Tìm hiểu chi tiết cấu tạo và nguyên lý hoạt động Stato và Roto

Với kinh nghiệm nhiều năm cung cấp, lắp đặt và sửa chữa hàng trăm hệ thống máy phát điện công nghiệp trên khắp cả nước tại tongkhomayphatdien.com, chúng tôi nhận thấy một điều cốt lõi: Hiệu suất và độ tin cậy của bất kỳ máy phát điện nào đều phụ thuộc vào hai bộ phận chính, có thể ví như “trái tim” của cỗ máy – đó là Stato và Roto.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng nhau đi sâu khám phá cấu tạo chi tiết và nguyên lý hoạt động của Stato và Roto. Kiến thức này không chỉ giúp bạn hiểu rõ hơn về thiết bị mà mình đang sử dụng hoặc sắp đầu tư, mà còn là nền tảng quan trọng để bạn đưa ra quyết định chọn mua đúng đắn và biết cách bảo vệ “trái tim” của máy phát điện hoạt động bền bỉ qua năm tháng.

1. Stato là gì?

Stato là phần tĩnh, không bao giờ chuyển động; giữ vai trò tạo ra từ trường từ tĩnh để tương tác với Roto. Được sử dụng đối với máy phát điện, động cơ điện,.. Bộ phân này hoạt động như một nam châm. Tiếp nhận điện trường truyền từ Roto do hoạt động chuyển động trên cuộn dây dẫn nó tạo ra. Các cuộn dây dẫn này được gọi là trường quanh co.

1.1/ Cấu tạo của Stato như thế nào?

Stato được cấu tạo gồm 2 bộ phận chính đó là: dây dẫn và lõi thép

• Lõi thép của Stato nổi bật với dáng hình trụ; gồm những lá thép kỹ thuật điện nhỏ được lắp xem kẽ trong những đập rãnh có hình bánh răng. Tạo thành các rãnh theo hướng trục.
• Dây quấn của Stato có thể làm từ những chất liệu là dây thép, dây đồng hoặc nhôm. Để tối ưu động cơ điện, nhà sản xuất thay thế dây đồng cho hai chất liệu trên. Bên cạnh đó, dây quấn Stato còn được bọc cách điện. Đặt thành 1 cụm trong các rãnh của lõi thép nhằm tạo ra từ trường.

1.2/ Nguyên lý hoạt động Stato như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của Stato dựa trên nguyên lý tạo ra từ trường. Giống như một thỏi nam châm hút từ trường để động cơ điện hoạt động. Như vậy dòng điện sẽ được kết nối với dây dẫn; tạo ra lực cảm ứng điện từ để chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học.

Trong quá trình truyền từ dòng điện qua lõi thép, gây ra mất năng lượng; tỏa nhiệt ra không khí xung quanh từ bề mặt cơ sở mỗi khi động cơ điện hoạt động. Vì vậy; động cơ được thiết kế như một viên tản nhiệt; bên ngoài để tăng diện tích tản nhiệt.

Cách quấn Stato

Bước 1: Đo kích thước

Để sử dụng thước đo kích thước phần lõi dưới cùng chiều dài của Stato. Thông thường kích thước phần dưới là 2cm; chiều dài là 6cm

Bước 2: Chế khuôn quấn

Tạo khuôn càng mỏng thì quá trình quấn dây sẽ càng đẹp. Khuôn quấn nên làm từ nhôm hoặc sắt; kích thước phù hợp với kích thước của Stato. Khi quấn, cần được trang bị miếng ốp để quấn dây đồng.

Bước 3: Cắt giấy

Cắt một tờ giấy kích thước lớn hơn 2mm so với chiều dài Stato, còn lại của tờ giấy gấp 3 lần so với kích thước phần dưới. Sau đó, quấn từ giấy dọc theo phần dưới; nhét một phần giấy thừa vào bên trong Stato để có thể dễ tra dây đồng vào sau đó.

Bước 4: Quấn dây

Trước khi bắt đầu quấn, cần kẹp khuôn vào giữa hai miệng vỏ, cố định dây đồng vfa chuẩn bị dụng cụ để quấn chặt hơn.

Lưu ý: Không nên quấn bằng tay vì có thể làm cho dây quấn bị hỏng.

Bước 5: Đưa dây quấn vài lõi thép

Di chuyển phần giấy thừa bên trong và từ từ đưa dây quấn vào. Và làm tương tự với các bên còn lại; để hoàn thành quấn dây đồng vào lõi thép của Stato.

2. Roto là gì?

Roto là phần quay, bộ phận chuyển động trong hệ thống điện của động cơ. Roto được gắn trên trục xoay, có khả năng quay do sự tương tác với stato. Roto là một trong những bộ phận quan trọng đối với động cơ.

2.1/ Cấu tạo của Roto

Roto có cấu tạo gồm 3 phần chính là: Dây quấn; trục máy và lõi thép. Mỗi phần đều có chức năng và vai trò khác nhau.

• Lõi thép: Lõi thép của Roto gồm các lá thép kỹ thuật lấy trực tiếp từ các lá thép từ bộ phận Stato. Ở giữa phần lõi thép này có sẵn lỗ để lắp trục động cơ.
• Dây quấn roto có hai loại: Tùy theo bạn sử dụng loại Roto nào mà sử dụng dây quấn. Có thể là Roto lồng sắc hoặc roto dây quấn,…
• Trục máy của Roto được làm từ thép rồi gắn vào giữa phần lõi thép.

2.2/ Nguyên lý hoạt động roto như thế nào?

Roto được tiếp nhận nguồn từ trường đến từ Stato. Dựa vào sự tương tác từ thông sẽ tạo một từ trường trong kẽ hở không khí. Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt roto; làm cảm ứng trong dây quấn Roto các suất điện động.

Vì vậy; Roto kín mạch nên trong dây quấn có dòng điện và từ thông của Stato tạo thành từ thông ở các khe hở. Dòng điện trong dây quấn Roto có tác dụng với từ thông khe hở và tạo ra momen; quyết định tốc độ quay của Roto.

3. 4 loại roto sử dụng phổ biến nhất hiện nay 

Mỗi loại máy phát điện; hay những động cơ điện đều tương ứng một loại roto khác nhau. Dưới đây là 4 loại Roto được sử dụng phổ biến nhất đó là: Roto lồng sóc, Roto dây quấn, Roto cực ẩn và Roto cực lồi.

• Roto lồng sóc: Thường được sử dụng trong động cảm ứng; cấu tạo của Roto lồng sóc bao gồm nhiều lớp thép chồng lên nhau. Bề mặt bên ngoài có dây dẫn bằng nhôm hoặc đồng năm xen kẽ với nhau. Roto lồng sóc quay với mức độ thấp do sự tương tác của từ trường đến từ dòng điện trong Stato. Tốc độ quay sẽ được duy trì ổn định tùy theo tần số và cực số của cuộn dây stato.
• Roto dây quấn: Là loại động cơ cảm ứng bao gồm các cuộn dây Roto kết nối với vành trượt. Dây quấn Roto có 3 đầu đấu với vành trượt và gắn và trục quay của Roto. Loại Roto này có tốc độ không đổi; dòng khởi động thấp hơn roto lồng sóc.
• Roto cực lồi: Được thiết kế từ một trục thép nằm cố định, giữa là các khe chạy dọc theo chiều dài bên ngoài xy lanh. Thanh đồng được chèn với các khe với mục đích giữa các khe với mục đích giữ cuộn dây trường của Roto. Dây quấn sẽ được giữa ở cuối Roto. Chạy dọc theo vòng là chổi than máy phát điện, kết nối với dây quấn và tạo ra dòng điện một chiều. Loại Roto này có khả năng quay 1500 vòng/ phút và sản sinh 40% momen xoắn mà không bị kích thích.
• Roto cực ẩn: Dáng hình trụ; phần lõi có các khe song song. Cuộn dây Roto sẽ được đặt trong các khe song song đó. Đường kính của Roto cực ẩn nhỉnh hơn chiều dài trục lớn khiến momen xoắn cao hơn so với Roto cực lồi. Roto này thường được áp dụng đối với các nhà máy phát điện hạt nhân; nhà máy nhiệt điện;..

4. Sự khác biệt giữa Stato và Roto

4.1/ Giống nhau

Điểm giống nhau giữa Stato và Roto có cấu tạo của chúng đều có lõi thép và dây quấn. Điểm giống nhau này khiến nhiều người nhầm lẫn giữa stato và roto.

4.2/ Khác nhau

Để nói về điểm khác biệt lớn nhất giữa Stato và Roto thì đó chính là Stato là phần cố định còn Roto là phần quay (phần chuyển động) của động cơ. Cụ thể:

• Stato: tao ra từ trường để hỗ trợ động cơ; gồm các bộ phân lõi Stato quanh co và khung. Cuộn dây nhúng vào lõi; tạo ra lực điện động cảm ứng khi dòng điện chảy qua bộ phận lõi để đạt được chuyển đổi qua năng lượng điện. Chức năng chính của giá đỡ là cố định và hỗ trợ lõi cho Stato.
• Roto: bao gồm có một lõi Roto; một Rotor quanh co và trục. Các Rotor cũng là một phần của mạch từ của động cơ.Cuộn dây Roto tạo ra lực điện từ; tạo ra momen điện từ thông qua dòng điện. Trục là thành phần chính hỗ trợ trọng lượng của Rotor, truyền tải moment và kết quả công suất cơ.

5. Tầm Quan Trọng: Hiệu Suất và Độ Bền Nằm Ở Chất Lượng Stato và Roto

Từ cấu tạo và nguyên lý hoạt động, có thể thấy rõ chất lượng của Stato và Roto ảnh hưởng trực tiếp đến hai yếu tố quan trọng nhất của máy phát điện: hiệu suất và độ bền.

• Hiệu suất: Chất lượng của vật liệu làm lõi thép (lá thép kỹ thuật điện tốt giúp giảm tổn hao từ), chất lượng và tiết diện của dây quấn (dây đồng nguyên chất, tiết diện đủ lớn giúp giảm tổn hao đồng – nhiệt năng), và thiết kế tối ưu của các rãnh, khe hở không khí giữa Stato và Roto đều góp phần quyết định hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ cơ sang điện. Một máy có Stato và Roto chế tạo kém sẽ tiêu hao nhiều năng lượng hơn dưới dạng nhiệt, làm giảm hiệu suất tổng thể.
• Độ bền: Yếu tố quyết định tuổi thọ của máy phát điện nằm phần lớn ở độ bền cách điện của cuộn dây Stato và Roto. Nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn và rung động là những kẻ thù của lớp cách điện này. Nếu lớp cách điện kém chất lượng hoặc bị xuống cấp, nguy cơ chạm chập vòng dây, chạm đất sẽ rất cao, dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng và chi phí sửa chữa tốn kém. Bên cạnh đó, chất lượng của vòng bi đỡ trục Roto, độ cân bằng động của Roto và khả năng tản nhiệt của vỏ máy (Stato) cũng là những yếu tố then chốt đảm bảo máy hoạt động ổn định và bền bỉ.

Trong kinh nghiệm thực tế của chúng tôi, các trường hợp máy phát điện gặp sự cố nghiêm trọng thường liên quan đến hỏng cuộn dây Stato hoặc Roto do quá nhiệt hoặc lão hóa cách điện. Điều này càng khẳng định rằng, đầu tư vào một chiếc máy phát điện có Stato và Roto được chế tạo từ vật liệu chất lượng cao và quy trình sản xuất hiện đại là một khoản đầu tư xứng đáng cho sự ổn định lâu dài.

6. Vấn Đề Thường Gặp và Lời Khuyên Bảo Trì Từ Chuyên Gia

Mặc dù Stato và Roto là những bộ phận bền bỉ, nhưng chúng vẫn có thể gặp vấn đề sau một thời gian sử dụng, đặc biệt nếu máy không được bảo trì đúng cách hoặc hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.

Các vấn đề thường gặp:

• Hỏng cách điện cuộn dây: Đây là vấn đề phổ biến nhất, thường do máy chạy quá tải gây nóng, môi trường ẩm ướt, bụi bẩn bám két lâu ngày hoặc đơn giản là do lão hóa vật liệu sau nhiều năm sử dụng. Dấu hiệu có thể là mùi khét, máy nóng bất thường, điện áp ra không ổn định hoặc máy không phát ra điện.
• Hỏng vòng bi đỡ Roto: Vòng bi bị khô dầu, mòn hoặc chịu tải trọng/rung động quá mức sẽ gây ra tiếng ồn lớn, rung lắc bất thường tại trục Roto. Nếu không khắc phục kịp thời, có thể dẫn đến cạ Roto vào Stato, gây hư hỏng nặng cả hai bộ phận.
• Lỗi hệ thống kích từ: Đối với Roto quấn dây, sự cố ở hệ thống kích từ (AVR, diot, chổi than…) sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến từ trường Roto, dẫn đến điện áp ra sai lệch hoặc không có điện áp.
• Hỏng lõi thép: Ít gặp hơn, nhưng có thể xảy ra do rung động quá mạnh hoặc do sự cố chạm chập nặng làm phát nhiệt cục bộ.

Lời khuyên bảo trì từ kinh nghiệm thực tế:

• Kiểm tra định kỳ: Hãy thường xuyên kiểm tra tình trạng cách điện cuộn dây Stato/Roto (có thể dùng thiết bị đo cách điện – Megohmmetter), kiểm tra vòng bi xem có tiếng động lạ hay độ rơ không.
• Đảm bảo làm mát: Giữ cho các khe thông gió trên vỏ máy luôn sạch sẽ, không bị bít tắc. Hệ thống quạt làm mát phải hoạt động hiệu quả. Nhiệt độ là kẻ thù số một của cách điện.
• Bôi trơn vòng bi: Thực hiện bôi trơn vòng bi theo đúng khuyến cáo của nhà sản xuất.
• Vận hành đúng tải: Tránh để máy chạy quá tải liên tục trong thời gian dài. Điều này gây nóng máy và nhanh chóng làm hỏng cách điện.
• Vệ sinh công nghiệp: Dọn dẹp bụi bẩn, dầu mỡ bám trên bề mặt Stato và Roto trong quá trình bảo trì định kỳ.
• Lắng nghe “tiếng nói” của máy: Bất kỳ tiếng động lạ, rung động bất thường hay mùi khét nào cũng là dấu hiệu cảnh báo. Đừng ngần ngại gọi chuyên gia kiểm tra ngay.

7. Kết luận

Trên đây là những thông tin chi tiết về Stato và Roto mà bạn cần biết. Benzen Power hy vọng với những chia sẻ trên có thể giúp ích cho bạn. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào liên quan tới Stato và Roto về những dòng máy phát điện. Nếu bạn thắc mắc về kỹ thuật chuyên sâu về máy phát điện; hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline 0965.10.8899 hoặc website Tongkhomayphatdien.com nhé.