MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ VÀ NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH
Tác giả: Lâm Nguyễn
Nếu bạn còn mơ hồ về cách làm máy phát điện gió và muốn tự mình làm một chiếc máy phát
điện gió thì bài viết này dành cho bạn. Mục đích của tôi là giúp các bạn có thể tự làm được
một chiếc máy phát điện gió một cách dễ dàng nhất. Những khái niệm cơ bản nhất sẽ được
giới thiệu ở đây. Bạn cũng có thể tham khảo hàng tá nguồn tài liệu ngoài kia. Tôi hy vọng
cuốn sách này sẽ giúp bạn đi đúng hướng để làm một chiếc máy phát điện gió. Xuyên suốt
bài viết sẽ hướng dẫn các bạn hiểu từng bước những khái niệm về chiếc máy phát điện gió
tự chế.

Nam châm:
Đầu tiên phải kể đến nam châm. Nam châm đất hiếm là yếu tố quan trọng cho một chiếc máy
phát điện gió. Loại nam châm này trước đây chủ yếu phục vụ để làm bộ lưu trữ dữ liệu có
trong các ổ đĩa máy tính. Nhưng ngày nay nó được áp dụng phổ biến và rộng rãi ở nhiều lĩnh
vực công nghệ. Có đủ mọi kích thước nên việc làm chiếc máy phát điện gió càng dễ dàng
hơn. Dưới đây là hình của nam châm đất hiếm.

Từ trường là thuật ngữ kỹ thuật dùng để chỉ đường sức từ chạy qua trong nam châm. Từ
trường được đo bằng Tesla hay gauss. Ở đây ta định nghĩa B là lực từ giống như F là lực
kéo hay W là trọng lượng vậy. Khi ta để khoảng cách hai viên nam châm càng gần nhau thì
lực hút của chúng càng mạnh. Nam châm luôn có 2 cực đó là cực bắc và cực nam. Loại nam
châm mà chúng ta sử dụng ở đây cần phải có bản mặt rộng nhất có thể như vậy sẽ thu được
công suất tối đa nhất. Một số loại nam châm có kích thước dài với các cực nằm trên bề mặt
nhẵn. Nhưng máy phát điện gió cần bản nam châm rộng vừa đủ và vừa nhẹ mới có hiệu quả.
Khi sản xuất nam châm người ta làm nguội các cực từ bằng kim loại để giữ lực từ vì nếu viên
nam châm nóng thì lực từ sẽ bị giảm.


Từ trường
Dưới đây là một số hình ảnh giúp chúng ta hiểu biết thêm về cách hoạt động của nam châm.
Khi đặt viên nam châm gần các mạt sắt chúng ta có thể thấy những đường sức từ chạy theo

chiều của nam châm như hình bên dưới

Lực từ đi qua vật gần nam châm

Lực từ đi qua vật tiếp xúc với nam châm

Khi đĩa nam châm tiếp xúc với các viên nam châm thì đường sức từ tập trung rất nhiều ở các
mặt đĩa và nếu đĩa có độ dày tới một mức nhất định thì sẽ có ít đường sức từ chạy ra khỏi
khu vực của nó. Nếu đường sức từ đi xuyên qua các viên nam châm thì lực từ không thay đổi
nhiều.
Nói chung việc bạn giữ nam châm trên bề mặt của chiếc đĩa sắt cũng giống như giữ trái bóng
trên mặt đất vậy. Trái bóng rơi do lực hút của Trái Đất và sẽ giữ lại phần năng lượng nhỏ hơn.
Tương tự với tấm sắt một khi nó được tiếp xúc với nam châm thì năng lượng của nó sẽ mất
đi nghĩa vụ là lực từ tăng lên.
Đó là cách hoạt động của lực từ của nam châm. Hình ảnh dưới đây cho thấy các viên nam
châm được đặt sát nhau. Nếu cùng cực thì đường sức từ sẽ nghịch nhau. Chúng sẽ đẩy
nhau, nhưng nếu trái cực thì chúng sẽ hút nhau và càng đặt nam châm gần nhau thì chúng
sẽ hút mạnh hơn .


Tập trung lực từ của nam châm
Lực từ của nam châm sẽ giúp chúng ta rất lớn trong việc làm máy phát điện gió. Bằng việc
đặt các cực của nam châm đối nhau cộng với việc thu lực từ mà các đĩa giữ lại của các cực
còn lại chúng ta hướng được lực từ tối đa về phía trước mặt đĩa khi hai đĩa nam châm áp vào
nhau.
Hình sau là khi hai đĩa được áp sát nhau

Cách bố trí như hình trên chỉ dành cho máy có công suất nhỏ với loại máy có công suất lớn
hơn thì thường được dùng loại nam châm hình chữ nhật loại kích thước lớn và cuộn dây cũng
sẽ dễ bố trí hơn. Việc sử dụng đĩa sắt hoặc thép để gắn nam châm là rất quan trọng vì chúng

có tác dụng tạo từ trường mạnh hơn. Nam châm được bố trí theo các cực bắc - nam - bắc nam xung quanh mặt đĩa rotor. Các cực đối nhau và nằm cạnh nhau, nếu bạn vẽ ra thì đường
sức từ sẽ đi từ mặt này của nam châm sang mặt khác của nam châm bên cạnh xuyên qua
dĩa sắt rotor, và các cuộn dây đồng sẽ cắt qua các đường sức từ đó sinh ra dòng điện.


Đường đi của đường sức từ sẽ giống như hình bên trên, lực từ được xác định nằm ở khoảng
giữa 2 mặt đĩa nam châm, chiều của đường sức từ trong khoảng 2 đĩa rotor sẽ xoay ngược
và xuôi nhau còn bên ngoài thì yếu hơn vì các mặt đĩa đã thu lại và chuyển hướng ngược vào
bên trong rồi.
Tạo dòng điện
Bây giờ chúng ta sẽ đi vào vấn đề cuộn dây, bản thân cuộn dây tự nó chẳng là gì nếu như nó
đứng yên dù trong từ trường nam châm. Tuy nhiên nếu nó được nằm trong vùng từ trường
thay đổi thì điều kỳ diệu sẽ xảy ra. Một vòng dây sẽ chiếm một không gian nhất định, đi qua
vùng từ trường sẽ tạo ra từ thông.
Như đã nói ở trên khi cuộn dây đứng yên thì sẽ không có gì xảy ra, nhưng khi hệ thống vận
hành thì sẽ sinh ra dòng điện. Từ thông càng di chuyển nhanh thì hiệu điện thế càng tăng.
Không cần biết từ thông thay đổi như thế nào, bạn phải đặt các mặt đĩa nam châm gần sát
nhau. Hoặc bạn có thể căn chỉnh các cuộn dây cho hoàn chỉnh.
Với loại máy phát điện này thì các cuộn dây nằm yên còn các đĩa rotor chuyển động. Khi các
nam châm chuyển động do các viên nam châm được gắn đối cực nhau nên cuộn dây được
các từ thông cắt qua sẽ sinh ra dòng điện và hiệu điện thế.
Hình dưới đây gồm có 9 cuộn dây được cuốn cho máy phát điện gió. Các cuộn đều có số
vòng giống nhau và có cùng kích thước. Dây điện có thể có nhiều kích cỡ khác nhau. Đường
kính của dây quyết định dòng điện max sinh ra. Dây càng dày thì thì dòng càng lớn và ngược
lại tuy nhiên nếu dây dầy quá thì kích thước sẽ lớn.


Nếu một vòng dây trong máy sinh ra một số vôn nhất định thì nhiều vòng dây sẽ cho ra nhiều
vôn. Vì chúng ta cần điện áp cao nên chúng ta cần phải quấn nhiều vòng dây, điều này tỉ lệ
nghịch với việc muốn cho nhiều amp sinh ra trong hệ máy vì dây càng lớn thì càng chiếm

nhiều không gian máy. Nếu chúng ta dùng dây lớn thì quấn ít vòng và dùng dây nhỏ thi cuốn
nhiều vòng. Chính vì vậy những người tạo ra loại máy này đã phải tìm ra sự cân bằng giữa
chúng. Những người có kinh nghiệm lâu năm sẽ nắm rõ quy tắc này trong lòng bàn tay tuy
nhiên những người mới thì gặp nhiều khó khăn hơn. Hy vọng biểu đồ ở cuối cuốn sách này
sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về nó.

Các cuộn dây trong Stator của máy.
Nếu dùng loại dây có lớp vỏ cách điện dày sẽ lãng phí không gian của cuộn dây nên các nhà
khoa học đã làm ra loại dây đồng được phủ lớp cách điện rất mỏng và độ bền cao. Hiện trên
thị trường có nhiều loại dây tùy vào giá thành và mục đích mà họ làm ra những loại dây chất
lượng khác nhau. Với loại máy này ta cố gắng dùng loại tốt nhất và cũng để cuốn dây sát nhất
giúp tạo ra dòng điện tối đa nhất.
Việc đấu dây cũng hết sức quan trọng. Câu hỏi đặt ra là chúng ta đấu dây theo máy 3 pha
hay một pha?
Với cách đấu làm máy một pha thì quá đơn giản, các cuộn dây được mắc nối tiếp nhau và
chúng cùng tạo ra dải xung rất mạnh tuy nhiên đây cũng là lý do làm cho máy rung lắc mạnh
khi sinh ra dòng điện và ẽ nhanh chóng bị hư. Cho nên họ chỉ làm loại máy này ở điều kiện
thích hợp.
Giải pháp tối ưu nhất là làm máy loại 3 pha. Tại bất cứ thời điểm nào thì cũng chỉ có một pha
là đạt hiệu điện thế cao nhất. Những pha khác hoặc bằng không hoặc thấp hơn. Sự rung máy
cũng giảm đi tối thiểu và dòng điện không phải chỉ bằng 1 phần ba cua máy mà là gấp 3 lần.
Khi qua cầu chỉnh lưu thì dòng điện sẽ đi qua đều hơn vào nạp bình không như máy một pha


sẽ có từng đợt dòng điện sinh ra gây giật máy. Chúng sẽ bền hơn nếu sắp xếp chuẩn các
pha với nhau.
Khi các cuộn dây được đổ keo tạo thành một khối thống nhất mà ta thường gọi nó là stator.
Khi làm máy chúng ta thường sắp xếp và nối các cuộn dây theo hình sao trên một khuôn dẹt
và mỏng. Sau đó đổ keo ép lại khi khô sẽ tạo thành một vành hình đĩa tròn. Thông thường
trước khi đổ keo ta sẽ nối hàn các cuộn dây lại với nhau theo từng pha rồi mới đổ keo. Hoặc

các bạn có thể đua đầu dây cần thiết các pha mình dùng để kết nối sau tùy vào mục đích của
các bạn. (Xem phụ lục)

Bố trí các cuộn dây với nam châm
Trong máy phát điện 3 pha thi chỉ các cuộn dây trên một pha sẽ đạt hiệu điện thế cao nhất
trong khi các cuộn trên pha khác thì không.
Và sau đây là cách bố trí các pha. Cứ mỗi cuộn dây trong máy phát điện 3 pha sẽ chiếm 1,33
viên nam châm. Ở đây tôi không nói là phải cắt các viên nam châm nhỏ ra mà tôi muốn nói là
tối thiểu số cuộn dây trong một máy phát điện ba pha là 3 cuộn dây. Mỗi cuộn cho một pha.
Vì vậy nên ta cần 4 viên nam châm cho nó. Và sau đây là cách phối hợp.


Bất cứ loại máy nào sử dụng trên 24 viên nam châm đều rất phức tạp, nếu bạn lần đầu tiên
làm máy thì bạn cần phải thận trọng. Việc phân bố các cuộn dây và nam châm là cả một vấn
đề trừ phi bạn làm loại máy phát điện một pha. Nhưng bạn đang muốn làm máy phát điện loại
ba pha đúng ko nào?
Sắp xếp các cuộn dây và nam châm
Việc bố trí các cuộn dây và nam châm là phải theo trình tự và có một chút gì đó bí ẩn. Theo
căn bản thì bạn càng có nhiều cuộn dây thì áp sinh ra càng cao nếu các yếu tố khác không
thay đổi. Máy phát sẽ tạo ra dòng điện nhỏ hơn đổi lại nó sẽ mất ít vòng quay hơn. Từ nãy tới
giờ tôi chưa đề cập tới cánh quạt của máy phát điện gió. Mà chỉ đang bàn về Stator của máy.
Khi quyết định làm Stator thì thiết kế và kích thước của máy cũng là yếu tố cần lưu ý. Máy
bạn đang làm sẽ quay nhanh hay chậm? nơi bạn đặt máy gió có lớn không? Có đạt được
công suất như ý không? Máy có tạo ra điện với gió nhẹ không…
Khi đã xem xét và lựa chọn tốc độ và kích thước của máy ta có thể bắt đầu cấu hình cho
Stator của máy. Thông thường máy phát điện loại này dùng để nạp bình. Một khi bạn cho
nguồn điện qua chỉnh lưu và sạc vào bình ắc quy thì bình sẽ giữ hiệu điện thế xuống mức 12v
,24 v hoặc thậm chí là 48v tùy vào hệ máy bạn làm. Vì vậy ta cần phải chọn loại dây phù hợp
để làm máy cho hệ bình ắc quy của mình.
Bình chính là tải của máy. Mức độ nạp của bình vào khoảng 10% giá trị dòng điện của bình.

Máy cần phải hoạt động mạnh để cấp điện cho bình nạm. Như vậy tất cả những gì bạn thu
được là dòng điện nạp vào bình. Đối với máy phát điện gió thì gió to đồng nghĩa với việc số
vòng quay sẽ cao hơn để vượt qua tại nặng của máy. Nếu cánh quá nhỏ thì không đủ lực để
làm quay máy . nếu cánh quá lớn thì cũng không hoạt động chính xác hiệu quả của nó sinh
ra máy quay quá nhanh.
Ráp rotor với Stator lại với nhau.
Cuộn Stator nằm cố định còn rotor chuyển động. Các bạn nên tham khảo cách ráp các bộ
phận lại với nhau.



Dữ liệu kỹ thuật
Anh em nhà Dann đã làm và thử nghiệm loại máy này trong nhiều năm nay và thu được khá
nhiều dữ liệu.
Với số vòng quay 80 vòng thì máy cho ra hiệu điện thế là 50v khi chưa có tải. Họ cho nối vào
bình sạc hệ 48v thì thu được 600w ở số vòng quay 100 vòng. Khoảng 12 amp. Rõ ràng đây
là loại máy công suất lớn. Phù hợp với loại máy có đường kính 5m. Với loại đường kính 2
mét thì nếu gió lớn cũng sẽ cho công suất tầm 500 đến 600 watt. Còn gió nhỏ thì thu được
tầm vài ba trăm watt.
dưới đây là một số hình ảnh khác đã được hoàn thành.