Máy phát điện là tên gọi chung của thiết bị có khả năng biến đổi cơ năng thành điện năng. Máy phát điện thường được cấu thành từ các bộ phận như stato, rôto, nắp đầu trục và ổ bi.
Stato gồm lõi sắt stato, cuộn dây, vỏ máy và các kết cấu khác dùng để cố định các bộ phận này.

Rôto gồm lõi sắt rôto (hoặc cực từ, gông từ), cuộn dây, vòng bảo vệ, vòng trung tâm, vòng trượt, quạt gió và trục quay…
Thông qua ổ bi và nắp đầu trục, stato và rôto của máy phát điện được liên kết và lắp ráp với nhau, giúp rôto có thể quay bên trong stato, thực hiện chuyển động cắt đường sức từ, từ đó sinh ra suất điện động cảm ứng. Điện năng được đưa ra ngoài qua các đầu cực đấu dây, khi nối vào mạch điện sẽ tạo thành dòng điện.

Nguyên lý làm việc của máy phát điện

Máy phát điện diesel

Động cơ diesel dẫn động máy phát điện quay, biến năng lượng của dầu diesel thành điện năng.
Trong xi lanh động cơ diesel, không khí sạch đã được lọc qua bộ lọc gió sẽ trộn đều với nhiên liệu diesel cao áp được phun sương từ vòi phun. Khi piston đi lên nén hỗn hợp, thể tích giảm, nhiệt độ tăng nhanh và đạt đến điểm tự cháy của dầu diesel. Diesel bị đốt cháy, hỗn hợp khí cháy giãn nở mạnh, đẩy piston đi xuống, gọi là hành trình sinh công.

Máy phát điện xăng

Động cơ xăng dẫn động máy phát điện quay, biến năng lượng của xăng thành điện năng.
Trong xi lanh động cơ xăng, hỗn hợp khí cháy bùng nổ mạnh, thể tích giãn nở nhanh, đẩy piston đi xuống sinh công.

Dù là máy phát điện diesel hay máy phát điện xăng, các xi lanh đều sinh công lần lượt theo một trình tự nhất định. Lực tác dụng lên piston được truyền qua thanh truyền và biến thành lực làm quay trục khuỷu, từ đó dẫn động trục khuỷu quay.
Khi máy phát điện xoay chiều đồng bộ không chổi than được lắp đồng trục với trục khuỷu của động cơ, sự quay của động cơ sẽ làm rôto của máy phát quay theo. Dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, máy phát sẽ tạo ra suất điện động cảm ứng, và khi mạch tải được khép kín thì dòng điện sẽ được sinh ra.

Ứng dụng của máy phát điện

1. Lĩnh vực sản xuất công nghiệp

Trong sản xuất công nghiệp, động cơ điện được sử dụng rộng rãi làm nguồn động lực.
Các thiết bị như máy công cụ, máy cán thép, quạt gió, máy in, máy bơm, máy bơm dầu, cần trục, băng tải, dây chuyền sản xuất… sử dụng số lượng lớn động cơ cảm ứng công suất nhỏ và trung bình.

2. Xây dựng và các hệ thống bên trong công trình

Trong các tòa nhà cao tầng, thang máy, thang cuốn được kéo bằng động cơ điện; cửa tự động, cửa xoay trong khách sạn cũng do động cơ điện điều khiển.
Hệ thống sưởi ấm, cấp nước, thông gió của các công trình cần đến máy bơm, quạt gió… và tất cả đều được dẫn động bằng động cơ điện.

3. Giao thông vận tải

Ngoài đường sắt điện khí hóa, phần lớn đầu máy đốt trong hiện đại cũng sử dụng động cơ điện truyền động; hệ thống đường sắt đô thị thì hoàn toàn dùng kéo điện.
Truyền động điện của đầu máy thực chất là công nghệ truyền động biến tốc bằng động cơ kéo, có thể dùng động cơ điện một chiều hoặc xoay chiều.
Mặc dù đầu máy diesel có trang bị động cơ diesel, nhưng động cơ này không trực tiếp dẫn động bánh xe, mà thông qua truyền động điện hoặc truyền động thủy lực để làm bánh xe quay.
Ngoài ra, tàu thủy, ô tô, xe điện và tàu đệm từ cũng áp dụng nguyên lý tương tự.

4. Thiết bị văn phòng và đồ gia dụng

Trong thiết bị văn phòng, ổ DVD, CD-ROM, trục chính ổ đĩa trong máy tính đều sử dụng động cơ không chổi than nam châm vĩnh cửu.
Máy in, máy photocopy, máy hủy giấy, máy gọt bút điện… đều sử dụng các loại động cơ khác nhau.

Trong lĩnh vực đồ gia dụng, hầu như mọi thiết bị có bộ phận chuyển động đều cần đến động cơ điện, như:
máy nén của tủ lạnh, điều hòa, lồng giặt và máy vắt của máy giặt, máy hút bụi, quạt điện, máy hút mùi, đĩa quay lò vi sóng, đầu DVD, máy cassette, máy quay phim, máy ảnh tự động, máy sấy tóc, máy massage, dao cạo râu điện, bàn chải đánh răng điện, máy trộn, máy mở nắp hộp, đồng hồ điện… vô cùng phong phú.

5. Thiết bị y tế

Trong thiết bị y tế, động cơ điện xuất hiện ở khắp nơi như: máy điện tim, máy X-quang, CT, dụng cụ phẫu thuật nha khoa, máy lọc máu, máy thở, xe lăn điện… đều cần động cơ điện làm nguồn động lực.
Ngay cả tim nhân tạo và các cơ quan nhân tạo, cũng thường sử dụng truyền động vi động cơ.

6. Hàng không vũ trụ và quốc phòng

Tàu sân bay sử dụng động cơ cảm ứng tuyến tính để làm máy phóng máy bay, thay thế cho hệ thống phóng hơi nước truyền thống, không chỉ giảm kích thước mà còn tăng đáng kể lực đẩy.
Hiện nay, một số quốc gia đang thử nghiệm việc dùng động cơ điện tuyến tính để phóng máy bay, được gọi là “thang máy không gian”. Nếu thành công, công nghệ này sẽ tiết kiệm rất nhiều nhiên liệu và thân thiện hơn với môi trường.

Trong lĩnh vực hàng không, một xu hướng phát triển hiện nay là thay thế các cơ cấu chấp hành thủy lực, khí nén truyền thống bằng cơ cấu chấp hành điện từ.

Ngoài các lĩnh vực kể trên, ứng dụng của động cơ điện và máy phát điện là vô cùng rộng lớn, chẳng hạn như:
thiết bị biểu diễn (máy chiếu phim, sân khấu xoay…), thiết bị luyện tập thể thao (máy chạy bộ điện, giá bóng rổ thủy lực điện, máy bắn bóng…), đồ nội thất, thiết bị vui chơi giải trí (cáp treo, tàu lượn siêu tốc…) và đồ chơi điện.