khiển sẽ ra lệnh dừng máy. Đây cũng là tính năng quan trọng mà hãng Deepsea đem lại cho khách hàng thông qua việc bảo vệ thiết bị.
• Hai chế độ vận hành: Bộ điều khiển thông minh cho phép người dùng có thể cài đặt hai chế độ vận hành: Chế độ vận hành bằng tay (manual) hoặc chế độ vận hành tự động (auto). Với chế độ manual, khi mất điện người dùng cần khởi động trực tiếp; Với chế độ auto, khi mất điện, bộ điều khiển sẽ tự động ra tín hiệu khởi động máy phát.
• Hãng sản xuất: Các thương hiệu bộ điều khiển được dùng phổ biến trong máy phát điện chạy dầu gồm: Deepsea (UK), ComAp (Czech), Deif (Đan Mạch) … Ngoài ra một số hãng máy phát điện sản xuất bộ điều khiển riêng độc quyền theo thương hiệu như Power Comand của Cummins Power Generator, Power Wizard của FG Wilson…

3.5.      Bộ điều chỉnh điện áp

• Bộ điều chỉnh điện áp AVR là bộ phận quyết định mức điện áp tại đầu ra của máy phát điện. AVR có khả năng tác động trực tiếp vào hệ thống kích từ trong máy phát điện, từ đó nhằm đảm bảo mức điện áp đầu ra luôn nằm trong giới hạn cho phép.
• Bên cạnh đó, ổn áp AVR còn giữ vai trò điều khiển công suất vô công và giới hạn tỷ số điện áp. Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi điện áp đường dây tăng hoặc bị suy giảm và khi đó AVR sẽ có tác dụng là bù trừ điện áp.
• Như tên gọi của nó, thành phần này điều chỉnh điện áp đầu ra của máy phát điện. Cơ chế được mô tả dưới đây chống lại từng thành phần đóng vai trò trong quá trình điều chỉnh điện áp theo chu kỳ, bao gồm:
• Bộ điều chỉnh điện áp: Chuyển đổi điện áp xoay chiều thành dòng điện một chiều - Bộ điều chỉnh điện áp chiếm một phần nhỏ của đầu ra máy phát điện của điện áp xoay chiều và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Bộ điều chỉnh điện áp sau đó cung cấp dòng điện một chiều này cho một bộ cuộn dây thứ cấp trong stator.
• Cuộn dây quấn: Chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều - Hiện tại cuộn dây kích thích có chức năng tương tự như cuộn dây stato chính và tạo ra dòng điện xoay chiều nhỏ. Các cuộn dây được kết nối với các đơn vị được gọi là chỉnh lưu quay.
• Bộ chỉnh lưu xoay: Chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều - Chúng điều chỉnh dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi cuộn dây kích thích và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Dòng điện một chiều này được đưa đến rôto / phần ứng để tạo ra trường điện từ bên cạnh từ trường quay của rotor
• Phần ứng (Rotor): Chuyển đổi dòng điện một chiều thành điện áp xoay chiều - Rotor bây giờ tạo ra điện áp xoay chiều lớn hơn trên các cuộn dây của stato, mà máy phát hiện tạo ra như một điện áp xoay chiều đầu ra lớn hơn.
• Chu kỳ này tiếp tục cho đến khi máy phát bắt đầu tạo ra điện áp đầu ra tương đương với công suất hoạt động đầy đủ của nó. Khi đầu ra của máy phát tăng lên, bộ điều chỉnh điện áp tạo ra dòng điện một chiều ít hơn. Khi máy phát đạt đến công suất hoạt động đầy đủ, bộ điều chỉnh điện áp đạt trạng thái cân bằng và tạo ra dòng điện DC vừa đủ để duy trì đầu ra của máy phát ở mức hoạt động đầy đủ.
• Khi bạn thêm tải vào máy phát, điện áp đầu ra của nó giảm xuống một chút. Điều này nhắc nhở bộ điều chỉnh điện áp hoạt động và chu trình trên bắt đầu. Chu kỳ tiếp tục cho đến khi đầu ra máy phát tăng lên đến công suất hoạt động ban đầu.

3.6.      Hệ thống nhiên liệu

• Hệ thống nhiên liệu có vai trò cung cấp dầu diesel cho máy hoạt động. Với máy công suất từ 750 kVA trở xuống thường sẽ có bồn dầu đi kèm. Bồn nằm trong khung đế máy với dung tích đủ cho máy vận hành trong 8 giờ liên tục. Bồn dầu đáy sẽ được kết nối với động cơ theo đường ống độc lập là đường hút và đường hồi.
• Những máy có công suất lớn hơn sẽ dùng bồn dầu ngoài với dung tích tối thiểu đủ cho 8 giờ hoạt động liên tục. Tùy theo yêu cầu vận hành của công trình, bồn dầu ngoài có thể có dung tích lên tới 24 giờ.
• Ngoài việc đảm bảo nhiên liệu cho máy hoạt động, hệ thống này còn được thiết kế và thi công nhằm đảm bảo yêu cầu về phòng cháy chữa cháy cho từng công trình.

3.7.      Hệ thống làm mát

• Sử dụng quạt gió hoặc nước để làm mát máy. Ngoài ra, nhiều nhà sản xuất hiện nay thường sử dụng hydrogen trong hệ thống làm mát vì khả năng hấp thụ nhiệt vượt trội.
• Máy phát điện hoạt động liên tục khiến động cơ của nó bị nóng lên. Hệ thống làm mát làm giảm lượng nhiệt do máy phát điện tỏa ra, giúp giảm thiểu hao mòn trong thời gian sử dụng, máy phát điện hoạt động được lâu hơn và tăng độ bền, tuổi thọ cho máy
  • Nước lạnh đôi khi được sử dụng làm chất làm mát cho máy phát điện, nhưng hầu hết chỉ giới hạn trong các trường hợp cụ thể như máy phát điện nhỏ trong các ứng dụng của thành phố hoặc các đơn vị rất lớn trên 2250 kW trở lên.
  • Hydrogen được sử dụng làm chất làm mát cho cuộn dây stator của các tổ máy phát lớn vì nó hiệu quả hơn trong việc hấp thụ nhiệt so với các chất làm mát khác. Hydrogen loại bỏ nhiệt từ máy phát điện và chuyển nó qua bộ trao đổi nhiệt vào mạch làm mát thứ cấp có chứa nước khử khoáng làm chất làm mát. Đây là lý do tại sao máy phát điện rất lớn và các nhà máy điện nhỏ thường có tháp giải nhiệt lớn bên cạnh. Đối với tất cả các ứng dụng phổ biến khác, cả dân dụng và công nghiệp, một bộ tản nhiệt và quạt tiêu chuẩn được gắn trên máy phát điện và hoạt động như hệ thống làm mát chính.
• Điều cần thiết là kiểm tra mức độ làm mát của máy phát điện hàng ngày khi sử dụng liên tục. Hệ thống làm mát và bơm nước phải được rửa sạch sau mỗi 600 giờ và bộ trao đổi nhiệt nên được làm sạch sau mỗi 2.400 giờ hoạt động của máy phát. Máy phát điện nên được đặt trong một khu vực mở và thông gió có đủ không khí trong lành. Bộ luật điện quốc gia (NEC) quy định rằng không gian tối thiểu là khoảng trống 100m xung quanh máy để đảm bảo thông thoáng

3.8.      Hệ thống xả khói

• Khói thải ra từ máy phát điện cũng giống như khí thải từ bất kỳ động cơ chạy dầu diesel hoặc gasonline nào khác và chứa các hóa chất độc hại cao cần được quản lý đúng cách. Do đó, điều cần thiết là phải lắp đặt một hệ thống xả đầy đủ để xử lý khí thải, giảm thiểu tối đa rủi ro ngộ độc do khí thải từ máy phát điện.
• Ống xả thường được làm bằng gang, sắt rèn hoặc thép. Các ống xả thường được gắn vào động cơ bằng các đầu nối linh hoạt để giảm thiểu rung động và ngăn ngừa thiệt hại cho hệ thống xả của máy phát điện. Ống xả kết thúc ngoài trời và dẫn ra khỏi cửa ra vào, cửa sổ và các lối mở khác vào nhà hoặc tòa nhà. Bạn phải đảm bảo rằng hệ thống xả của máy phát điện của bạn không được kết nối với bất kỳ thiết bị nào khác. Bạn cũng nên tham khảo các quy định địa phương để xác định xem liệu hoạt động của máy phát điện của bạn có cần phải được sự chấp thuận của chính quyền địa phương để đảm bảo không gặp rắc rối, phiền phức trong suốt quá trình sử dụng.

3.9.      Hệ thống bôi trơn

• Hệ thống bôi trơn của máy bằng dầu cùng với hệ thống làm mát. Chúng sẽ đảm bảo cho máy phát điện hoạt động một cách bền bỉ. Từ đó, góp phần gia tăng hiệu suất cũng như năng suất hoạt động.

3.10.   Khung đế

• Khung đế hay còn gọi là chassi (sắt-xi, base frame) máy là phần chịu toàn bộ tải trọng của máy. Động cơ và đầu phát liên kết trực tiếp với sắt-xi qua các “bát” cao su giảm chấn. Giống như phần móng của ngôi nhà, sắt-xi to khỏe vững chãi sẽ giúp máy chạy đầm và ít rung lắc.
• Khung đế máy thường được làm từ thép dập với chiều dày tối thiểu 6 mm, đảm bảo độ cứng và vững để thiết bị không bị biến dạng khi di chuyển. Ngoài ra sắt-xi được thiết có lỗ xỏ càng xe nâng để tiện cho việc vận chuyển.
• Khung máy cũng được nối đất đảm bảo an toàn.

3.11.   Vỏ chống ồn

• Vỏ chống ồn có tác dụng: Bảo vệ máy trước những tác động của thời tiết (mưa, nắng …); Giảm độ ồn khi vận hành và cuối cùng nhờ cánh cửa trang bị khóa an toàn nên giúp máy tránh được phá hoại từ kẻ xấu.
• Vỏ chống ồn máy phát điện diesel được làm từ thép tấm dày tối thiểu 2 mm. Vỏ được sơn tĩnh điện mặt trong và ngoài, đủ điều kiện hoạt động ngoài trời. Vật liệu tiêu âm được làm từ mút tiêu âm chuyên dụng hoặc bông thủy tinh ốp vào mặt trong của vỏ máy.
• Với máy phát điện từ 300 kVA trở xuống thường dùng vỏ nhập khẩu nguyên chiếc đồng bộ theo máy. Với các máy công suất lớn, có thể dùng vỏ tiêu âm nhập khẩu hoặc loại sản xuất tại Việt Nam để tiết kiệm chi phí (công suất máy từ 1000 kVA trở lên, vỏ sản xuất tại Việt Nam có giá chỉ bằng ½ so với vỏ nhập khẩu).
• Ở khoảng cách 7 m, độ ồn của máy phát điện được trang bị vỏ dao động từ 65 đến 80 dB tùy theo công suất máy và loại vỏ.
• Một số công trình sử dụng máy công suất lớn từ 1000 kVA trở lên có thể lựa chọn phương án dùng vỏ dạng container. Máy được đặt hoàn toàn trong vỏ, bao gồm cả bồn dầu. Phương án này chi phí khá cao, nhưng bù lại đạt tuổi thọ tối đa do sản xuất theo đúng tiêu chuẩn vỏ container trong vận tải biển quốc tế.

3.12.   Bộ sạc pin

• Bộ sạc ắc quy tự động là thiết bị đổi nguồn từ điện áp xoay chiều 220V sang điện áp một chiều 12V/24V. Thiết bị sẽ hoạt động độc lập và có thể không có người giảm sát. Bộ sạc pin của máy phát điện có tính năng ngắt an toàn để tránh tình trạng sạc quá mức pin. Do đó, nó có thể bị ngắt kết nối vĩnh viễn với pin gây hư hỏng. Thiết bị cũng có thể vẫn được kết nối trong khi máy phát điện sạc hoạt động.
• Bộ sạc pin giữ cho pin máy phát điện được sạc bằng cách cung cấp cho nó một dòng điện áp. Nếu điện áp rất thấp, pin sẽ vẫn được sạc đầy. Nếu điện áp phao rất cao, nó sẽ rút ngắn tuổi thọ của pin. Bộ sạc pin thường được làm bằng thép không gỉ để chống ăn mòn, chúng hoạt động hoàn toàn tự động. Điện áp đầu ra DC của bộ sạc pin được đặt ở mức 2,33 Vol mỗi tế bào, đây là điện áp nổi chính xác cho pin axit chì. Bộ sạc pin có đầu ra điện áp DC bị cô lập gây cản trở hoạt động bình thường của máy phát điện.
• Cấu tạo của bộ sạc ắc quy khá đơn giản, chúng bao gồm các linh kiện sau: Vỏ sạc, Mạch điện tử bảo vệ, Bộ đổi nguồn, Cầu chì bảo vệ mạch, Được thiết kế vĩnh viễn kết nối với ắc quy của máy phát điện
• Phần lớn chúng ta chia các loại sạc theo điện áp và dòng điện đầu ra:
• Theo thương hiệu: Smartgen, DeepSea, Datakom, Lixise… Đây đều là các tên tuổi lớn trong việc sản xuất bảng điều khiển máy phát điện.
• Theo điện áp ra: phần lớn các sản phẩm ắc quy trên thị trường đều để mặc định là 12V. Tùy theo động cơ dung điện áp đề là 12V/24V mà tổ máy sẽ có 1 hoặc 2 bình ắc quy. Và cũng tương đương theo số bình ắc quy mà sử dụng loại sạc 12V hoặc 24V.
• Theo dòng sạc: phổ biến nhất vẫn là loại 3A và 6A. Tránh chọn sạc có dòng điện quá lớn khiến ắc quy nhanh bị chai dẫn đến hỏng.
• Theo dung lượng bình: dung tích nhỏ từ 7Ah đến lớn là 120Ah.

4.     Các chế độ vận hành

• Đối với máy phát điện công nghiệp chạy dầu diesel của Cummins, Doosan, Mitsubishi, và Isuzu… được phép khai thác theo 3 chế độ dưới đây.
• Để mô tả rõ hơn về 3 chế độ này, HQC sẽ lấy ví dụ máy phát điện Cummins China, model C1100D5, công suất liên tục (prime) là 1000 kVA, công suất dự phòng (standby) là 1100 kVA:
• Vận hành ở chế độ dài hạn (continuous): Là chế độ vận hành không giới hạn số giờ chạy mỗi năm.
• Điều kiện của chế độ này: Trong khoảng thời gian 24 giờ, mức tải trung bình không vượt quá 70% công suất liên tục (prime). Với máy C1100D5 ở trên công suất dài hạn là 1000×70% = 700 kVA. Không giới hạn thời gian.
• Vận hành ở chế độ liên tục (prime): Là chế độ chạy 100% công suất. Prime giới hạn mỗi năm chỉ được chạy 500 giờ. Do vậy, với máy C1100D5, công suất liên tục là 1000×100% = 1000 kVA. Mỗi năm C1100D5 chỉ được chạy ở mức công suất 1000 kVA không quá 500 giờ (cộng gộp).
• Vận hành ở chế độ phòng (standby): Standby là chế độ chạy dự phòng 110% công suất liên tục (prime), hay còn gọi là chạy quá tải. Điều kiện vận hành ở chế độ này là sau mỗi 12 giờ chạy máy, thì được chạy standby trong vòng 1 giờ. Do vậy, với máy C1100D5 ở trên công suất quá tải là 1000×110% = 1100 kVA. Mỗi năm C1100D5 chỉ được chạy ở công suất 1100 kVA không quá 25 giờ (cộng gộp).

5.     Các thông số kỹ thuật chính

5.1.      Công suất

• Công suất máy phát điện thường dùng đơn vị tính là kVA (kilo-volt-ampe). Nó thể hiện tổng lượng điện mà máy phát điện sản sinh ra, giá trị kVA càng cao thì máy có công suất càng lớn.
• Máy phát điện chạy dầu có công suất phổ biến từ 5 kVA đến 3.000 kVA. Giá trị của một tổ máy được quyết định bởi công suất mà nó sản sinh ra. Công suất càng lớn giá trị càng cao.
• Công suất liên tục (prime power) là công suất đại diện cho một tổ máy phát điện. Khi chúng ta nói với nhau “máy phát điện 500 kVA”, thì 500 kVA được hiểu là công suất liên tục (prime). Nó cũng là công suất tối đa thông thường dùng trong vận hành.
• Công suất dự phòng (standby power): là công suất cực đại của một tổ máy phát điện hay còn gọi là công suất quá tải. Thường công suất standby bằng 110% công suất liên tục. Stanby chỉ được dùng trong các trường hợp khẩn cấp cần tăng tải. (Xem thêm về chế độ vận hành ở phần 3)

5.2.      Điện áp

• Thông số điện áp của máy phát điện ký hiệu là V, đơn vị tính là Vôn (voltage). Với máy phát điện chạy dầu 3 pha có 2 loại điện áp, thường được ghi là 380/220 V hoặc 400/230 V.
  • Điện áp pha là 380 V (hoặc 400 V) là điện áp chênh lệch giữa 2 dây pha (2 dây pha bất kỳ trong trong 3 dây).
  • Điện áp dây là 220 V (hoặc 230 V). Là điện áp chênh lệch giữa một dây pha (bất kỳ) với dây trung tính.

5.3.      Cường độ dòng điện

• Trong máy phát điện, thông số “cường độ dòng điện cực đại” thường được dùng để tính tiết diện của dây cáp dẫn điện. Từ công suất dự phòng (kVA) của tổ máy ta có thể tính nhanh dòng điện như sau: I(ampe) = P(kVA)×1.44 với điện áp là 400 (V), I(ampe) = P(kVA)×1.52 với điện áp là 380 (V).

5.4.      Hệ số công suất

• Hệ số công suất (power factor) của máy phát điện chạy dầu ký hiệu là cosφ với độ lớn bằng 0.8.

5.5.      Tần số

• Tần số máy phát điện ở Việt Nam và hầu hết các nước trên thế giới là 50 Hz. Ngoài ra còn có máy phát điện tần số 60 Hz được dùng phổ biến tại Nhật và Mỹ.

5.6.      Mức tiêu hao nhiên liệu

• Theo thống kê, mức tiêu hao nhiên liệu (lít/giờ) của máy phát điện chạy dầu diesel trong một giờ bằng công suất (kVA) × 0.22 đến 0.23. Trong đó 0.22 – 0.23 là suất tiêu hao trung bình của máy để phát ra công suất 1 kVA trong 1 giờ.
• Mức tiêu hao nhiên liệu được thể hiện trong catalogue của mỗi tổ máy ở các mức tải 50%, 75%, 100% và 110% công suất.
• Ví dụ, với một tổ máy phát điện công suất liên tục 1000 kVA. Khi đó mức tiêu thụ nhiên liệu như sau:
  • Chế độ 50% tải: 100 – 115 lít/giờ
  • Chế độ 75% tải: 165 – 172,5 lít/giờ
  • Chế độ 100% tải: 220 – 230 lít/giờ
  • Chế độ 110% tải: 242 – 253 lít/giờ

6.     Ứng dụng trong thực tế

6.1.      Máy phát điện cho các nhà máy công nghiệp

• Hầu hết các nhà máy công nghiệp đều cần máy phát dự phòng trong các trường hợp mất điện lưới để duy trì hoạt động sản xuất. Và có một số nhà máy dưới đây việc trang bị máy phát điện là gần như bắt buộc:
  • Các nhà máy sản xuất linh kiện điện tử – là đối tác của các công ty lớn như Samsung, Apple … họ cần máy phát điện để chủ động kế hoạch sản xuất (không phụ thuộc vào điện lưới) nhằm đảm bảo tiến độ cấp hàng như cam kết với đối tác.
  • Các nhà máy chế biến thực phẩm, sữa, thức ăn gia súc, sản xuất thép… cần máy phát điện để duy trì nguồn điện liên tục tránh sản phẩm bị hỏng khi đang sản xuất. Ví dụ, trong các nhà máy sữa, nếu mất điện đột ngột, nếu không có máy phát dự phòng sẽ khiến sản phẩm mất bảo quản và hư hỏng.
  • Các nhà máy dược phẩm cần duy trì nhiệt độ ổn định cho các phòng lạnh bảo quản thuốc cũng cần trang bị máy phát để đảm bảo nguồn điện liên tục.

6.2.      Máy phát điện cho các bệnh viện, trung tâm dữ liệu

• Bệnh viện và trung tâm dữ liệu là các nơi cần duy trì nguồn điện liên tục và không được phép gián đoạn. Khi đó, cần thêm cả thiết bị lưu điện – UPS để duy trì nguồn điện và chờ máy phát khởi động và cấp điện (khoảng 20 – 30 giây).
• Với các trung tâm dữ liệu (data center) thì bắt buộc nguồn điện phải duy trì liên tục. Nếu mất điện, toàn bộ hệ thống thông tin bị tê liệt, mất dữ liệu, thiệt hại sẽ vô cùng lớn. Do vậy, ngoài nguồn điện lưới các data center còn cần thêm UPS và một hoặc hai nguồn điện dự phòng từ máy phát.
• Trong các bệnh viện, nếu mất điện đột ngột không có thể gây thiệt hại về cả người và tài sản. Các bệnh nhân thở oxi, lọc máu, hoặc đang phẫu thuật không thể thiếu hoặc gián đoạn về điện.

6.3.      Máy phát điện chạy dầu cho trang trại chăn nuôi

• Các trang trại chăn nuôi tập trung cũng là công trình bắt buộc phải dùng máy phát điện. Phần lớn các trang trại thường nằm sâu trong rừng, đường truyền tải xa, dễ bị sự cố hoặc sụt áp, không ổn định.
• Trang trại cần duy trì nguồn điện liên lục cho hệ thống quạt gió làm mát, đồng thời cấp oxi cho gia súc, gia cầm. Nếu nguồn điện bị gián đoạn từ 30 phút trở lên, chuồng nuôi bị tăng nhiệt độ và thiếu oxi, vật nuôi sẽ bị chết ngạt.

6.4.      Máy phát điện cho tòa dân dụng

• Theo QCVN 06:2021/BXD quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về an toàn phòng cháy chữa cháy (PCCC) cho nhà và công trình, tòa nhà có nhiều cao PCCC từ 28m trở lên phải được trang bị máy phát điện dự phòng với thời gian khởi động không quá 10s, và công suất tối thiểu đảm bảo hoạt động của mạng điện ưu tiên gồm: Điện cho bơm nước sinh hoạt, bơm nước chữa cháy, hệ thống báo cháy tự động, hệ thống bảo vệ chống khói, thang máy chữa cháy, chiếu sáng công cộng, thiết bị báo cháy, camera quan sát, thông báo cháy và điều khiển thoát nạn và các phụ tải khác theo quy định của tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
• Với các chung cư cao cấp, tòa nhà văn phòng hay khách sạn, máy phát điện ngoài đảm bảo phục vụ PCCC, cần duy trì trạng thái sinh hoạt, làm việc bình thường như có điện lưới. Do vậy, cần trang bị hệ thống máy phát điện có công suất tương đương với công suất của trạm biến áp. (Nguồn dự phong backup 100% cho nguồn điện lưới.)
• Với các tòa nhà chung cư trung cấp hay giá rẻ thì công suất máy phát điện cần tối thiểu như quy định trên.

6.5.      Máy phát điện cho các trạm viễn thông BTS

• Trạm viễn thông hay còn gọi là trạm thu phát sóng di động (BTS – Base Transceiver Station) của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông (Viettel, Mobiphone, Vinaphone…) luôn cần máy phát điện dự phòng để không làm gián đoạn thông tin khi xảy ra mất điện lưới.
• Các trạm BTS thường dùng máy phát điện chạy dầu diesel từ 5 đến 100 kVA, hoặc lớn hơn tùy vào công suất trạm (hay tổng trạm). Ở các tỉnh miền núi như Tây Bắc, một số trạm BTS chưa có điện lưới, máy cần vận hành 24/7 để phát điện cho trạm.

6.6.      Máy phát điện chạy dầu cho các công trình khác

• Hệ thống kho lạnh, siêu thị, trung tâm thương mại… những nơi cần trang bị máy phát điện để duy trì nhiệt độ ổn định cho bảo quản thực phẩm.
• Các công trường đang thi công cần trang bị máy phát điện dự phòng để đảm bảo tiến độ triển khai.
• Các công trình khai thác dầu ngoài khơi, các hầm mỏ khai thác than, khoáng sản ... cần nguồn điện dự phòng hoặc thay thế cho điện lưới để phục vụ khai thác.
• Các nhà máy thủy điện, đập thủy điện cần nguồn điện dự phòng để đóng/mở các cửa đập.
• Ngoài ra còn rất nhiều các công trình khác cần nguồn điện dự phòng hoặc thay thế cho điện lưới.