Tần số máy phát điện là gì? Công thức và các vấn đề liên quan

Tần số máy phát điện là một trong những yếu tố kỹ thuật quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ ổn định của các thiết bị điện khi vận hành. Trong các lĩnh vực như sản xuất, bệnh viện, doanh nghiệp, trung tâm thương mại, tòa nhà cao tầng, việc lựa chọn đúng máy phát điện không chỉ dựa vào công suất mà còn cần hiểu rõ về thông số tần số. Vậy tần số máy phát điện là gì và công thức tính ra sao hãy cùng Trung Điện Hà Nội tìm hiểu qua bài viết sau đây: 

1. Tần số máy phát điện là gì?

Tần số máy phát điện (ký hiệu là f) là thông số thể hiện số lần dao động hoàn chỉnh (chu kỳ) của dòng điện trong vòng 1 giây, đơn vị đo là Hertz (Hz). Thông số này phản ánh tốc độ dao động của dòng điện xoay chiều do máy phát tạo ra, phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ quay của động cơ cũng như cấu tạo của bộ điều khiển điện.

Tần số tiêu chuẩn của điện lưới tại các quốc gia thường là 50Hz hoặc 60Hz, tùy theo quy định của từng khu vực. Người dùng có thể lựa chọn tần số phù hợp với hệ thống điện và thiết bị sử dụng, đảm bảo khả năng hoạt động ổn định, an toàn và đạt hiệu suất cao nhất.

2. Có nên thay đổi tần số máy phát điện không?

Tần số máy phát điện phù hợp thường là 50Hz hoặc 60Hz, tùy thuộc vào tiêu chuẩn điện lưới tại từng quốc gia hoặc khu vực. Ví dụ, ở Việt Nam, tần số chuẩn của điện lưới là 50Hz, một số khu vực tại Nhật Bản lại là 60Hz. Đây là các mức tần số lý tưởng giúp thiết bị điện vận hành ổn định, an toàn và đạt tuổi thọ cao.

Đầu ra của máy phát điện cần được duy trì ở tần số cố định, tuyệt đối không để dao động quá cao hoặc quá thấp. Việc tần số không ổn định có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt, giảm hiệu suất hoặc thậm chí hỏng hóc cho các thiết bị điện được kết nối. Do đó, khi lắp đặt hoặc vận hành máy phát điện công nghiệp, người dùng cần đảm bảo điều chỉnh tần số đầu ra sao cho phù hợp với hệ thống lưới điện và các thiết bị sử dụng.

Trong một số dòng máy phát điện dự phòng cho nhà máy, tần số có thể được chuyển đổi linh hoạt giữa 50Hz và 60Hz. Tuy nhiên, việc thay đổi tần số chỉ nên thực hiện khi thực sự cần thiết và có sự hiểu biết rõ ràng về hệ thống điện đang kết nối.

3. Công thức tính tần số máy phát điện

Tần số máy phát điện phụ thuộc trực tiếp vào cấu tạo của rotor và tốc độ quay của động cơ. Ở một số dòng máy phát điện công suất lớn, nhà sản xuất cho phép điều chỉnh tần số đầu ra (thường được ghi là 50/60Hz) bằng cách thay đổi tốc độ quay của động cơ phù hợp với hệ thống điện yêu cầu.

Mối quan hệ giữa tần số, tốc độ và số cực của rotor được thể hiện qua công thức sau: Tần số (Hz) = (Tốc độ động cơ (RPM) × Số cực của rotor) / 120

Trong đó:

• Tần số: đơn vị là Hz (Hertz)

• Tốc độ động cơ: đơn vị là RPM (Revolutions per Minute – vòng/phút)

• Số cực của rotor: đơn vị là số cực (Poles)

4. Cách điều chỉnh tần số máy phát điện

Tần số đầu ra của máy phát điện được xác định dựa trên tốc độ quay của động cơ và số cực của rotor, theo công thức: Tần số (Hz) = (Tốc độ động cơ (RPM) × Số cực rotor) / 120

Ví dụ, với máy phát 2 cực, nếu tốc độ động cơ là 3600 vòng/phút, tần số tạo ra sẽ là 60Hz. Để chuyển tần số đầu ra về 50Hz, tốc độ động cơ cần giảm xuống còn 3000 vòng/phút.

Tương tự, máy phát 4 cực quay ở 1800 vòng/phút sẽ tạo ra tần số 60Hz, và nếu giảm xuống 1500 vòng/phút, máy sẽ tạo ra tần số 50Hz.

Hướng dẫn điều chỉnh tần số trong máy phát điện

Trường hợp 1: Bảng điều khiển có hiển thị tần số

• Khởi động máy phát điện và quan sát màn hình hiển thị tần số.

• Thực hiện điều chỉnh vòng tua động cơ thông qua bảng điều khiển để đạt mức tần số mong muốn (thường là 50Hz hoặc 60Hz).

• Kiểm tra điện áp đầu ra bằng đồng hồ đo điện áp (vôn kế AC) hoặc chiết áp. Lưu ý: Khi tần số giảm, điện áp đầu ra cũng có thể giảm theo.

• Tinh chỉnh điện áp trên bảng điều khiển cho đến khi đạt mức điện áp phù hợp với tần số 50Hz.

Trường hợp 2: Bảng điều khiển không hiển thị tần số

• Kết nối máy phát với một thiết bị đo tần số ngoài (tần số kế).

• Khởi động máy phát và điều chỉnh vòng tua động cơ đến khi tần số đạt đúng mức yêu cầu.

Lưu ý: Nếu tần số quá thấp hoặc quá cao, các chức năng bảo vệ tích hợp trên máy phát điện có thể tự động ngắt để đảm bảo an toàn vận hành.

Một số lưu ý quan trọng khi thay đổi tần số

- Nếu sử dụng máy phát ở tần số 50Hz, dòng điện kích từ thường sẽ cao hơn khoảng 1 – 2 lần so với khi chạy ở 60Hz. Do đó, cần đảm bảo máy hoạt động ở mức tải phù hợp (từ 70–80%) để không vượt quá ngưỡng dòng kích từ cho phép.

- Nếu sử dụng máy phát ở tần số 60Hz, hệ thống điện yêu cầu mức cách điện cao hơn, dẫn đến chi phí đầu tư thiết bị và vật liệu cách điện cũng tăng theo.

Các vấn đề liên quan đến tần số máy phát điện

Trong quá trình vận hành, tần số máy phát điện có thể gặp một số vấn đề ảnh hưởng đến hiệu suất và độ ổn định của thiết bị điện.

- Biến động tần số: Tần số đầu ra của máy phát điện có thể bị thay đổi do biến động tải đột ngột (tăng hoặc giảm tải), thay đổi tốc độ động cơ, mất cân bằng điện áp đầu vào hoặc lỗi điều khiển. Nếu tần số dao động vượt quá giới hạn cho phép, các thiết bị điện tử nhạy cảm có thể gặp lỗi, hoạt động sai lệch hoặc giảm tuổi thọ.

- Mối liên hệ giữa điện áp và tần số: Tần số và điện áp trong máy phát điện công nghiệp có mối quan hệ mật thiết. Khi điện áp đầu ra biến đổi, tần số cũng có thể thay đổi theo. Sự mất cân bằng giữa hai thông số này không chỉ làm giảm hiệu suất vận hành mà còn gây hư hỏng cho các thiết bị sử dụng điện.

5. Có nên chỉnh tần số máy phát điện từ 60Hz xuống 50Hz?

Trong thực tế, nhiều máy phát điện công suất lớn có xuất xứ từ Nhật Bản hoặc khu vực Bắc Mỹ được thiết kế hoạt động ở tần số 60Hz. Tuy nhiên, tại Việt Nam và nhiều quốc gia châu Á, tần số máy phát điện tiêu chuẩn lại là 50Hz. 

Về nguyên lý, hoàn toàn có thể điều chỉnh tần số máy phát điện từ 60Hz về 50Hz bằng cách giảm tốc độ động cơ thông qua cần ga của máy nổ hoặc bảng điều khiển. Tuy nhiên, đây là hoạt động mang tính tạm thời vì gây ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động và dòng điện kích từ của máy phát.

Tức là, khi vận hành ở tần số 50Hz, dòng điện kích từ sẽ tăng cao hơn so với 60Hz khoảng 1–2 lần. Điều này có thể khiến máy phát bị nóng, đặc biệt là với các dòng máy hoạt động gần mức tải tối đa. Trong trường hợp chỉ sử dụng khoảng 70–80% tải, việc chuyển đổi tần số vẫn nằm trong phạm vi cho phép và không ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ thiết bị.

6. Tại sao tần số dòng điện xoay chiều ở Việt Nam là 50Hz?

Việc duy trì tần số 50Hz không chỉ xuất phát từ yếu tố lịch sử mà còn phù hợp với điều kiện thực tế và nhu cầu sử dụng điện trong nước hiện nay. Vì sao tần số 50Hz được lựa chọn tại Việt Nam:

• Tính tương thích cao: Phần lớn các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là khu vực châu Á và châu Âu, đều sử dụng điện lưới 50Hz. Do đó, việc lựa chọn tần số này giúp Việt Nam dễ dàng nhập khẩu, sản xuất hoặc xuất khẩu các thiết bị điện theo tiêu chuẩn chung toàn cầu, giảm chi phí và hạn chế rủi ro về kỹ thuật khi vận hành.

• Hiệu quả kinh tế: Ở tần số 60Hz, các thiết bị điện đòi hỏi hệ thống cách điện tốt hơn, dẫn đến chi phí sản xuất, vật liệu và bảo trì cao hơn. Trong khi đó, hệ thống 50Hz phù hợp với hạ tầng hiện tại của Việt Nam, tối ưu chi phí đầu tư và vận hành.

• Phù hợp với điều kiện sản xuất: Máy phát điện công suất lớn sử dụng tần số 60Hz thường nhỏ gọn hơn, nhưng đòi hỏi vật liệu từ tính chất lượng cao điều này khiến giá thành thiết bị cao hơn. Lưới điện 50Hz phù hợp hơn với điều kiện kỹ thuật, nhu cầu sử dụng và khả năng tài chính tại các quốc gia đang phát triển như Việt Nam.

Chính vì những lý do trên, hầu hết các thiết bị điện và máy phát điện tại Việt Nam đều được thiết kế để hoạt động ở tần số 50Hz nhằm đảm bảo độ ổn định, tương thích và hiệu quả lâu dài.

Kết luận 

Là đơn vị chuyên cung cấp máy phát điện tần số 50Hz chất lượng cao, Trung Điện Hà Nội cam kết mang đến cho khách hàng những giải pháp tối ưu về điện dự phòng từ cung cấp, lắp đặt đến cho thuê máy phát điện công nghiệp nhập khẩu. Sản phẩm của chúng tôi luôn đảm bảo vận hành ổn định, tiết kiệm nhiên liệu và phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật điện tại Việt Nam. Liên hệ ngay để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng, tận tâm, kịp thời.