Các phương pháp mở máy ĐCĐĐB
– Áp dụng cho hầu hết các ĐC ĐB.
– Máy cực lồi: có dây quấn mở máy => nếu lưới điện lớn có thể mở
máy trực tiếp.
– Máy cực ẩn: dòng cảm ứng ở mặt ngoài rotor gây nóng cục bộ =>
phải hạ điện áp khi mở máy bằng MBA tự ngẫu.
– Quá trình mở máy: hai giai đoạn
o (1): it = 0, dây quấn kích từ được nối tắt qua Rt – điện trở diệt từ
(10 12 x rt ). Cấp điện cho stator, MKĐB kéo rotor quay và tăng
tốc đến n
1.
o (2): n n1, cấp điện cho dây quấn kích từ. Lúc này, ngoài MKĐB
s và M
gia tốc ds/dt, còn có MĐB . Khi 0 < < 180o thì MĐB &
M
KĐB kéo rotor vào tốc độ đồng bộ sau vài quá trình dao đông.69
o KN: là ĐC ĐB làm việc với it điều chỉnh để phát hoặc tiêu thụ Q của lưới
nhằm duy trì UL= C.
o Chế độ làm việc bình thường là chế độ quá kích thích, phát công suất
phản kháng lên lưới tiêu thụ công suất điện dung của lưới
o Tiêu thụ rất ít công suất tác dụng (bù lại sự phát nóng)
o Cấu tạo cực lồi, có đặt dây quấn mở máy
o Mở máy bằng phương pháp hạ điện áp, hoặc dùng ĐC KĐB
o Mcản nhỏ => xd lớn => khe hở nhỏ, kích thước máy nhỏ
69 trang |
Chia sẻ: hachi492 | Ngày: 07/01/2022 | Lượt xem: 601 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Máy điện - Chương 4: Máy điện đồng bộ - Đặng Quốc Vương, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MÁY ĐIỆN I
1
Nội dung
Chương 1. Máy biến áp
Chương 3. Máy điện không đồng bộ
Chương 4. Máy điện đồng bộ
Chương 5. Máy điện một chiều
Chương 2. Những vấn đề chung về MĐ quay
Nội dung
Chương 4. Máy điện đồng bộ
2
II. Từ trường trong MĐĐB
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
V. MĐĐB làm việc song song
I. Khái niệm chung về MĐĐB
VI. ĐCĐĐB và máy bù đồng bộ
Nội dung
Chương 4. Máy điện đồng bộ
3
II. Từ trường trong MĐĐB
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
V. MĐĐB làm việc song song
I. Khái niệm chung về MĐĐB
VI. ĐCĐĐB và máy bù đồng bộ
Lõi thép stato gồm các
lá thép KTĐ dày 0,5 mm
Động cơ
sơ cấp
_ +
chổi than
dây quấn
kích từ
(rôto)
rôto
dây quấn
stato
trục
vành
trượt
Nguồn kích từ
nối trục
khe hở không
khí
I. Khái niệm chung về MĐĐB
1.1. Cấu tạo
Rôto cực ẩn
N
S
Lõi thép
Dây quấn
kích từ
+
It
_-
Dây quấn
kích từ
N
Cực từ
S
Lõi thép
Rôto cực lồi
S
N
1.2. Phân loại
Theo kết cấu:
I. Khái niệm chung về MĐĐB
1.2. Phân loại (tiếp)
Chức năng:
o Máy phát phát điện đồng bộ:
Tua bin hơi: tốc độ cao, cực ẩn, trục máy đặt nằm ngang
Tua bin nước: tốc độ thấp, cực lồi, trục máy đặt thẳng
đứng
Máy phát công suất nhỏ: ĐC Diezen kéo rotor, cấu tạo
cực lồi
o Động cơ điện đồng bộ:
Thường cực lồi, kéo tải ít thay đổi tốc độ, P ≥ 200 kW
o Máy bù đồng bộ:
Cải thiện hệ số công suất cos
I. Khái niệm chung về MĐĐB
1.3. Kết cấu
Máy đồng bộ cực ẩn:
o Rotor làm bằng thép hợp kim chất lượng cao.
o Rotor được rèn, phay rãnh đặt dây quấn kích từ.
o 2p = 2, n = 3000 (v/ph).
o D = 1,1 ÷ 1,15 m (nhỏ) => hạn chế lực ly tâm.
o L ≤ 6,5 m (dài) => tăng công suất của máy.
o Dây quấn: Cu, tiết diện chữ nhật, bọc cách điện, quấn
đồng tâm.
o Rãnh nêm kín bằng gỗ hoặc thép không từ tính.
o Máy kích từ nối trục, hoặc đồng trục.
I. Khái niệm chung về MĐĐB
Máy đồng bộ cực lồi:
Tốc độ quay thấp, đường kính lớn D 15m, l ngắn: l/D =
0,15÷0,2.
Máy nhỏ và TB: rotor được chế tạo từ thép đúc, gia công lại.
Máy lớn: rotor được ghép từ lá thép KTĐ dày 1 ÷ 6 mm, cực từ
được ghép từ những lá thép dày 1 ÷ 1.5 mm.
Bề mặt cực từ đặt dây quấn cản (MF) hay dây quấn mở máy
(ĐC).
1.3. Kết cấu (tiếp)
I. Khái niệm chung về MĐĐB
Rôto quay với tốc độ n. Rôto
đóng vai trò nam châm điện
(do có dòng kích từ) tạo ra từ
trường quay, cảm ứng trong
dây quấn stato các sức điện
động hình sin. Nếu MFĐĐB
mang tải (mạch kín) sẽ có dòng
điện 3 pha: iA, iB, iC. Các dòng
iA, iB, iC tạo ra từ trường quay
với tốc độ n1 = n
iB
iC
iA
n n1
Tải
S
N
+
-
B
A
C
1.4. Nguyên lý làm việc của MĐĐB
a. Máy phát điện
I. Khái niệm chung về MĐĐB
Đặt điện áp 3 pha vào dây
quấn stato. Trong dây quấn
stato sẽ có dòng điện 3 pha iA,
iB, iC tạo ra từ trường quay với
tốc độ n1 = 60f/p. Từ trường
trong dây quấn stato kéo rôto
quay với tốc độ n = n1.
iB
iC
iA
n n1
S
N
+
-
B
A
C
Nguồn
3 pha
1.4. Nguyên lý làm việc của MĐĐB (tiếp)
b. Động cơ điện
I. Khái niệm chung về MĐĐB
Kiểu máy
Số pha
Tần số
Công suất định mức (kW, kVA)
Điện áp dây
Hệ số công suất
Tốc độ quay
Cấp cách điện dây quấn stato, rôto.
1.5. Các đại lượng định mức
I. Khái niệm chung về MĐĐB
Nội dung
Chương 4. Máy điện đồng bộ
12
II. Từ trường trong MĐĐB
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
V. MĐĐB làm việc song song
I. Khái niệm chung về MĐĐB
VI. ĐCĐĐB và máy bù đồng bộ
II. Từ trường trong MĐĐB
2.1. Khái niệm chung
Bao gồm:
o Từ trường cực từ Ft (it – dòng kích từ).
o Từ trường phần ứng Fư (iư – dòng phần ứng)
o Chế độ không tải:
Ft – quét qua dây quấn stator => Eo.
o Chế độ có tải:
Tồn tại cả Ft & Fư.
Tác dụng của Ft lên Fư – phản ứng phần ứng.
Mạch từ không bão hòa: sử dụng nguyên lý xếp chồng.
pIw
F
tt
t .2
.
It (dòng kích từ) của cực từ sinh ra stđ
wt: số vòng dây cuộn kích từ
p: số đôi cực từ
Ft tạo ra:
Từ trường chính t (đi qua
khe hở không khí để truyền
tải năng lượng).
Từ trường tản t chỉ móc vòng
trong các dây quấn kích từ
t
t
N
N
S S
II. Từ trường trong MĐĐB
2.2. Từ trường của dây quấn kích thích
II. Từ trường trong MĐĐB
2.2. Từ trường của dây quấn kích thích (tiếp)
Phụ thuộc vào đường cong mặt cực từ, không sin
S
N
+
-
rôto
stato
B
A
C
τ
B1
x
B3
Bt
rôtor
stator
o
N S
B5
Biên độ sóng cơ bản (B1) được biểu thị theo trị số từ cảm cực đại
(Bt): B1 = ktBt, với kt – hệ số dạng sóng (máy cực lồi: kt = 0.95 ÷
1.15; máy cực ẩn: kt = 0.965 ÷ 1.065
II. Từ trường trong MĐĐB
2.3. Từ trường của dây quấn phần ứng
Ở chế độ có tải: dòng điện stator sinh ra từ trường phần
ứng.
Tác dụng của từ trường cực từ lên từ trường phần ứng –
phản ứng phần ứng
Phản ứng phần ứng tính chất của tải (dung, cảm, hay
trở).
MĐ cực ẩn: khe hở đều.
MĐ cực lồi: khe hở dọc trục, ngang trục => có phản ứng
dọc trục, ngang trục.
II. Từ trường trong MĐĐB
2.3. Từ trường của dây quấn phần ứng (tiếp)
a. Phản ứng phần ứng ngang trục
Tải thuần trở:
o Tải đối xứng, thuần trở.
I & E trùng pha (Ψ = 0)
iA = Im => Fư IA EA.
FA vượt pha EA 90
O
Fư Ft
Phản ứng ngang trục.
II. Từ trường trong MĐĐB
2.3. Từ trường của dây quấn phần ứng (tiếp)
b. Phản ứng phần ứng dọc trục
Tải thuần cảm:
o Tải đối xứng, thuần cảm
EA vượt pha IA 90
O
FA vượt pha EA 90
O
Fư cùng phương ngược chiều Ft
Phản ứng dọc trục, khử từ.
II. Từ trường trong MĐĐB
2.3. Từ trường của dây quấn phần ứng (tiếp)
b. Phản ứng phần ứng dọc trục
Tải thuần dung:
o Tải đối xứng, thuần dung
EA chậm pha IA 90
O
FA vượt pha EA 90
O
Fư cùng phương cùng chiều Ft
Phản ứng dọc trục, trợ từ.
II. Từ trường trong MĐĐB
2.3. Từ trường của dây quấn phần ứng (tiếp)
b. Phản ứng phần ứng dọc trục
Tải hỗn hợp:
o EA & IA lệch pha Ψ.
o Phân tích Fư thành 2 thành phần:
Dọc trục: Fưd = FưsinΨ
Ngang trục: Fưq = FưcosΨ
o 0 < Ψ < /2 – ngang trục, khử từ.
o - /2 < Ψ < 0 – ngang trục, trợ từ
Nội dung
Chương 4. Máy điện đồng bộ
21
II. Từ trường trong MĐĐB
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
V. MĐĐB làm việc song song
I. Khái niệm chung về MĐĐB
VI. ĐCĐĐB và máy bù đồng bộ
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.1. Khái niệm chung
o Phương trình cân bằng điện áp và đồ thị véc tơ MĐĐB
o Giản đồ cân bằng năng lượng MĐĐB
o Công suất điện từ của MĐĐB
Quan hệ điện từ bao gồm:
Điện kháng phần ứng: Cần phải xác định vì trong sơ đồ thay thế
MĐĐB có sử dụng đại lượng này.
It → Ft → t → cảm ứng E trong dây quấn phần ứng.
Nếu mạch phần ứng khép kín (có tải) sẽ có Iư → Fư → ư
→ cảm ứng Eư .
Xư là điện kháng phần ứng, đặc trưng cho khả năng tích luỹ năng
lượng từ trường của phần ứng, Xư = Eư/Iư
IB
Ft
IC
IA
Fư
EA
Fưq
Fưd
Id
Iq
Với tải bất kỳ:
Iư (I) → Id (Iưd) → Fưd → ưd → Eưd = Xưd.Id
Iq (Iưq) → Fưq → ưq → Eưq = Xưq.Iq
Xưd - điện kháng phần ứng dọc trục
Xưq - điện kháng phần ứng ngang trục
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.1. Khái niệm chung (tiếp)
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.2. Phương trình cân bằng điện áp (CBĐA) và đồ thị véctơ
MĐĐB
Tải đối xứng ta xét riêng từng pha và phương trình cân bằng ĐA
o Máy phát:
o Động cơ, máy bù đồng bộ:
Trong đó:
U – điện áp đầu cực máy
rư – điện trở, điện kháng tản dây quấn phần ứng
E - sđđ cảm ứng trong dây quấn do từ trường khe hở
o Mạch từ không bão hòa => ứng dụng nguyên lý xếp chồng
E = E0 + Eư
o Mạch từ bão hòa => F = F0 + Fư => sđđ E
. . .
u uU E I r jx
. . .
u uU E I r jx
25
a. Máy phát điện
Mạch từ không bão hòa.
Tải đối xứng, tính cảm (0 < Ψ < 900)
Máy cực ẩn:
.
uj I x
Điện kháng đồng bộ = 0.7 ÷ 1.6
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.2. Phương trình CBĐQ và đồ thị véc tơ MĐĐB (tiếp)
26
Đồ thị véctor của MĐĐB cực ẩn
Tải tính cảm
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
Từ phương trình cân bằng điện áp, ta xây
dựng cách vẽ đồ thị véctơ như sau:
•Vẽ U, , I, sau đó vẽ Rư.I I, j.Xư.I I và
jXư.I I
•Xác định E = U + Rư.I + j.Xư.I + jXư.I
•Xác định j.Xđb.I = j.Xư.I + jXư.I
•Vẽ Ft E, Fư I, F = Ft + Fư
a. Máy phát điện (tiếp)
27
Đồ thị véctơ của MĐĐB cực ẩn
Tải tính dung
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
a. Máy phát điện
(tiếp)
28
Fư = Fưd + Fưq
.
ud d udE j I x
.
quq uqE j I x
• Do từ thông tản của từ
trường phần ứng sinh ra.
• Không phụ thuộc vào từ
dẫn của hướng dọc &
ngang trục.
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
Máy cực lồi
Phương trình cân bằng điện áp
a. Máy phát điện
(tiếp)
Tải tính cảm
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
Từ phương trình cân bằng điện áp, ta xây
dựng cách vẽ đồ thị véctơ như sau:
• Vẽ U, , I.
• Vẽ Iq , (xi) = ^(Iq, I); Id Iq
• Vẽ RưI I; jXưI I;
Xác định E = U + Rư.I + j.Xư.I;
• Vẽ jXưq Iq Iq; jXưdId Id;
Xác định
E = U + Rư.I + j.Xư. I + j.Xưd.Id + j.Xưq.Iq
Đồ thị véctor của MĐĐB cực lồi
a. Máy phát điện
(tiếp)
Tải tính dung
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
Đồ thị véctor của MĐĐB cực lồi (tiếp)
31
• Tuy nhiên vẫn có thể phân tích thành các thành phần dọc & ngang
trục.
. . . . .
0
. . . . .
0
d ud u q uq u u
qd d q u
U E j I x x j I x x I r
U E j I x j I x I r
. . .
. . .
os + sinu u u
q du u u
j I x j I x c I x
j I x j I x j I x
Điện kháng đồng bộ
dọc trục: 0,7 ÷ 1,2
Điện kháng đồng bộ
ngang trục: 0,46 ÷ 0,76
Đồ thị sđđ đã biến đổi
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
• Phương trình cân bằng điện áp
Đồ thị véctor của MĐĐB cực lồi (tiếp)
32
• Tiêu thụ công suất điện, phát công suất cơ
• Thường cấu tạo cực lồi
• Phương trình cân bằng điện áp:
. . .
0
. . . . .
0
. . . . .
0
u u u
ud uq u u
d d q q u
U E E I r jx
U E E E I r jx
U E jI x jI x I r
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
b. Động cơ điện
3.2. Phương trình CBĐA và đồ thị véc tơ MĐĐB (tiếp)
33
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.3. Cân bằng năng lượng trong MĐĐB
MFĐĐB
ĐC sơ cấp
P1
pcơ pt pf pCu pFe
P2
MF kích từ
pcơ
pt
pf
pCu
pFe
P1
Pđt P2
Stato Rôto
MFĐĐB có MF kích từ nằm cùng trục với rôto:
pcơ: tổn hao cơ do ma sát và
quạt gió;
pf : tổn hao phụ do sóng bậc
cao;
pCu: tổn hao đồng dây quấn
stato;
pFe: tổn hao sắt từ bên stato;
pt : tổn hao kích từ (điện).
pt
pf
pcơ
pFe
P1
Pđt
P2
pCu
ĐCĐĐB có MF kích từ nằm cùng trục với rôto:
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.3. Cân bằng năng lượng trong MĐĐB (tiếp)
35
a. Đặc tính góc công suất tác dụng
• Khái niệm: là quan hệ P = f() khi Eo = C, U = C, (Eo, U)
• Bỏ qua rư (rư << xđb, xd, xq)
• Công suất ở đầu cực của máy:
• Máy cực lồi (dựa theo đồ thị):
osP mUIc
q
cos Usin
; ;
x
o
d q
d
E U
I I
x
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.4. Đặc tính góc của MĐĐB
36
a. Đặc tính góc công suất tác dụng
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.4. Đặc tính góc của MĐĐB
Iq
Id
j.XqIq
j.XdId
E
I
U
θ
φ
P = f(θ) khi E = const (It = const), U = const
θ - teta, góc (E,U);
φ - phi, góc (U,I);
- xi, góc (E,I).
Vẽ đồ thị véc tơ
E = U + Rư.I + j.Xd.Id + jXq.Iq
khi bỏ qua Rư (Rư<<Xd, Xq),
tải mang tính chất cảm φ > 0 (U vượt I)
E = XdId + Ucosθ Id = (E - Ucosθ)/Xd
Usinθ = XqIq Iq = Usinθ/Xq
a. Đặc tính góc công suất tác dụng (tiếp)
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.4. Đặc tính góc của MĐĐB
2 2
2
cos = cos - cos .cos sin .sin
= cos + sin
sin .cos sin sin .cos
1 1
sin sin2
2
q d
o
q d d
o
e u
d q d
P mUI mUI mU I I
mU I I
mE UmU mU
x x x
mE U mU
P P
x x x
• Nhận xét: công suất tác dụng của máy cực lồi gồm hai thành
phần:
– Pe sin, và Eo (it).
– Pu sin2, và Eo (it).
• P 0 => động cơ điện phản kháng
38
•Máy cực ẩn: xd = xq
sino
d
mE U
P
x
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
a. Đặc tính góc công suất tác dụng (tiếp)
39
• Nhận xét:
– Khi dương hay âm thì Q là không đổi.
– Khi -’ phát công suất phản kháng.
– Ngoài phạm vi trên => tiêu thụ công suất phản kháng của lưới
điện.
sin sin
sin cos cos sin
cos sind q
Q mUI mUI
mU I I
mU I I
2 21 1 1 1
cos cos2
2 2
o
d q d q d
mE U mU mU
Q
x x x x x
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
3.4. Đặc tính góc của MĐĐB (tiếp)
b. Đặc tính góc công suất phản kháng
• Công suất phản kháng của máy điện đồng bộ:
40
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
b. Đặc tính góc công suất phản kháng (tiếp)
3 2
1
0
4
900
900 θ
θ
Q
ĐCĐ MFĐ
Đoạn 1: Q < 0, ĐCĐB tiêu thụ Q từ lưới điện
Đoạn 2: Q > 0, ĐCĐB phát Q vào lưới
(máy bù đồng bộ)
Đoạn 3: Q > 0, MFĐB phát Q vào lưới
Đoạn 4: Q < 0, MFĐB tiêu thụ Q từ lưới
Nội dung
Chương 4. Máy điện đồng bộ
II. Từ trường trong MĐĐB
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
V. MĐĐB làm việc song song
I. Khái niệm chung về MĐĐB
VI. ĐCĐĐB và máy bù đồng bộ
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
4.1. Đại cương
Các đại lượng đặc trưng cho chế độ làm việc của MFĐB ở tải
đối xứng:
• Điện áp đầu cực dây quấn phần ứng
• Dòng điện tải dây quấn phần ứng
• Dòng kích thích it
• Hệ số công suất (cos)
• Tần số , tốc độ quay của rotor (n)
Các đặc tính của MFĐB:
• Đặc tính không tải
• Đặc tính ngắn mạch
• Đặc tính ngoài
• Đặc tính điều chỉnh
• Đặc tính tải
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
Sơ đồ nối dây thí nghiệm xác định các đặc tính của MF ĐB
4.1. Đại cương
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
Các đường đặc tính có thể xác định bằng cách đo trực tiếp hoặc dựa
vào đồ thị vectơ
a. Đặc tính không tải
Khái niệm: là quan hệ Eo = Uo = f(it) khi I
= 0 & f = fđm
Hệ đơn vị tương đối: E* = Eo/Uđm và it* =
it/itđmo
• itđmo – dòng không tải khi U = Uđm
Ít sự khác biệt giữa máy cực lồi & cực ẩn
Mạch từ máy tua bin hơi bão hòa hơn
mạch từ máy tua bin nước
Khi Eo = Uđm, E* = 1
• Tua bin hơi: k = kd = 1,2
• Tua bin nước: kd = 1,06
• kd – hệ số bão hòa mạch từ.
4.2. Các đặc tính làm việc của MFĐĐB (tiếp)
b. Đặc tính ngắn mạch
•Khái niệm: là quan hệ In = f(it) khi U = 0 & f = fđm
•Dây quấn phần ứng nối ngắn mạch ở đầu cực
•Bỏ qua rư => mạch phần ứng thuần cảm (Ψ = 90
o)
•Iq = I.cos = 0 & Id = I.sin = i
•NX: Phản ứng phần ứng là khử từ, mạch từ không
bão hòa.
Quan hệ I = f(it) là tuyến tính.
. . .
0 d d d u udE j I x j I x x
4.2. Các đặc tính làm việc của MFĐĐB (tiếp)
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
• Tỷ số ngắn mạch K:
Ino – dòng ngắn mạch ứng với dòng kích
thích sinh ra sđđ Eo = Uđm khi không tải
c. Đặc tính ngoài U = f(I) khi It, f, cos = const
Độ biến thiên điện áp U%:
dm
U
UE
dm
E ứng với lúc Itđm không tải
U% của MFĐ = 2535% do Xd lớn,
sụt áp nhiều (U% của MBA 5%).
Để U% nhỏ cần sử dụng bộ AVR
(automatic voltage regulator)
U% = 100%
C
R
L
I
Uđm
Iđm
U
Khi tải , I RưI , XđbI
Mặt khác do p/ư p/ư, khi I U hoặc do tính chất của tải:
+ Tải thuần R p/ư p/ư ngang trục, E = const U
+ Tải thuần L p/ư p/ư dọc trục khử từ, E U
+ Tải thuần C p/ư p/ư dọc trục trợ từ, E U
4.2. Các đặc tính làm việc của MFĐĐB (tiếp)
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
4.2. Các đặc tính làm việc của MFĐĐB (tiếp)
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
c. Đặc tính điều chỉnh
•KN: It = f(I) khi U = Uđm & cos = C, f = fđm.
•Cho biết hướng điều chỉnh It để U = C
•Nhận xét:
• Tải L: I , tác dụng khử từ của phản
ứng phần ứng tăng => U . Để U =
C => It .
• Tải C: giữ U = const => It
• Thông thường cos = 0,8 => khi I
tăng từ 0 Iđm thì It0 tăng 1,7 2,2
Đặc tính điều chỉnh
d. Đặc tính tải
4.2. Các đặc tính làm việc của MFĐĐB (tiếp)
• KN: U = f(It) khi I = C & cos = C, f = fđm.
• Có nhiều đường đặc tính tải.
• Xét đặc tính tải thuần cảm:
cos = 0 ( = 90o) I = Iđm
Bỏ qua rư.
• Dựa vào đặc tính không tải & tam giác
điện kháng.
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
Cách vẽ U = f(It) từ đặc tính không tải và
đặc tính ngắn mạch: ABC: điện
kháng. Dịch chuyển ABC sao cho điểm
A chạy trên đường 1, cạnh BC trục It;
điểm C sẽ vẽ nên đặc tính tải
e. Xác định điện kháng đồng bộ dọc trục & ngang trụ
4.2. Các đặc tính làm việc của MFĐĐB (tiếp)
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
• Được xác định từ các đặc tính không tải Eo = f(it) – (1)
• & đặc tính ngắn mạch In = f(it) – (2).
• xd = f(it) – đường (3)
• xd – điện kháng đồng bộ dọc trục bão hòa
• xd - điện kháng đồng bộ dọc trục không bão hòa
• Hệ số bão hòa mạch từ: kd = E/Eo
• Máy cực lồi: xq 0,6xd; máy cực ẩn: xq = xd = xđb
0
d
n
E AC
x
I AB
d
n
E AD
x
I AB
d
d
d
x
x
k
Xác định đkđb dọc trục
4.3. Tổn hao và hiệu suất của MFĐĐB
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
Tổn hao đồng:
Tổn hao kích từ:
Tổn hao phụ:
o Do từ trường tản & sự đập mạch của hài bậc cao
o Do dòng điện xoáy do từ trường tản của dòng điện phần
ứng.
• Tổn hao ở bề mặc cực từ:
• Tổn hao ở răng của stator:
• Tổn hao cơ:
• Hiệu suất:
• Hiệu suất của MP ĐB: 92% – 98%.
2
2
P
P p
Nội dung
Chương 4. Máy điện đồng bộ
II. Từ trường trong MĐĐB
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
V. MĐĐB làm việc song song
I. Khái niệm chung về MĐĐB
VI. ĐCĐĐB và máy bù đồng bộ
5.1. Điều kiện kỹ thuật hoà đồng bộ
V. MĐĐB làm việc song song
Ghép MF ĐB làm việc song song => hòa đồng bộ.
Có hai phương pháp hòa đồng bộ
o Hòa đồng bộ chính xác.
o Hòa đồng bộ không chính xác - tự đồng bộ
Yêu cầu uF = uL
(giá trị
tức
thời)
UF , UL trùng nhau về Cách thức
không có
dòng điện
xung
trong hệ
thống
biên độ UF = UL Điều chỉnh It
tần số fF = fL Điều chỉnh nrôto
thứ tự
pha
Thứ tự pha
giống nhau
Thứ tự pha được kiểm
tra lần đầu sau khi lắp
máy hoặc hoà đồng bộ
góc lệch
pha
UF và UL
trùng pha
Kiểm tra bằng ánh sáng
đèn hoặc cột đồng bộ
5.2. Các phương pháp hoà đồng bộ chính xác
V. MĐĐB làm việc song song
Dùng cho MF công suất nhỏ.
Có hai kiểu:
• Kiểu nối tối.
F1 – làm việc. F2 – máy cần hòa đồng bộ.
Điều chỉnh đồng thời UF & fF của máy phát F2.
Kiểm tra điều kiện: UF = UL bằng Voltmet.
Tần số và thứ tự pha được kiểm tra bằng bộ đồng bộ
với 3 đèn 1, 2, 3.
• Kiểu ánh sáng đèn quay:
a. Hòa đồng bộ bằng bộ đồng bộ kiểu ánh sáng đèn
2
UAL
UBL
UCL
UAF
UBF
UCF
1
3
MF
Đang làm việc Cần hoà đồng bộ
MF
A
B
C
1
2
3
Dùng đèn tối sáng
V. MĐĐB làm việc song song
2
V. MĐĐB làm việc song song
1. Điều chỉnh UF = UL
Cách thức
2. Phải điều chỉnh cho thời gian đèn sáng - tắt chậm 3-5
giây 3. Thứ tự pha (đã biết)
4. Lúc đèn tắt hẳn, đóng cầu dao hoà đồng bộ
UAF UAL
UBF
UBL UCF
UCL
2
3
1
MF MF
A
B
C
1
2
3
A
B C
V. MĐĐB làm việc song song
Dùng ánh sáng đèn quay
1. Điều chỉnh UF = UL
2. Các đèn lần lượt tắt, sáng và có ánh sáng đèn quay; điều chỉnh
sao cho ánh sáng quay thật chậm
3. Đợi đèn 1 tắt, đèn 2, 3 sáng đều nhau thì đóng cầu dao hoà
đồng bộ
1
2
3
1
2
3
2
1 3
V. MĐĐB làm việc song song
Cách thức
5.2. Các phương pháp hoà đồng bộ chính xác (tiếp)
b. Hòa đồng bộ bằng bộ đồng bộ kiểu điện từ
o Dùng cột đồng bộ - bộ đồng bộ kiểu điện từ
V. MĐĐB làm việc song song
F
V
S
Chỉ fF ,fL
Chỉ UF,UL
Chỉ góc lệch pha
o Dùng cho các MF công suất lớn
o Cột đồng bộ gồm ba dụng cụ đo:
Voltmet có 2 kim: 1 kim chỉ UF, 1 chỉ UL
Tần số kế có 2 dãy phiến rung để chỉ tần
số của lưới fL và của máy phát fF
Một dụng cụ đo có kim quay với tần số:
fF – fL.
o Thao tác phải tập trung, tránh nhầm lẫn gây ra các sự cố nghiêm
trọng trong hệ thống
Cột đồng bộ
* Cột đồng bộ
b) Hoà không chính xác (tự đồng bộ )
23
5.3. Phương pháp hoà đồng bộ không chính xác
V. MĐĐB làm việc song song
Cách thực hiện:
• Quay máy phát không được kích thích (UF = 0),
• Dây quấn kích từ được nối tắt qua điện trở triệt từ đến tốc
độ sai khác với tốc độ đồng bộ khoảng 2%.
• Đóng cầu dao ghép máy phát vào lưới điện và kích thích
cho máy phát điện.
Do tương tác giữa t và ư sẽ sinh ra mômen đồng bộ
Mđb và kéo MF vào làm việc đồng bộvào tốc độ đồng bộ
(fF = fL)
–Chú ý: sử dụng trong trường hợp Ixg < 3.5Iđm.
V. MĐĐB làm việc song song
5.4. Điều chỉnh công suất P và công suất Q của MFĐĐB
Có hai trường hợp điển hình:
o MF ĐB làm việc trong HTĐ có công suất vô cùng lớn với U, f = C
o Chỉ có hai hoặc một vài MF có công suất tương tự làm việc song
song.
a. Điều chỉnh công suất tác dụng
2 1 1
sin sin2
2
o
e u
d q d
mE U mU
P P P
x x x
V. MĐĐB làm việc song song
5.4. Điều chỉnh công suất P và công suất Q của MFĐĐB
a. Điều chỉnh công suất tác dụng (tiếp)
• P cân bằng với Pcơ trên trục
• Muốn thay đổi P => thay đổi bằng cách thay đổi Pcơ
• P đạt max khi dP/d = 0
V. MĐĐB làm việc song song
5.4. Điều chỉnh P và Q của MFĐĐB (tiếp)
a. Điều chỉnh công suất tác dụng P
• Máy cực ẩn:
90 &o om m
db
mUE
P
x
2 2
m
8
cos
4
A B A
B
2 1 1;o
d q d
mE U
A B mU
x x x
2 1 1
sin sin2
2
o
m m
d q d
mE U mU
P
x x x
• Chú ý: máy chỉ làm việc ổn định tĩnh khi 0 0
• Thực tế: < 30o
• Hệ số quá tải: km = Pm/Pđm – thể hiện năng lực quá tải của máy
• Điều chỉnh công suất tác dụng thì thay đổi => Q thay đổi
• Máy cực lồi:
d
dP
Muốn điều chỉnh P(điện) thì phải điều chỉnh Pcơ (θ) Công suất chỉnh bộ
= cos
X
mUE
d
đặc trưng cho khả năng giữ cho MF làm việc đồng bộ. Tại θ =
0, P = 0, Pcb = max khả năng giữ đồng bộ là lớn nhất.
θ = max, Pcb = 0 dễ mất đồng bộ nhất.
Thực tế MFĐ làm việc với Pđm=
m
max
k
P
(km - hệ số quá tải)
= f(θ)
V. MĐĐB làm việc song song
Kết luận:
Pcb =
sin
d
X
mUE
E.Sinθ = const
E
θ
j
I
a
b
b'
I.cosj = const
a'
U
j.XđbI
Tải điện cảm
MF làm việc với lưới công suất vô cùng lớn: U = const, f = const. Để
điều chỉnh Q = mUIsinφ cần điều chỉnh Isinφ Điều chỉnh Q nhưng giữ P
= const = mUIcosφ Icosφ = const. Xét MFĐĐB cực ẩn với tải điện
cảm
P =
E = E - Eư = U + (Rư + jXư)I + jXư I
= U + j(Xư + Xư)I + RưI
= U + jXđbI + RưI.
Rư << Xđb coi Rư = 0.
E = U + jXđbI I nằm trên aa’ U
E nằm trên bb’ U
= const Esinθ= const
V. MĐĐB làm việc song song
5.4. Điều chỉnh P và Q của MFĐĐB (tiếp)
a. Điều chỉnh công suất phản kháng Q
Điều chỉnh It E = var; U = const, I = var cos = var Isin = var
Q = mUIsin = var
Kết luận: muốn điều chỉnh Q cần phải điều chỉnh It
Điều chỉnh Q khi:
- Tải thay đổi.
- Chế độ vận hành tải thay đổi.
Tải cảm Tải dung
E > U E < U
p/ư p/ư khử từ p/ư p/ư trợ từ
It > Itđm It < Itđm
MF làm việc ở chế độ quá
kích từ
MF làm việc ở chế độ thiếu
kích từ
MF phát P, phát Q. MF phát P, nhận Q
V. MĐĐB làm việc song song
a. Điều chỉnh công suất phản kháng Q (tiếp)
Đặc tính V (xem sách GK)
Nội dung
Chương 4. Máy điện đồng bộ
II. Từ trường trong MĐĐB
III. Quan hệ điện từ trong MĐĐB
IV. MFĐĐB làm việc với tải đối xứng
V. MĐĐB làm việc song song
I. Khái niệm chung về MĐĐB
VI. ĐCĐĐB và máy bù đồng bộ
So sánh động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ.
Động cơ KĐB Động cơ ĐB
Cấu tạo Đơn giản, giá thành hạ Phức tạp, giá thành đắt, cần
nguồn một chiều
cos Thấp (<1)
Lấy Q từ nguồn
Cao (có thể =1)
Không cần Q từ nguồn
Mômen ~ U2 (khả năng kéo tải
kém hơn)
~ U
Thấp Cao
Mở máy Đơn giản Phức tạp
Điều chỉnh tốc độ f, p, U f
VI. Động cơ ĐĐB và máy bù đồng bộ
5.1 Ứng dụng của động cơ điện đồng bộ
68
a. Mở máy theo phương pháp không đồng bộ
b. Mở máy theo phương pháp hòa đồng bộ
VI. Động cơ ĐĐB và máy bù đồng bộ
5.2 Các phương pháp mở máy ĐCĐĐB
– Áp dụng cho hầu hết các ĐC ĐB.
– Máy cực lồi: có dây quấn mở máy => nếu lưới điện lớn có thể mở
máy trực tiếp.
– Máy cực ẩn: dòng cảm ứng ở mặt ngoài rotor gây nóng cục bộ =>
phải hạ điện áp khi mở máy bằng MBA tự ngẫu.
– Quá trình mở máy: hai giai đoạn
o (1): it = 0, dây quấn kích từ được nối tắt qua Rt – điện trở diệt từ
(10 12 x rt ). Cấp điện cho stator, MKĐB kéo rotor quay và tăng
tốc đến n1.
o (2): n n1, cấp điện cho dây quấn kích từ. Lúc này, ngoài MKĐB
s và Mgia tốc ds/dt, còn có MĐB . Khi 0 < < 180
o thì MĐB &
MKĐB kéo rotor vào tốc độ đồng bộ sau vài quá trình dao đông.
69
o KN: là ĐC ĐB làm việc với it điều chỉnh để phát hoặc tiêu thụ Q của lưới
nhằm duy trì UL= C.
o Chế độ làm việc bình thường là chế độ quá kích thích, phát công suất
phản kháng lên lưới tiêu thụ công suất điện dung của lưới
o Tiêu thụ rất ít công suất tác dụng (bù lại sự phát nóng)
o Cấu tạo cực lồi, có đặt dây quấn mở máy
o Mở máy bằng phương pháp hạ điện áp, hoặc dùng ĐC KĐB
o Mcản nhỏ => xd lớn => khe hở nhỏ, kích thước máy nhỏ
o Công suất định mức (chế độ quá kích thích):
o Ở chế độ thiếu kích thích tối đa:
o Bỏ qua tổn hao:
o Đối với máy bù đồng bộ xd* = 1,5 2,2; S’/Sđm = 0.45 0.67
dm dm dmS mU I
' 'dmS mU I
. . .
2.
' '
dmo dm dm
d d d
E U UU
I j S m
jx x x
*
' 1dm
dm dm d d
US
S I x x
VI. Động cơ ĐĐB và máy bù đồng bộ
5.3 Máy bù đồng bộ
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_may_dien_chuong_4_may_dien_dong_bo_dang_quoc_vuong.pdf