Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn CHƯƠNG V: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ § 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Máy điện đồng sử dung rộng rãi cơng nghiệp Phạm vi sử dụng biến đổi thành điện năng, nghĩa làm máy phát điện Điện ba pha chủ yếu dùng kinh tế quốc dân đời sống sản xuất từ máy phát điện quay tuabin hơi, tuabin khí tuabin nước Máy điện đồng dùng làm động cơ, dặc biệt thiết bị lớn, với động khơng đồng bộ, chúng có khả phát cơng suất phản kháng Thơng thường máy đồng tính tốn cho chúng phát cơng suất phản kháng gần công suất tác dụng Trong số trường hợp, việc đặt máy đồng gần trung tâm công nghiệp lớn để phát công suất phản kháng đủ bù hệ số công suất cos  cho lưới điện hợp lý Những máy gọi máy bù đồng Các động đồng công suất nhỏ ( đặc biệt động kích từ nam châm vĩnh cữu) dùng rộng rãi trang bị tự động điều khiển I PHÂN LOẠI VÀ KẾT CẤU CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ PHÂN LOẠI Theo kết cấu chia máy điện đồng thành hai loại: Máy đồngCM cực ẩn thích hợp với P H uat T tốc độ quay cao ( số cực 2p=2) máy đồng cực lồi thích Ky th tốc độ quay thấp ( 2p  4) hợp pham u Theo chức năng, chia máy điện g DH S thành loại chủ yếu sau : n đồng Truo a Máy phát điện đồng bộquMáy©phát điện đồng thường kéo tubin turbin : yen Ban nước gọi máy phát turbin máy phát turbin nước Máy phát turbin có tốc độ quay cao, chế tạo theo kiểu cực ẩn có trục máy đặt nằm ngang Máy phát điện turbin nước thường có tốc độ quay thấp nên có kết cấu theo kiểu cực lồi nói chung trục quay dược đặt thẳng đứng Trong trường hợp máy phát có cơng suất nhỏ cần di động thường dùng điêzen làm động sơ cấp gọi máy phát điện điêzen Máy phát điện điêzen thường có cấu tạo cực lồi b Động điện đồng : Động điện đồng thường chế tạo theo kiểu cực lồi sử dụng để kéo tải khơng địi hỏi phải thay đổi tốc độ, với cơng suất chủ yếu từ 200kW trở lên c Máy bù đồng : Máy bù đồng chủ yếu để cải thiện hệ thống công suất cos  lưới điện Ngồi loại máy cịn có máy điện đồng đặc biệt máy biến đổi phần ứng, máy đồng tần số cao,… máy đồng công suất nhỏ dùng tự động, động đồng nam châm vĩnh cửu, động đồng phản kháng, động đồng từ trễ, động bước,… KẾT CẤU Để thấy rõ đặc điểm kết cấu máy điện đồng bộ, ta xét riêng rẽ kết cấu máy cực ẩn máy cực lồi a Kết cấu máy đồng cực ẩn : Rôto máy đồng cực ẩn làm thép hợp kim chất lượng cao, rèn thành khối hình trụ, sau gia công phai rãnh để đặc dây quấn kích từ Phần khơng phay rãnh rơto hình thành mặt cực từ Mặt cắt ngang trục lõi thép rôto hình 5-1 172 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 5-1 Mặt cắt ngang trục lõi thép rôto Các máy điện đồng đại cực ẩn thường chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay rôto 3000 vg/ph để hạn chế lực ly tâm, phạm vi an toàn thép hợp kim chế tạo thành lõi thép rơto, đường kính D rôto không vược 1,1  1,15m Để tăng cơng suất máy, tăng chiều dài l rôto Chiều dài tối đa rôto vào khoảng 6,5 m Dây quấn kích từ đặt rãnh rôto chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật, quấn theo chiều mỏng thành bối dây đồng tâm Các vòng dây bối dây cách điện với lớp mica mỏng Để cố định va ép chặt dây quấn kích từ rãnh, miệng rãnh nêm kín nêm thép khơng từ tính Phần đầu nối ( nằm ngồi rãnh) dây quấn kích từ đai chặt ống trụ thép khơng từ tính (hình 5-2) H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B Hình 5-2 Cố định phần đầu nối dây quấn kích từ Hai đầu dây quấn kích từ luồn trục nối với hai vành trượt đặt đầu trục thông qua hai chổi điện để nối với dịng kích từ chiều Máy kích từ thường nối trục với trục máy đồng có máy chung trục với máy đồng Stato máy đồng cực ẩn bao gồm lõi thép, có đặt dây quấn ba pha thân máy, nắp máy Lõi thép stato ép tôn silic dầy 0.5 mm, hai mặt có phủ sơn cách điện Dọc theo chiều dài lõi thép stato cách khoảng  cm lại có rãnh thơng gió ngang trục, rộng 10 mm Lõi thép stato đặt cố định thân máy Trong máy đồng cơng suất trung bình lớn, thân máy chế tạo theo cấu khung thép, mặt bọc thép dát dầy Thân máy thiết kế chế tạo để cho hình thành hệ thống đường thơng gió làm lạnh máy điện Nắp máy chế tạo từ thép từ gang đúc Ở máy công suất trung bình lớn, ổ trục khơng đặt nắp mà giá đỡ, ổ trục đặt cố định bệ máy b Kết cấu máy đồng cực lồi : máy đồng cực lồi thường có tốc độ quay thấp, khác với máy đồng cực ẩn, đường kính rơto D đạt tới 15 m chiều dài l lại nhỏ, với tỉ lệ l/D = 0,15  0,2 173 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Rôto máy điện động cực lồi cơng suất nhỏ trung bình có lõi thép chế tạo thép đúc gia công thành khối lăng trụ khối lăng trụ ( bánh xe) mặt có đặt cực từ Ở máy lớn, lõi thép hình thành thép dày khoảng (1  6) mm, dập đúc định hình sẵn để ghép thành khối lăng trụ lõi thép thường không trực tiếp lồng vào trục máy mà đặt giá đỡ rôto Giá lồng vào trục máy Cực từ đặt lõi thép rôto ghép thép dày (1  1,5) mm Hình 5-3 Cực từ máy đồng cực lồi thép cực từ; dây quấn kích thích; hình; nêm; HClõi thép rôto M TP huat Ky t Việc cố định cực từ lõi thép thực pham nhờ hình T bulơng xun H Su ng D qua mặt cực vít chặt vào lõi théprrơto T uo © u en Dây quấn khích từ chếytạo từ dây đồng trần tiết diện hình chữ nhật quấn uốn theo an q B chiều mỏng thành cuộn dây Cách điện lớp vòng dây lớp mica amiăng Các cuộn dây sau gia công lồng vào thân cực Dây quấn cản ( trường hợp máy phát đồng bộ) dây quấn mở máy ( trường hợp động đồng bộ) đặt đầu cực Các dây quấn giống dây quấn kiểu lồng sóc máy điện khơng đồng bộ, nghĩa làm đồng đặt vào rãnh đầu cực nối hai đầu hai vòng ngắn mạch (hình 5-4) Hình 5-4 Dây quấn cản (dây quấn mở máy) máy điện đồng Dây quấn mở máy khác dây quấn cản chỗ điện trở dẫn lớn Stato máy đồng cực lồi có cấu tạo tượng tự máy đồng cực ẩn Trục máy đồng cực lồi đặt nằm ngang động đồng bộ, máy bù đồng bộ, máy phát điện điêzen máy phát tubin nước công suất nhỏ tốc độ quay tương đối lớn 174 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn ( khoảng 200 vg/ph) Ở trường hợp máy phát tubin nước, turbin nước công suất lớn, tốc độ chậm, trục máy đặt thẳng đứng Khi trục máy đặt thẳng đứng, ổ trục đỡ quan trọng Nếu ổ trục đỡ đặt đầu trục máy thuộc kiểu treo, cịn đặt đầu trục máy thuộc kiểu dù Ở máy phát turbin nước kiểu treo, xà đỡ tựa vào thân máy , tương đối dài phải khoẻ chịu tồn trọng lượng rôto máy phát, rôto turbin nước xung lực vào turbin Như vậy, kích thước xà đỡ lớn, tốn nhiều sắt thép, đồng thời thân máy cao lớn tăng thêm chi phí xây dựng buồng đặt máy Ở máy phát turbin nước kiểu dù, ổ trục đỡ tựa xà Xà đỡ cố định gian máy, ngắn số máy, ổ trục đỡ đặt nắp tubin nước Trong hai trường hợp giảm vật liệu chế tạo ( tới vài trăm máy lớn) khiến cho thân máy buồng đặt máy thấp Trên trục với máy phát turbin thường có đặt thêm máy phụ- máy kích thích, để cung cấp dòng điện chiều cho cực từ máy đồng máy phát điều chỉnh, để làm nguồn cung cấp điện cho điều chỉnh tự động turbin II Hệ kích từ máy đồng K pham M P HC uat T y th Hệ kích từ máy đồng phải đảm bảo: H Su ng D U ruo Điều chỉnh dịng kích từ I t = en t© T trì điện áp máy phát U điều kiện làm việc bình y r để qu t Ban thường (bằng cách điều chỉnh điện áp kích thích Ut) Cưỡng kích thích để giữ đồng máy phát với lưới điện áp lưới hạ thấp xảy Muốn hệ kích thích từ phải có khả tăng nhanh gấp đơi dịng kích từ khoảng 0,5 giây U tm (0 ,5 )  U tdm  hình 5-5 U tdm Triệt từ trường kích thích, nghĩa giảm nhanh dịng I t đến khơng (khi cố ngắn mạch nội dây quấn stator) mà điện áp điện trở triệt từ R T không vượt lần Utđm để bảo vệ cách điện dây quấn kích từ Hình 5-5 Cưỡng kích thích máy đồng 175 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Có loại hệ kích từ máy đồng sau : a Hệ kích từ dùng máy kích từ chiều (hình 5-6), máy kích từ KT có dây quấn kích thích song song Ls dây quấn kích thích độc lập Ln đưa vào dây quấn kích từ có điện trở rt thơng qua vành trượt chổi điện Hình 5-6 Hệ kích từ dùng máy kích từ chiều KT b Hệ kích từ dùng máy kích từ xoay chiều KT kết hợp với chỉnh lưu CL (hình 5-7) H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B Hình 5-7 Hệ kích từ máy phát xoay chiều - chỉnh lưu Trên hình vẽ có hai phương án: a) máy kích từ xoay chiều có phần cảm quay, phần ứng tĩnh b) máy kích từ xoay chiều có phần cảm tĩnh phần ứng quay Ở phần tĩnh phần quay trình bày tách biệt đường phân ranh giới thẳng đứng Muốn dòng điện qua đường phân ranh giới cần phải có vành trượt chổi điện Rõ ràng phương án b) khơng địi hỏi có vành trượt chổi điện Ưu điểm quan trọng máy đồng cơng suất lớn cần dịng kích từ mạnh (khoảng 3000 A cho máy phát đồng 600 MW) Tuy nhiên giải pháp kéo theo khó khăn chế tạo phần ứng quay (so với chế tạo phần cảm quay), diôt chỉnh lưu phải chịu lực ly tâm lớn phải đặt cho rôto đảm bảo cân động Máy kích từ xoay chiều nối trục với máy phát đồng Dòng 176 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn điện phần ứng máy kích từ điều chỉnh trực tiếp dịng kích từ It Dùng tiristo chỉnh lưu làm tăng nhanh đáp ứng điều khiển, phương án b) khó khăn gặp phải vấn đề truyền tín hiệu điều khiển vào tiristo quay c Hệ tự kích thích : hình (5-8) trình bày sơ đồ tự kích thích hỗn hợp nối tiếp Trong trường hợp điện áp dịng kích từ tỷ lệ với tổng vectơ điện áp UT UI máy biến điện áp TU máy biến dịng TI Hình 5-8 Hệ tự kích thích hỗn hợp máy đồng CM H TP huat Ky t III CÁC TRỊ SỐ CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ pham H Su Công suất có ý nghĩa cơng suất đầu ong D máy tính tốn theo điều kiện phát nóng làm ru n©T việc lâu dài mà khơng bị hư an quye gọi công suất định mức máy hỏng B Các đại lượng có liên quan biểu thị cho chế độ làm việc gọi đại lượng định mức ghi nhãn máy Nói chung nhãn máy điện đồng có ghi số liệu sau đây: 1.kiểu máy, 2.số pha, 3.tần số(Hz), 4.công suất định mức (KW hay KVA), 5.điện áp dây (V), 6.sơ đồ nối pha phần tĩnh, 7.các dòng điện stato rôto (A), 8.hệ số công suất, 9.tốc độ quay (vg/ph), 10.cấp cách điện dây quấn stato rơto Ngồi nhãn máy cịn ghi tên nhà máy chế tạo, năm chế tạo CÂU HỎI Vì lõi thép rơto máy điện đồng chế tạo khối thép rèn lé thép dày mà không cần phải dùng đến tôn silic lõi thép stator ? Thử vẽ cách nối cuộn dây cực từ máy điện đồng cực ẩn cực lồi ? 177 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn § 5.2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I ĐẠI CƯƠNG Sau phân tích từ trường máy điện đồng lúc khơng tải lúc có tải, chương ta phân tích quan hệ điện từ làm sở cho việc nghiên cứu đặc tính máy phát động điện đồng Các quan hệ điện từ nêu lên bao gồm phương trình điện áp đồ thị vectơ tương ứng, giản đồ cân lượng, công suất điện từ máy điện đồng Do tính chất thuận nghịch máy điện nên ta xét quan hệ điện từ nói trường hợp máy làm việc máy phát điện động điện, ngồi cịn xét trường hợp đặc biệt máy làm việc máy bù đồng Vì cấu tạo máy điện đồng cực ẩn cực lồi tương ứng máy có đặc điểm khác vấn đề ta cần xét riêng biệt loại máy II PHƯƠNG TRÌNH ĐIỆN ÁP VÀ ĐỒ THỊ VECTƠ CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Chế độ làm việc máy điện đồng tốc độ quay n = const thể rõ ràng thông qua quan hệ đại lượng E, U, I, It, cos  , số quan hệ suy từ phương trình cân điện áp máy Ở tải đối xứng ta xét riêng rẽ pha phương trình cân điện áp tổng quát pha có dạng sau đây: Đối với máy phát điện đồng bộ:    U  E ö  I ( rö  jx ơư ) Đối với động điện đồng (hoặc máy bù đồng bộ): am K u ph DH S uong   © Tr  n  I ( r  jx ) UqyE ö u e ö ôö Ban (5-1) HCM t TP thua y (5-2) Trong phương trình (5-1) (5-2):  U điện áp hai đầu cực máy rö x ôö điện trở điện kháng tản từ dây quấn phần ứng  E ö sức điện động cảm ứng dây quấn từ trường khe hở   Từ trường khe hở lúc có tải từ trường cực từ Ft từ trường phản ứng Fö sinh   Khi mạch từ máy khơng bão hồ xem từ trường Ft , Fö độc lập sinh   dây quấn s.đ.đ E o E ö ,và ứng dụng nguyên lý xếp chồng ta có:    E  E o  Eö (5-3) Khi mạch từ máy bão hồ ngun lý xếp chồng nói khơng áp dụng Trong trường    hợp phải xác định từ trường tổng Fo + Fư từ thơng tổng khe hở, sau suy s.đ.đ E  Trường hợp máy phát điện Vì tượng bão hồ mạch từ có ảnh hưởng nhiều việc thành lập s.đ.đ điện áp đầu máy nên đay xét chương trình cân điện áp đồ thị vactơ hai trường hợp máy điện khơng bão hồ máy điện bão hồ a Trường hợp mạch từ khơng bão hồ : Giả thử máy phát điện đồng làm việc với tải đối xứng có tính cảm <  < 90o 178 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Trong trường hợp máy cực ẩn, đem kết hợp (5-1) (5-3) ta có phương trình cân điện áp sau:     U  E o  E ö  I ( rö  jx ơư )  (5-4)    j I x Ta có :     => U  E o  j I ( x ö  x ôö )  I rö   (5-5)   E o  j I x ñb  I rư (5-6) xđb = xư + xư điện kháng đồng Đối với máy phát điện đồng cực ẩn : xđb* = 0,7  1,6 Đồ thị vectơ tương ứng với (5-5) trình bày hình 5-9 H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B Hình 5-9 Đồ thị s.đ.đ máy phát điện đồng cực ẩn tải có tính cảm a) tải có tính dung b) * * * * * Trên hình vẽ vectơ  ( F ), vượt trước E góc /2 vectơ  ư( F ư) vượt trước * * * * * * * E = -j I xư góc /2 Tổng hình học  +  =   sinh E  vượt trước vectơ E  * góc /2 Trong trường hợp máy điện cực lồi ta phân s.t.đ phần ứng F * thành hai thành phần dọc * trục F ưd ngang trục F * q * * Từ thông  ưd ,  ưq tương ứng với s.t.đ F * * * s.đ.đ E ưd = -j I dxưd E * ưd , F ưq sinh dây quấn phần ứng * ưq = -j I q xưd Phương trình cân s.t.đ có dạng: 179 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM * * http://www.hcmute.edu.vn * * U = E + E ưd + E * * * - I ( rư + jxư) ưq * * (5-7) * = E - j I d xưd - j I q xưq - j I xư - I rư (5-8) Đồ thị vectơ s.đ.đ tương ứng với (5-8) trình bày hình 5-10 mang tên đồ thị Blondel H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye Hìnhn5-10 Đồ thị s.đ.đ máy phát điện cực lồi Ba tải có tính cảm a) tải có tính dung b) * Vectơ -j I xư biểu thức (5-8) từ thông tản sinh không phụ thuộc vào từ dẫn khe hở theo hướng dọc trục ngang trục Tuy nhiên phân tích thành thành phần theo hai hướng ta có: * * * -j I xư = - j( I xưcos  + I xưsin  ) * * = - j I qxư - j I dxư Lúc biểu thức (5-8) trở thành: * * * * * U = E - j I d (xưd + xư) - j I q (xưq + xư ) - I rư * * * * = E - j I d xd - j I q xq - I rư Trong : xd = xưd + xư điện kháng đồng dọc trục xq = xưq + xư điện kháng đồng ngang trục Thường xd* = 0,7  1,2; xq* =0,46  0,76 180 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn (5-9) Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Đồ thị s.đ.đ tương ứng với biểu thức (5-9) trình bày hình (5-11) Hình 5-11 Đồ thị s.đ.đ biến đồi máy phát điện cực lồi Chú ý hình (5-11), đường thẳng góc I qua điểm M đoạn MN = I q xq/cos  * = I xq Vì trường hợp biết U, I,  , rư, xq, xd, cần xác định E ta vẽ vectơ * * U , I r ư, sau vẽ MN = I xq N nằm phương HCM * TP E Hạ đoạn thẳng thẳng góc MP với phương E thuat = I qxq vẽ PQ = I d xd MP Ky * pham OQ s.đ.đ E H Su ng D Truo Ở trên, đồ thị vectơ quyeđược thành lập ứng với tải có tính cảm Nếu tải có tính dung n © an >  >- /2 đồ thịBvectơ có dạng hình 5-9b 5-10b, tính chất trợ từ phản ứng nên E > E * * b Đồ thị vectơ điện áp máy điện đồng xét đến bão hồ Các đồ thị hình 5-9 va 5-10 suy ứng với trường hợp mạch từ khơng bão hồ, nhiên ứng dụng trường hợp mạch từ bão hoà chế độ tải lúc Vì hệ số bão hồ kd kq khó tính xác, nên thực tế đồ thị vectơ điện áp máy điện đồng trường hợp mạch từ bão hoà thành lập dựa vào đồ thị s.đ.đ s.t.đ kết hợp với đường cong không tải ( tức đường cong từ hoá) máy Đối với máy phát đồng cực ẩn, đồ thị vectơ điện áp thành lập dựa theo sở nói * * gọi đồ thị sức từ điện động ( viết tắt s.t.đ.đ.) có tên đồ thị Pôchiê Giả sử U , I , cos, rư, xư đặc tính khơng tải cho trước Để thành lập đồ thị s.t.đ.đ., trục tung đường cong * * * * * * không tảivẽ vectơ U vectơ I chậm sau U góc  Cộng vectơ U với vectơ I rư j I xư * * * E  Từ đường cong khơng tải ứng với E  xác định s.t.đ F * hoá tương ứng Cộng hình học F *  *  dịng điện từ * F ưkư với ý F ưkư làm thành với F  góc * 900 + ( + ) biết hình (5- 12) ta tìm F Từ đường cong khơng tải ứng với trị số * F * ta xác định trị số E lúc không tải Đồ thị Pôchiê cho phép xác định U = E0- Uđm dịng điện từ hố it ( F0) ứng với tải định mức tải bất kì, cần thiết cho lúc thiết kế vận hành Tuy s.t.đ phản ứng 181 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Để có đặc tính phải điều chỉnh rt Z (khi phải có cuộn cảm điều chỉnh được) cho I = Iđm Dạng đặc tính tải cảm đường hình 5-25 Hình 5-25 Xác định đặc tính tải cảm từ đặc tính khơng tải tam giác điện kháng Đồ thị véctơ tương ứng với chế độ làm việc bỏ qua trị số nhỏ rư hình 5-26 H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B Hình 5-26 Đồ thị véctơ s.đ.đ máy điện đồng tải cảm Đặc tính tải cảm suy từ đặc tính khơng tải tam giác điện kháng Cách thành lập tam giác điện kháng sau : Từ đặc tính ngắn mạch (đường hình 5-25) để có trị số I n = Iđm, dịng điện kích thích itn s.t.đ Ftn cần thiết Ftn  itn = OC Khi máy điện làm việc chế độ ngắn mạch, s.t.đ cực từ Ftn = OC gồm hai phần : phần để khắc phục phản ứng khử từ phần ứng BC = kưdFưd sinh   Eưd; phần lại OB = OC – BC sinh s.đ.đ tản từ E ư  I đm x ư  AB Điểm A nằm đoạn thẳng đặc tính khơng tải (đường 1) lúc mạch từ khơng bão hồ Tam giác ABC hình thành gọi tam giác điện kháng Các cạnh BC AB tam giác tỉ lệ với dòng điện tải định mức Iđm Dưới trình bày cách thành lập đặc tính tải cảm từ đặc tính khơng tải tam giác điện kháng Đem tịnh tiến tam giác điện kháng ABC (hoặc tam giác OAC) cho điểm A tựa đặc tính khơng tải đỉnh C vẽ thành đặc tính tải cảm (đường 3) Nếu cạnh tam giác 193 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn điện kháng vẽ tỉ lệ với dòng điện tải I = Iđm, đặc tính tải cảm U = f(it) ứng với I = Iđm Để chứng minh ta ý rằng, hai trường hợp : ngắn mạch với I = Iđm tải cảm với I = Iđm, s.đ.đ E ö phản ứng khử từ Fưd khơng thay đổi Do cạnh AB = E ư BC = kưdFưd tam giác điện kháng không đổi Như với s.t.đ tuỳ ý cực từ Fo = OP lúc không tải, điện áp đầu cực máy Uo = Eo = PM, tải cảm với I = Iđm, điện áp đầu cực máy U = PC’ Sở dĩ lúc tải cảm trên, s.t.đ có hiệu lực OP – PQ = OQ (trong PQ = B’C’ = BC phàn ứng khử từ phần ứng) s.đ.đ E  = QA’ Kết U = E   E ö = QA’ = AB’ = QA’ – AB = QB’ = PC’ Trên thực tế ảnh hưởng bão hồ, đặc tính tải cảm có thí nghiệm tải trực tiếp khác có dạng đường nét đứt Nguyên nhân sai khác chỗ, dịng điện kích từ tăng, cực từ máy bão hồ từ thơng tản dây quấn kích từ lớn s.t.đ cực từ cần thiết để khắc phục phản ứng khử từ phần ứng phải lớn hơn, nghĩa cạnh BC tam giác điện kháng phải dài M P HC uat T y th am K II MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC SONG SONG u ph DH S g ĐẠI CƯƠNG ruon n©T quye Trong nhà máy điệnnthường đặt nhiều máy phát điện đồng bộ, nói chung nhà máy điện Ba làm việc hệ thống điện lực Như hệ thơng điện lực có nhiều máy phát điện đồng làm việc song Việc nối máy phát điện làm việc chung hệ thống điện lực cần thiết giảm bớt vốn đầu tư đặt máy phát điện dự trữ đề phòng sửa chữa cố để đảm bảo an toàn cung cấp điện sử dụng hợp lý nguồn lượng cho trạm thuỷ điện làm việc với công suất lớn mùa mưa lũ để giảm bớt công suất trạm nhiệt điện, tiết kiệm nhiên liệu thời gian Tóm lại nâng cao tiêu kinh tế kĩ thuật thiết kế vận hành GHÉP MỘT MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC SONG SONG Khi ghép máy phát điện đồng làm việc song song hệ thống điện lực với máy phát điện đồng khác, để tránh dịng điện xung mơmen điện từ có trị số lớn sinh cố làm hỏng máy thiết bị điện khác, gây rối loạn hệ thống điện lực trị số tức thời điện áp máy phát điện hệ thống điện lực phải Muốn phải đảm bảo điều kiện sau : Điện áp máy phát UF phải điện áp lưới điện UL Tần số máy phát fF phải tần số lưới điện f L Thứ tự pha máy phát phải giống thứ tự pha lưới điện Điện áp máy lưới phải trùng pha Nếu khơng đảm bảo điều kiện nói ghép song song máy phát điện xảy cố nghiêm trọng, ví dụ đóng cầu dao mà điện áp máy phát lưới lệch pha 194 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 180o tương đương với nối ngắn mạch máy phát điện với điện áp UF – UL = 2UF, dịng điện xung đóng cầu dao lớn gấp hai lần dịng điện ngắn mạch thơng thường, lực mômen điện từ lớn gấp bốn lần, phá hỏng dây quấn, kết cấu thép, lõi thép, trục máy phát điện Khi ghép song song, việc điều chỉnh điện áp UF máy phát điện đồng thực cách thay đổi dòng điện kích thích máy, tần số fF máy điều chỉnh cách thay đổi mômen tốc độ quay động sơ cấp kéo máy phát điện Sự trùng pha điện áp máy phát điện lưới điện kiển tra đèn, vônmét có số khơng dụng cụ đo đồng Thứ tự pha máy phát điện thường chì kiểm tra lần sau lắp ráp máy hoà đồng vào lưới điện lần đầu Việc ghép song song máy phát điện vào hệ thống điện theo điều kiện gọi hoà đồng xác máy phát điện Trong số trường hợp ó thể dùng phương pháp hồ đồng bpộ khơng xác, nghĩa so sánh tần số, trị số góc pha điện áp máy phát điện cần ghép song song lưới điện Phương pháp gọi phương pháp tự đồng Dưới xét phương pháp hoà đồng xác tự đồng K pham a Các phương pháp hồ đồng xác M P HC uat T y th Su Hoà đồng bộ đồng kiểung DHđèn sáng uo © Tr Phương pháp này dùng quyecác máy phát điện đồng công suất nhỏ thực với cho n Ban kiểu nối tối theo sơ đồ hình 5-27a với kiểu ánh sáng đèn quay theo sơ đồ hình 5-27b  Hình 5-27 Sơ đồ hồ đồng máy phát điện kiểu nối tối a) kiểu ánh sáng đèn quay b) Trong sơ đồ trên: F1 máy phát điện làm việc; F2 máy phát điện cần ghép song song với F2 Bộ đồng kiểu ánh sáng hình thành đèn 1, 2, Khi hoà đồng theo kiểu nối tối (hình 5-27a) : đèn 1, 2, đồng nối đầu tương ứng cầu dao D2 Trong q trình hồ đồng thường phải điều chỉnh đồng thời điện áp UF tần số fF máy phát điện F2 Điện áp UF máy phát điện kiển tra theo điều kiện UF = UL ( với UL điện áp lưới điện điện áp máy phát điện F1 làm 195 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn việc) vơnmét V có cầu dao đổi nối Tần số thứ tự pha kiển tra đồng với đèn 1, 2, Khi tần số fF  fL điện áp đặt vào đèn 1, 2, có tần số fF – fL Nếu thứ tự pha máy phát điện lưới điện giống đèn tối sáng với tần số fF – fL Sở dĩ điện áp  U đặt lên đèn hiệu số điện áp pha tương ứng hai hình điện áp máy phát điện F2 lưới điện, quay với tần số góc  F =  fF  L =  fL hình 5-28a HCM Hình 5-28 Đồ thị vectơ điện uat TP áp nối tối a) nối theom Ky sáng quay b) ánh th a u ph DH S n Khi fF  fL điện áp đặt rvào g3 đèn thay đổi giống phạm vi T uo n © sáng tối với hiệu tần số f – f Tiếp tục điều chỉnh  U  2U F đèn sẽucùng F L q ye Ban chu kì tối sáng  giây ( lúc f  f ) chờ cho lúc tần số fF máy phát F2 cho F L đèn tắt hẳn ứng với lúc điện áp máy phát điện F2 lưới điện trùng pha đóng cầu dao D2 việc ghép song song máy phát điện vàop lưới điện hoàn thành Khi hoà đồng theo kiểu ánh sáng quay (hình 5-27b) đèn ví dụ đèn 2, phải nối với đầu không tương ứng cầu dao D2 Trong trình ghép song song thứ tự pha giống fF  fL đèn 1, 2, sáng tối tạo thành ánh sáng quay Vì điện áp đặt vào đèn khơng thay đổi phạm vi  U  2U F hình 5-28b Khi fF > fL ánh sáng quay theo chiều định fF < fL ánh sáng quay theo chiều ngược lại Tốc độ quay nhanh hay chậm phụ thuộc vào khác fF fL Điều chỉnh cho fF = f L tốc độ ánh sáng quay thật chậm , đợi đèn không nối chéo (đèn tắt hẳn) đèn nối chéo (đèn 3) sáng ứng với lúc điện áp máy phát điện lưới điện trùng pha thí đóng cầu dao D2  Hoà đồng bộ đồng kiểu điện từ Trong nhà máy điện có đặt máy phát điện công suất lớn, để kiểm tra điều kiện ghép song song máy phát điện vào lưới điện người ta dùng cột đồng tức đồng kiểu điện từ Cột đồng gổm dụng cụ đo sau : vơnmét có hai kim, kim điện áp UF máy phát điện, kim điện áp UL lưới điện, tần số kế có hai dãy phiến rung để đồng thời tần số fF máy tần số fL lưới dụng cụ đo làm việc theo ngun lí từ trường quay có kim quay với tần số fF – f L Tốc độ quay kim phụ thuộc vào trị số fF – f L chiều quay kim thuận hay 196 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn ngược chiều kim đồng hồ tuỳ theo fF > fL hay ngược lại Khi fF = fL kim quay thật chậm thời điểm đóng cầu dao lúc kim trùng với đường thẳng đứng hướng lên b Phương pháp tự đồng Việc ghép máy phát điện làm việc song song với lưới điện theo phương pháp tự đồng tiến hành sau : đem quay máy phát điện không kích thích (UF = 0) với dây quấn kích thích nối tắt qua điện trở triệt từ đến tốc độ sai khác với tốc độ đồng khoảng 2% không cần kiểm tra tần số, trị số góc pha điện áp việc đóng cầu dao ghép máy phát điện vào lưới điện Sau cho kích thích máy phát điện tác dụng mômen đồng bộ, máy phát điện lôi vào tốc độ đồng (fF = fL) Quá trình ghép máy phát điện làm việc song song lưới điện hoàn thành Chú ý việc đóng cầu nối máy phát điện chưa kích thích vào lưới điện có điện áp UL tương đương với trường hợp ngắn mạch lưới điện Vì ngồi tổng trở thân máy phát điện cịn có tổng trở phần tử khác lưới điện nên dòng điện xung chạy máy phát điện khơng vượt q ba bốn lần dịng điện định mức Hơn dây quấn kích thích nối qua điện trở triệt từ nên dòng điện xung độ giảm nhanh Phương pháp tự đồng phép sử dụng trường hợp I xg < 3,5 Iđm ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ Tải hộ dùng điện lưới điện thường thay đổi theo điềuHCM sàn xuất P kiện uat T th tải không thay đổi điều kiện vận hành lướiam Kymà cần thiết phải thay đổi chế độ làm điện ph H Su Dphải điều chỉnh công suất tác dụng P công suất việc máy phát điện, thực g n tế Truo n ©bộ phản kháng Q máy phát điệnuđồng q ye Ban Ta xét vấn đề hai trường hợp điển hình Trường hợp thứ : máy phát điện làm việc hệ thống điện lực có cơng suất vơ lớn với U, f = const, nói khác tổng cơng suất máy phát điện làm việc song song hệ thống lớn so với công suất máy phát điện xét, việc điều chỉnh P Q máy phát điện khơng làm thay đổi U, f hệ thống điện Trường hợp thứ hai trường hợp có hai vài máy phát điện công suất tương tự làm việc song song thay đổi chế độ làm việc máy làm thay đổi U, f chung máy phát điện a Điều chỉnh công suất tác dụng P máy phát điện đồng  Trường hợp máy phát điện làm việc hệ thống điện công suất vô lớn Trong trường hợp U f không đổi nên giữ dịng điện kích thích it khơng đổi Eo số theo biểu thức (5-14) P hàm số góc  đường biểu diễn có dạng hình (5-16) Ở chế độ làm việc xác lập công suất tác dụng P máy ứng với góc  định phải cân với công suất trục làm quay máy phát điện Đường biểu diễn công suất động sơ cấp biểu thị đường thẳng song song với trục ngang cắt đặc tính góc điểm A hình (5-29) 197 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 5-29 Cơng suất tác dụng cơng suất chỉnh máy phát điện đồng cực lồi Như muốn điều chỉnh công suất tác dụng P máy phát phải thay đổi góc  , nghĩa giao điểm A cách thay đổi công suất trục máy Công suất tác dụng cực đại P m mà máy phát điện cung cấp cho hệ thống điện ứng với HCM TP.đồng cực ẩn suy dP/d = Áp dụng điều kiện biểu thức (5-14) máyaphát hu t Ky t pham  m = 90o : H Su ng D To mUE ruo Pmuyen ©  (5-17) xd an q B Đối với máy cực lồi, từ biểu thức (5-13) suy góc  m xác định : cos m  A  8B  A 4B  1   , B  mU    xq xd    với A  mE oU xd Pm  mUE o mU sin  m  xd 2  1    sin 2 m   xq xd    (5-18) Khi điều chỉnh công suất tác dụng cần ý máy phát điện đồng làm việc ổn định tĩnh <  <  m Để thay rõ điều đó, giả sử máy làm việc giao điểm A ứng với  <  m Nếu ngun nhân cơnmg suất Pcơ động sơ cấp tăng lên thời gian ngắn, sau lại trở trị số ban đầu rôto máy phát điện quay nhanh lên Như góc  tăng thêm   tương ứng công suất P tăng thêm P Vì lúc cơng suất P trở trị số ban đầu nên P  P  Pcơ , kết rơto bị ghìm máy phát điện trở lại làm việc góc  ban đầu sau vài chu kì dao động Trái lại máy phát điện làm việc xác lập  >  m , ví dụ điểm B hình (5-29) cơng suất thay đổi trên, góc  tăng thêm  làm cho P máy phát điện giảm, P < P , kết rôto quay nhanh thêm, góc  tăng máy phát điện đồng với lưới điện 198 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Từ điều ta thấy rằng, điều chỉnh công suất tác dụng mà muốn giữ cho máy phát điện làm việc ổn định phải có điều kiện sau : dP 0 d (5-19) dP gọi công suất chỉnh đặc trưng cho khả giữ cho máy làm việc đồng d lưới điện kí hiệu Pcb Trong Từ biểu thức (5-13), (5-15) suy hệ số công suất chỉnh máy cực lồi: Pcb  mUE o cos  mU xd  1    cos 2  x xd  q   (5-20) Đối với máy cực ẩn : Pcb  mUE o cos xd Đường biểu diễn cơng suất chỉnh hình 5-29 Ta thấy HCM không tải (   0) , khả P uat T chỉnh tức khả P công suất đưa vàoymáy công suất tác dụng đưa lưới th a trìK điện ứng với thay đổi  làm cho máy phát duym làm việc đồng với lưới điện lớn h Su p H nhất,    m khả chỉnh ong Dkhơng Tru Trên thực tế vận hành, để đềyphòng trường hợp U Eo giảm nguyên nhân khác en © qu làm cho công suất P đưa n Ba lưới điện giảm theo trì đồng bộ, máy phát điện thường làm việc với công suất định mức P đm ứng với   30o Như khả tải máy phát điện đồng xác định tỉ số : km  Đối với máy cực ẩn : Pm Pñm gọi hệ số lực tải km  sin đm Theo quy định cần đảm bảo k m > 1,7 muốn máy phải có tỷ số ngắn mạch K lớn, nghĩa xd phải nhỏ (hoặc khe hở lớn ) Chú ý điều chỉnh công suất tác dụng P,  thay đổi nên công suất phản kháng thay đổi theo b Trường hợp máy phát điện công suất tương tự làm việc song song Giả sử có hai máy phát điện công suất làm việc song song Ở trường hợp này, điều kiện tải lưới điện không đổi, tăng công suất tác dụng máy mà không giảm tương ứng công suất tác dụng máy tần số lưới điện thay đổi có cân khiến cho hộ dùng điện phải làm việc điều kiện tần số khác định mức Vì vậy, để giữ cho f = const tăng cơng suất tác dụng máy phải giảm cơng suất tác dụng máy Chính cách mà có thề thay đổi phân phối công suất tác dụng hai máy 199 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Điều chỉnh công suất phản kháng máy phát điện đồng Ta xét việc điều chỉnh công suất phản kháng máy phát điện đồng làm việc lưới điện vô lớn (U, f = const) công suất tác dụng máy giữ khơng đổi Giả sử máy có cực ẩn để đơn giản, bỏ qua tổn hao dây quấn phần ứng (rd = 0) Trong trường hợp đó, đồ thị véctơ s.đ.đ có dạng hình 5-30 HCM TP Hình 5-30 Điều chỉnh cơng suất phản at kháng thu máy phát điệnham Ky đồng up DH S g Vì P = mUI cos  OA khơng ©đổi uon với điều kiện U = Const nên thay đổi Q, mút r n T quye véctơ I nằm đườngnthẳng 1, thẳng góc với U Với trị số I có trị số Ba cos vẽ đồ thị véctơ s.đ.đ tương ứng xáx định độ lớn véctơ Eo, từ suy dịng điện kích thích it cần thiết để suy Eo Chú ý rằng, P = mUEo sin  /xd  P1 = Const., U, xd khơng đổi nên P  E o sin   Const mút vectơ Eo nằm đường thẳng thẳng góc với OB Kết phân tích cho thấy rằng, muốn điều chỉnh cơng suất phản kháng Q phải thay đổi dịng điện kích thích it máy phát điện Với trị số P = Const., thay đổi Q vả vẽ đồ thị véctơ s.đ.đ ta xác định quan hệ I = f(it), cịn gọi đặc tính hình V máy phát điện đồng Thay đổi trị số P với phương pháp thành lập họ đặc tính hình V hình (5-31) Hình 5-31 Họ đặc tính hình V máy điện đồng 200 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Trên hình, đường Am qua điểm cực tiểu họ đặc tính hình V tương ứng với cos  = Khu vực bên phải đường Am ứng với tải có tính cảm (   ) chế độ làm việc kích thích máy phát điện, cịn khu vực bên trái đường ứng với tải có tính dung (   ) chế độ làm việc thiếu kích thích máy Đường Bn ứng với giới hạn làm việc ổn định với lưới máy phát điện làm việc chế độ thiếu kích thích Ở ta xét máy phát điện cực ẩn, tất phân tích áp dụng cho máy phát điện cực lồi Trong trường hợp cơng suất lưới điện nhỏ (ví dụ có hai máy phát điện cơng suất làm việc song song), tăn dịng điện kích thích it máy mà giữ dịng điện kích thích máy thứ hai khơng đổi cơng suất phản kháng máy tăng, tông công suất phản kháng tăng làm thay đổi điện áp U lưới điện, ảnh hưởng đến trạng thái làm việc bình thường hộ dùng điện Như để trì trạng thái làm việc bình thường lưới điện với U = const, tăng dịng điện kích thích máy phải giảm tương ứng dịng điện kích thích máy thứ hai Bằng phương pháp thực phân phối lại công suất phản kháng Q hai máy HCM phát điện TP huat Ky t pham H Su VÍ DỤ ng D Truo en © Hai máy phát điện giốngn quy làm việc song song có điện trở phần ứng rd = 2,18  , điện kháng a B đồng xđb = 62  cung cấp điện cho tải 1830 kW với cos  = 0,83 (chậm sau) Điện áp đầu cực tải 13800 V Điều chỉnh kích từ máy cho máy có dịng điện phản kháng 40 A Tính : a Dòng điện máy phát điện b Sức điện động Eo máy góc pha s.đ.đ Giải Dịng điện tải có trị số : I  P 3U cos   1830.103 313800.0,83  92,3 A chậm sau điện áp góc  = arccos0,83 = 33o9 biểu thị dạng phức số sau : Vì cơng suất tác dụng phân phối cho máy nên dòng điện tác dụng máy : 76,8  38,4 A Mà dòng điện phản kháng máy 40 A nên :  I  38,4  j 40 201 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn    I  I  I = 38,4 – j11,4 A Theo biểu thức (5-6) ta có : Góc lệch hai s.đ.đ :   1  15,1o  12,22o  2,88o CÂU HỎI Ý nghĩa tỷ số ngắn mạch K Trị số ảnh hướng đến cấu tạo tính máy điện đồng ? M P HC uat T Ý nghĩa tam giác điện kháng máy điện đồng ? h yt am K Hãy suy đặc tính tải ứng với I = Const ph  khác nhau? u cos DH S ng Phân tích hậu xảy máyruo điện hịa đồng mà khơng thoả mãn điều phát n©T quye kiện ghép song song với lưới n ? Ba điện Vì ghép song song máy phát điện vào lưới điện phương pháp tự đồng bộ, dây quấn kích thích phải nối tắt qua điện trở triệt từ ? Ổn định tĩnh ? Về mặt máy điện cực lồi cực ẩn khác chỗ ? BÀI TẬP Cho hai máy phát điện đồng làm việc song song, cung cấp điện cho hai tải : Tải : St1 = 5000 kVA , cos 1 = 0,8 Tải : St2 = 3000 kVA , cos  = Máy thứ phát P1 = 4000 kW, Q1 = 2500 kVAr Tính cơng suất máy phát thứ hệ số công suất máy phát Đáp số : P2 = 3000 kW ; Q2 = 500 kVAr cos 1 = 0,848 ; cos  = 0,986 Cho máy phát đồng pha Sđm = 35 kVA , Uđm = 400/230 V, Y/  , xđb* = 1,2 ; làm việc hệ thống điện với tải cảm định mức cos đm  0,8 , dịng điện kích từ Itđm = 25 A Hãy tính : a Sức điện động Eo góc  b Dịng điện kích từ để máy có cos  0,9 P = Const 202 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn c cos  cơng suất phản kháng Q dịng kích từ It = 30 A Đáp số : a Eo = 453 V  = 66o b It = 22,2 A c cos  = 0,435 Q = 33,6 kVAr H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B 203 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn § 5.4 MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ I Các phương pháp mở máy động điện đồng Mở máy theo phương pháp không đồng Quá trình mở máy động đồng phương pháp khơng đồng chia thành hai giai đoạn Lúc đầu việc mở máy thực với it = 0, dây quấn kích thích nối tắt qua điện trở RT hình 5-32a M P HC uat T h Ky t amcơ đồng lúc mở máy h Hình 5-32 Sơ đồ mạch kích từ động Su p với dây quấn kích thích nối tắt qua ong DH RT a) nối thẳng vào máy kích thích b) điện trở u © Tr Phần ứng động đồng bộ; Phần ứng máy kích thích; yen qu Ban Dây quấn kích từ động đồng bộ; dây quấn kích từ máy kích thích Sau đóng cầu dao nối dây quấn stato với nguồn điện, tác dụng mômen không đồng rôto quay tăng tốc độ đến gần tốc độ đồng n1 từ trường quay Trong giai đoạn này, việc nối dây quấn kích thích với điện trở RT có trị số 10  12 lần điện trở rt thân dây quấn kích từ cần thiết, để dây quấn hở mạch có điện áp cao, làm hỏng cách điện dây quấn, lúc bắt đầu mở máy từ trường quay stato quét với tốc độ đồng Chú ý rằng, đem nối ngắn mạch dây quấn kích thích tạo thành mạch pha có điện trở nhỏ rôto sinh mômen cản lớn khiến cho tốc độ quay rôto vượt tốc độ nửa tốc độ đồng Hiện tượng giải thích sau : dịng điện có tần số f2 = sf1 dây quấn kích thích bị nối ngắn mạch sinh từ trường đập mạch Từ trường phân tích thành hai từ trường quay thuận ngược với chiều quay rôto với tốc độ tương đối so với rôto n1 – n , n1 tốc độ từ trường quay stato n tốc độ rôto Từ trường quay thuận có tốc độ so với dây quấn phần tĩnh : nth = n + (n1 – n) = n1 nghĩa quay đồng với từ trường quay stato Tác dụng với từ trường quay stato tạo nên mômen không hỗ trợ với mômen không đồng dây quấn mở máy sinh có dạng đường hình (5-33) 204 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 5-33 Đường cong mômen động đồng mở máy khơng đồng với dây quấn kích từ bị nối ngắn mạch Từ trường quay ngược có tốc độ so với dây quấn phần tĩnh : nng = n – (n1 – n) = 2n – n1 = 2n1(1 – s) – n1 = n1(1 – 2s) sinh dây quấn phần tĩnh dòng điện tần số : f’ = f1(1 – 2s) M P HC uat T y th am Kn < n1/2 từ trường quay ngược Như 0,5 < s < 1, nghĩa tốc độ quay u ph rôto S quay so với dây quấn phần tĩnh theo chiều ng DH so với chiều quay rôto Tác dụng với ngược Truo dịng điện phần tĩnh tần số f’ sinhn © mơmen phụ dấu hỗ trợ với mômen không đồng e ydây quấn mở máy (đường hình 5-33) qu từ trường quay thuận tác dụng với Ban Khi s = 0,5 (tức n = n1/2), từ trường quay ngược đứng yên so với dây quấn phần tĩnh, mômehn phụ không Khi < s < 0,5 (tức n > n/2) từ trường quay ngược quay chiều với chiều quay rôto Tác dụng với dịng điện phần tĩnh tần số f’ lúc sinh mơmen phụ trái dấu với mơmen khơng đồng từ trường quay thuận, có tác dụng mơmen hãm Kết dây quấn kích từ bị nối ngắn mạch, đường biểu diễn mơmen động q trình mở máy tổng đường có tác dụng đường hình (5-33) Rõ ràng mômen cảnMc trục độn đủ lớn rơto làm việc điểm A ứng với tốc độ n = n1/2 đạt đến tốc độ gần tốc độ đồng Khi rơto quay đến tốc độ n = n1, tiến hành giai đoạn thứ trình mở máy : đem nối dây quấn kích từ với điện áp chiều máy kích thích Lúc ngồi mômen không đồng tỉ lệ với hệ số trượt s mômen gia tốc tỉ lệ với ds/dt có mơmen đồng phụ thuộc vào góc  tác dụng Do rơto chưa quay đồng nên góc  thay đổi Khi <  < 180o mơmen đồng cộng tác dụng với mơmen không đồng làm tăng thêm tốc độ quay rôto rôto lôi vào tốc độ đồng sau trình dao động Để tránh việc mở máy qua hai giai đoạn trên, phải thao tác tách dây quấn kích thích khỏi điện trở RT sau nối máy kích từ, nối thằng dây quấn kích thích với máy kích từ suốt q trình mở máy theo sơ đồ hình 5-32b thường gặp gần Như vậy, dây quấn phần ứng máy kích từ có dịng điện xoay chiều khơng gây tác hại Khi rơto đạt đến tốc độ quay n = (0,6  0,7) nđm, máy kích thích bắt đầu cung cấp dịng điện kích từ cho động điện đồng bộ, nhờ mà lúc đến gần tốc độ đồng động kéo vào tốc độ đồng Chú ý trình mở máy theo sơ đồ hình 5-32b thực điều kiện khó khăn động điện đồng kích thích sớm, tạo nên dòng ngắn mạch : 205 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn In  1  s E o rö2  1  s  x d2 (5-21) Trong : Eo s.đ.đ cảm ứng dịng điện kích từ it xd điện kháng đồng dọc trục s = Do động phải tăng thêm công suất : Pn = m.I n2.rư Kết trục động điện có thêm mơmen cản : Mc  pPn (5-22)  Khiến cho trình kéo động vào tốc độ đồng gặp khó khăn hơn, phương pháp mở máy động đồng theo sơ đồ hình (5-32b) áp dụng tốt mômen cản trục động động điện Mc = (0,4  0,5) Mđm Chỉ dây quấn mở máy thiết kế hoàn hảo cho phép mở máy với Mc = Mđm Do cách mở máy đơn giản, hoàn toàn giống cách mở máy động điện không động nên ứng dụng rộng rãi K pham M P HC uat T y th H Su ng D u Mở máy theo phương pháp hoà đồng o : điều kiện hoà đồng động đồng © Tr yen qu hồn tồn giống máy phát điện đồng Trường hợp động đồng quay máy Ban Các phương pháp mở máy khác nối trục với (ví dụ động đồng - máy phát điện chiều, máy phát điện chiều lúc mở máy làm việc động điện để quay động đồng đến tốc độ đồng ) Trong số trường hợp mở máy động điện đồng nguồn có tần số thay đổi Muốn động đồng phải lấy điện từ máy phát điện riêng có tần số điều chỉnh từ không đến tần số định mức trình mở máy Như động quay đồng với máy phát từ lúc tốc độ thấp Chú ý trường hợp này, dịng điện kích thích động máy phát điện phải nguồn điện chiều riêng cung cấp II Điều chỉnh công suất phản kháng động đồng Động điện đồng có đặc điểm thay đổi cos máy cách thay đổi dịng kích từ Ta dùng đồ thị vectơ đơn giản để chứng minh điều Dựa vào phương trình cân điện áp động :    U   E o  I rư  jx đb  Nếu bỏ qua rư :    U   E o  j I x ñb 206 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 5-34 Đồ thị véctơ đơn giản (rư = 0) động đồng ứng với dòng điện kích thích khác Khi động kéo tải khơng cơng suất tác dụng P đưa vào động khơng đổi : U Ix đb cos   const x ñb HCM TP huat Ky t Với U = const P = const (tải không đổi), Su pham Ixđb cos không đổi Nếu thay đổi Ikt I cos DH g ruon Eo thay đổi trị số đầu mút© vectơ – Eo , - E o' ,  E o'' ứng với Ikt khác chạy n T quye Ban đường CD P  mUI cos  m Vì U = const nên ứng với véctơ s.đ.đ – Eo , - E o' ,  E o'' ta xác định vectơ Ixđb, I’xđb, I’’xđb Biết Ixđb, I’xđb, I’’xđb xác định véctơ I, I’, I’’ dịng điện chậm sau Ixđb góc 90o CÂU HỎI Nêu ưu , nhược điểm động đồng ? Phân tích dao động tốc độ rôto để đạt tốc độ đồng giai đoạn thứ hai trình mở máy động đồng theo phương pháp không đồng ? Nếu mở máy động đồng theo sơ đồ hình 5-32b, rơto đạt đến tốc độ n = (0,6  0,7) nđm bắt đầu có dịng điện kích thích độg đồng ? BÀI TẬP Tổng công suất tác dụng nhà máy P1 = 527 kW, cos1 = 0,7 Để kéo thêm tải động lực có cơng suất P = 150 kW nhà máy dùng động điện đồng Hỏi công suất Sđb động đồng kVA để kéo tải động lực nâng cos nhà máy lên 0,9 ? Biết hiệu suất động đồng  = 0,87 Đáp số : Sđb = 263 kVA 207 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn ... song song máy phát ? ?i? ??n vào lư? ?i ? ?i? ??n ngư? ?i ta dùng cột đồng tức đồng kiểu ? ?i? ??n từ Cột đồng gổm dụng cụ đo sau : vơnmét có hai kim, kim ? ?i? ??n áp UF máy phát ? ?i? ??n, kim ? ?i? ??n áp UL lư? ?i ? ?i? ??n, tần... áp máy phát UF ph? ?i ? ?i? ??n áp lư? ?i ? ?i? ??n UL Tần số máy phát fF ph? ?i tần số lư? ?i ? ?i? ??n f L Thứ tự pha máy phát ph? ?i giống thứ tự pha lư? ?i ? ?i? ??n ? ?i? ??n áp máy lư? ?i ph? ?i trùng pha Nếu khơng đảm bảo ? ?i? ??u... ? ?i? ??n từ có trị số lớn sinh cố làm hỏng máy thiết bị ? ?i? ??n khác, gây r? ?i loạn hệ thống ? ?i? ??n lực trị số tức th? ?i ? ?i? ??n áp máy phát ? ?i? ??n hệ thống ? ?i? ??n lực ph? ?i Muốn ph? ?i đảm bảo ? ?i? ??u kiện sau : ? ?i? ??n