AVR là gì? Tìm hiểu chức năng, phân loại và nguyên lý hoạt động

AVR máy phát điện là gì? Đây là câu hỏi mà nhiều người quan tâm khi tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát điện công nghiệp.Bên cạnh hai bộ phận chính là stator và rotor, còn có một linh kiện giữ vai trò then chốt trong việc duy trì chất lượng điện áp đầu ra chính là AVR (Automatic Voltage Regulator).

Trong bài viết này, Dianyo PowerGen sẽ cùng bạn phân tích chi tiết AVR là gì, nguyên lý hoạt động cũng như tầm quan trọng của AVR trong các dòng máy phát điện công nghiệp hiện nay.

AVR máy phát điện là gì?

AVR (Automatic Voltage Regulator) hay còn gọi là bộ ổn áp máy phát điện, là thiết bị điều khiển tự động có nhiệm vụ quan trọng trong việc giữ ổn định điện áp đầu ra của máy phát điện. Nhờ có AVR, dòng điện phát ra luôn đảm bảo chất lượng, ổn định và phù hợp để cung cấp cho các thiết bị điện trong hệ thống.

Ngoài chức năng điều chỉnh điện áp, AVR còn thực hiện nhiệm vụ kích từ cho chổi than máy phát điện giúp máy hoạt động trơn tru và bền bỉ.

Chính vì vậy, nếu AVR bị hỏng hoặc mất khả năng tự điều chỉnh, điện áp đầu ra sẽ trở nên không ổn định, dẫn đến nguy cơ gây hư hại cho các thiết bị điện được cấp nguồn. Đây cũng là lý do vì sao ổn áp máy phát điện (AVR) luôn được coi là một trong những bộ phận quan trọng hàng đầu trong cấu tạo máy phát điện hiện nay.

Những chức năng của AVR máy phát điện công nghiệp

AVR (Automatic Voltage Regulator (bộ điều chỉnh điện áp tự động) đảm bảo chất lượng dòng điện đầu ra luôn ổn định, bảo vệ thiết bị điện và giúp máy phát điện hoạt động bền bỉ. AVR có 4 chức năng nổi bật cụ thể như:

Chức năng điều chỉnh điện áp đầu ra

- Nguyên lý: AVR liên tục giám sát điện áp đầu ra của máy phát điện và so sánh với một điện áp tham chiếu được cài đặt sẵn. Khi phát hiện sai số, AVR sẽ tự động điều chỉnh dòng kích từ (field current) để cân bằng lại.

- Ứng dụng thực tế: Nếu điện áp ra thấp hơn chuẩn, AVR sẽ tăng dòng kích từ để nâng điện áp lên; ngược lại, khi điện áp quá cao, AVR giảm dòng kích từ.

- Ý nghĩa: Nhờ đó, các thiết bị điện được cấp nguồn luôn nhận được điện áp ổn định, tránh nguy cơ hỏng hóc do dao động điện áp. Người vận hành cũng có thể thay đổi điện áp tham chiếu tùy mục đích: vận hành độc lập hoặc hòa lưới.

Chức năng giới hạn tỷ số điện áp - tần số (V/f)

- Nguyên lý: Khi máy phát điện khởi động, tốc độ quay rotor thấp → tần số phát ra cũng thấp. AVR sẽ cố gắng tăng dòng kích thích để giữ điện áp ổn định theo giá trị tham chiếu.

- Vấn đề xảy ra: Nếu không có giới hạn, cuộn dây rotor dễ bị quá nhiệt, còn các thiết bị kết nối như máy biến áp chính, biến áp tự dùng có thể bị bão hòa từ.

- Cách AVR xử lý: AVR tự động hạn chế tỷ số điện áp – tần số, chỉ cho phép nâng điện áp khi tốc độ đạt khoảng 95% tốc độ định mức.

- Ý nghĩa: Bảo vệ máy phát điện trong giai đoạn khởi động, kéo dài tuổi thọ rotor và các thiết bị phụ trợ.

Chức năng điều khiển công suất vô công (công suất phản kháng – Reactive Power)

- Nguyên lý: Khi máy phát điện hoạt động độc lập, thay đổi dòng kích từ sẽ làm thay đổi điện áp đầu cực. Tuy nhiên, khi hòa lưới với hệ thống lớn, việc điều chỉnh dòng kích từ hầu như không ảnh hưởng đến điện áp lưới nữa, mà chủ yếu thay đổi công suất phản kháng (Q).

- Ứng dụng: AVR sẽ kiểm soát và điều chỉnh công suất phản kháng hợp lý, đảm bảo sự cân bằng giữa máy phát điện và lưới điện.

- Ý nghĩa: Nếu AVR quá nhạy, công suất phản kháng có thể dao động mạnh, gây mất ổn định cho toàn bộ hệ thống. Do đó, AVR giúp duy trì sự ổn định, tránh hiện tượng quá tải hoặc dao động điện áp, đặc biệt quan trọng trong máy phát điện công nghiệp hòa lưới.

Chức năng bù trừ điện áp suy giảm trên đường dây

- Nguyên lý: Khi tải tăng, đường dây truyền tải xuất hiện sụt áp. Nếu không được bù trừ, điện áp tại thiết bị tiêu thụ sẽ giảm, gây ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.

- Cách AVR xử lý: AVR được thiết kế để nhận tín hiệu dòng điện từ biến dòng đo lường. Tín hiệu này đi qua mạch R – L để tạo ra mức sụt áp tương ứng, sau đó cộng/trừ vào điện áp đo được tại đầu cực máy phát điện. Nhờ đó, AVR điều chỉnh dòng kích từ để giữ điện áp cung cấp cho hộ tiêu thụ gần như không đổi.

- Ý nghĩa: Nhờ chức năng này, AVR đảm bảo điện áp tại điểm tiêu thụ luôn ổn định, nâng cao chất lượng điện năng, giảm thiểu rủi ro cho hệ thống thiết bị điện công nghiệp.

Các loại AVR máy phát điện phổ biến nhất

Trên thực tế, mỗi máy phát điện đều được nhà sản xuất tích hợp sẵn một bộ AVR nhằm đảm bảo ổn định điện áp và duy trì hiệu suất vận hành. Tuy nhiên, tùy theo công suất và đặc tính kỹ thuật, AVR sẽ được thiết kế và phân loại khác nhau.

Phân loại theo công suất máy phát điện

AVR máy phát điện thường được sản xuất tương ứng với dải công suất của máy phát điện. Ví dụ: AVR cho máy phát điện 2kW, 3kW, 5kW, 10kW hay các dòng 20kVA, 30kVA, 50kVA. Mỗi loại AVR sẽ có khả năng đáp ứng phù hợp với công suất tải, tránh tình trạng quá tải hoặc hoạt động kém ổn định.

Phân loại theo đặc điểm kỹ thuật

- AVR cho máy phát điện có chổi than: Loại này hỗ trợ quá trình kích từ thông qua hệ thống chổi than, thường thấy ở các dòng máy phát điện công suất nhỏ và vừa.

- AVR cho máy phát điện không chổi than (Brushless AVR): Thường ứng dụng trong các dòng máy phát điện công nghiệp hiện đại, giúp giảm hao mòn, tăng tuổi thọ thiết bị và hạn chế chi phí bảo dưỡng.

Phân loại theo thiết kế mạch điện

AVR có thể được thiết kế với các mạch điện khác nhau như 10kW, 30kW… để tối ưu hiệu quả vận hành tùy theo công suất. Dù khác biệt về chi tiết kỹ thuật, hầu hết các loại AVR đều đảm bảo các chức năng như điều chỉnh điện áp, ổn định tần số và bù trừ sụt áp.

Phân loại theo thương hiệu và kiểu dáng

AVR trong máy phát điện còn được phân loại theo thương hiệu, kích thước và màu sắc. Sự khác biệt này chủ yếu đến từ thiết kế và công nghệ riêng của từng nhà sản xuất, nhưng nhìn chung chức năng cốt lõi vẫn tương tự nhau.

Sơ đồ và nguyên lý mạch AVR máy phát điện

AVR (Automatic Voltage Regulator) là bộ phận có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và duy trì điện áp đầu ra của máy phát điện công nghiệp luôn ổn định. Nhờ có AVR, máy phát điện có thể vận hành liên tục, tránh tình trạng quá tải hoặc sụt áp, từ đó đảm bảo an toàn cho thiết bị điện và hệ thống sản xuất.

Nguyên lý hoạt động của AVR máy phát điện

AVR hoạt động dựa trên việc giám sát điện áp đầu ra từ cuộn dây của máy phát điện. Khi điện áp được tạo ra, AVR sẽ so sánh với một mức tham chiếu ổn định đã được thiết lập sẵn. Nếu điện áp đầu ra thấp hơn hoặc cao hơn so với mức chuẩn, AVR sẽ tự động gửi tín hiệu điều chỉnh dòng điện vào cuộn kích từ (stator).

• Nếu điện áp thấp hơn: AVR sẽ tăng dòng điện vào cuộn kích từ để nâng điện áp lên mức ổn định.

• Nếu điện áp cao hơn: AVR sẽ giảm dòng điện vào cuộn kích từ để hạ điện áp về mức chuẩn..

Sơ đồ mạch AVR máy phát điện

Trong sơ đồ mạch AVR, ta có thể thấy rõ nguyên tắc hoạt động gồm các thành phần cơ bản:

Công dụng hữu ích của AVR máy phát điện

AVR là bộ phận giúp ổn định điện áp, đảm bảo chất lượng điện năng và duy trì hiệu suất hoạt động bền bỉ cho các loại máy phát điện công nghiệp. Dưới đây là những công dụng nổi bật của AVR:

Điều chỉnh mức điện áp cho máy phát điện

AVR liên tục giám sát điện áp đầu ra của máy phát điện, sau đó so sánh với điện áp tham chiếu. Khi có sự chênh lệch, AVR sẽ phát tín hiệu điều khiển dòng điện kích thích để điện áp đạt mức ổn định nhất. Nếu người vận hành muốn thay đổi điện áp đầu ra, chỉ cần điều chỉnh điện áp tham chiếu là có thể thực hiện dễ dàng.

Giới hạn tỷ số giữa điện áp và tần số

Trong giai đoạn khởi động, AVR sẽ tự động tăng dòng kích từ để nâng điện áp lên gần bằng giá trị điện áp đặt trước hoặc điện áp lưới khi máy phát điện chưa đạt đủ điện áp phù hợp. Đồng thời, AVR luôn theo dõi và duy trì sự cân bằng giữa điện áp và tần số, giúp máy phát điện hoạt động ổn định ngay từ khi khởi động.

Điều khiển công suất vô công

Khi điện áp lưới hoặc công suất vô công (Reactive Power) thay đổi, AVR sẽ điều chỉnh dòng kích từ để cân bằng tải. Nhờ đó, máy phát điện không chỉ duy trì điện áp ổn định mà còn cải thiện hiệu quả vận hành trong các hệ thống kết nối song song với điện lưới.

Bù trừ điện áp bị suy giảm trên đường dây

Khi tải tăng đột ngột, đặc biệt là khi khởi động động cơ, điện áp thường bị sụt giảm. AVR sẽ phát hiện hiện tượng này và tăng dòng điện cấp cho cuộn kích từ, giúp điện áp phục hồi nhanh chóng và ổn định trong thời gian ngắn đảm bảo chất lượng điện năng, bảo vệ các thiết bị điện trong hệ thống.

Cải thiện khả năng phục hồi điện áp

Những dòng AVR hiện đại, đặc biệt là loại sử dụng nguyên lý biến áp tự động, có khả năng giảm đáng kể thời gian phục hồi điện áp. Thậm chí, nhiều loại AVR cao cấp có thể rút ngắn thời gian phục hồi xuống dưới 3 giây, giúp máy phát điện công nghiệp vận hành liên tục, hạn chế rủi ro gián đoạn điện năng.

Cách kiểm tra và nhận biết lỗi của AVR máy phát điện

Nếu AVR gặp sự cố, toàn bộ hệ thống điện có thể hoạt động không ổn định, gây hư hỏng cho các thiết bị. Vì vậy, việc kiểm tra và phát hiện lỗi kịp thời là vô cùng cần thiết, đặc biệt với các dòng máy phát điện công nghiệp. Dưới đây là các cách kiểm tra hiệu quả và phổ biến nhất: 

Kiểm tra đầu vào của AVR

Đầu vào của AVR chính là điện áp từ máy phát điện. Bạn có thể dùng đồng hồ đo điện áp để kiểm tra xem tín hiệu đầu vào có ổn định hay không. Nếu điện áp đầu vào không đúng chuẩn, AVR sẽ không thể điều chỉnh đầu ra chính xác.

Kiểm tra đầu ra của AVR

Đầu ra của AVR chính là điện áp cung cấp cho thiết bị điện. Hãy sử dụng bộ đo điện áp để xác định xem đầu ra có ổn định hay có sự dao động bất thường. Nếu điện áp lên xuống thất thường, rất có thể AVR đang gặp sự cố.

Kiểm tra bộ điều khiển trên bo mạch

Trên bo mạch AVR có nhiều linh kiện như điện trở, tụ điện. Việc đo điện trở và điện dung bằng thiết bị chuyên dụng sẽ giúp phát hiện linh kiện hư hỏng. Đây là bước quan trọng trong quá trình chẩn đoán lỗi AVR.

Kiểm tra cảm biến điện áp

Cảm biến điện áp là thành phần giúp AVR theo dõi sự thay đổi của điện áp đầu ra. Nếu cảm biến hỏng, AVR sẽ không nhận biết chính xác để điều chỉnh. Kiểm tra bằng cách đo điện trở và điện dung để đánh giá tình trạng cảm biến.

Kiểm tra các linh kiện khác

Ngoài cảm biến, một số linh kiện như bộ khuếch đại, bộ điều khiển nhiệt độ cũng có thể gây ảnh hưởng đến hoạt động của AVR. Kiểm tra định kỳ các linh kiện này sẽ giúp đảm bảo hệ thống vận hành trơn tru.

Làm gì khi bộ AVR máy phát điện bị hỏng?

Nếu phát hiện AVR bị hỏng, cần xử lý kịp thời để tránh ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Có hai phương án chính:

• Đối với kỹ thuật viên chuyên nghiệp: Có thể sử dụng các thiết bị đo điện tử để kiểm tra, xác định nguyên nhân hỏng hóc và tiến hành sửa chữa hoặc thay thế linh kiện cần thiết.

• Đối với người không chuyên: Không nên tự ý tháo lắp AVR vì có thể gây hư hại thêm. Thay vào đó, hãy liên hệ với đại lý phân phối máy phát điện công nghiệp hoặc kỹ thuật viên uy tín để được hỗ trợ.

Việc sửa chữa hoặc thay thế AVR không chỉ giúp máy phát điện hoạt động ổn định, mà còn góp phần kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí bảo trì lâu dài. 

Kết luận

Trên đây là những thông tin giúp bạn hiểu rõ AVR là gì. Dianyo PowerGen với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực, chúng tôi tự hào là đơn vị chuyên cung cấp các dòng máy phát điện nhập khẩu chính hãng từ những thương hiệu hàng đầu như Cummins, Perkins, Mitsubishi, Weichai, Yuchai, Hyundai, Dianyo…. Nếu bạn đang gặp vướng mắc hay tìm kiếm giải pháp máy phát điện chất lượng cao, hãy liên hệ ngay với Dianyo PowerGen để được tư vấn chi tiết qua Hotline: 058 553 7777 hoặc truy cập website: https://dianyopowergen.com/.