ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. ĐỀ TÀI Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. M C L CỤ Ụ Trang L i nói đ uờ ầ 1 Ph n I : Gi i thi u v máy phát đi n xoay chi uầ ớ ệ ề ệ ề 3 I. nh ngh a và công d ngĐị ĩ ụ 3 II. c đi m và c u t oĐặ ể ấ ạ 3 II.1 c đi mĐặ ể 4 II.2 C u t oấ ạ 5 III. Các đ c tính c a máy phát đ ng bặ ủ ồ ộ 8 III.1 c tính không t iĐặ ả 9 III.2 c tính ng n m ch và t s ng n m chĐặ ắ ạ ỷ ố ắ ạ 9 III.3 c tính ngoài và đ thay đ i đi n áp máy phátĐặ ộ ổ ệ 12 III.4 c tính đi u ch nhĐặ ề ỉ 13 III.5 c tính t iĐặ ả 13 III.6 T n hao và hi u su t c a máy đi n đ ng bổ ệ ấ ủ ệ ồ ộ 15 Ph n II : Thi t k tính toán đi n t và thi t k k t c uầ ế ế ệ ừ ế ế ế ấ 17 Ch ng I. Tính toán và xác đ nh kích th c ch y uươ ị ướ ủ ế 17 Ch ng II. Tính toán kích th c Stator, dây qu n Stator ươ ướ ấ và khe h không khí.ở 20 Ch ng III.Tính toán c c t Rôtorươ ự ừ 30 Ch ng IV. Tính toán m ch tươ ạ ừ 32 Ch ng V. Tham s c a dây qu n Stator ch đ đ nh m cươ ố ủ ấ ở ế ộ ị ứ 37 Ch ng VI. Tính toán dây qu n kích t và tham s m ch kích tươ ấ ừ ố ạ ừ 42 Ch ng VII. Tính kh i l ng, tính t n hao và tính toán nhi tươ ố ượ ổ ệ 49 Ch ng VIII. Tính toán k t c uươ ế ấ 55 Ph n III : Thi t k s đ và tính toán m ch n đ nh đi n ápầ ế ế ơ ồ ạ ổ ị ệ 60 Ch ng I. Khái quát v h kích t máy đi n đ ng bươ ề ệ ừ ệ ồ ộ 60 I.1 i c ngĐạ ươ 61 I.2 Các lo i h kích t máy đi n đ ng bạ ệ ừ ệ ồ ộ 61 I.3 Gi i thi u các s đ ch nh l u th ng g pớ ệ ơ ồ ỉ ư ườ ặ 65 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. Ch ng II. Tính ch n thi t b m ch đ ng l cươ ọ ế ị ạ ộ ự 81 II.1 S đ m ch đ ng l cơ ồ ạ ộ ự 81 II.2 Tính ch n các thông s c a m ch đ ng l cọ ố ủ ạ ộ ự 82 II.2.1 Ch n van đ ng l cọ ộ ự 82 II.2.2 Ch n máy bi n áp ch nh l uọ ế ỉ ư 83 II.2.3 Ch n các thi t b b o vọ ế ị ả ệ 84 Ch ng III. Thi t k s đ nguyên lý m ch đi u khi n ươ ế ế ơ ồ ạ ề ể n đ nh đi n áp máy đi n đ ng bổ ị ệ ệ ồ ộ 87 III.1 M ch đi u khi n Thyristor đ n gi nạ ề ể ơ ả 87 III.2 Nguyên lý thi t k m ch đi u khi nế ế ạ ề ể 88 III.3 S đ kh i m ch ch nh l uơ ồ ố ạ ỉ ư 90 III.4 Thi t k s đ nguyên lýế ế ơ ồ 91 III.4.1 Gi i thi u m t s s đ trong các khâu.ớ ệ ộ ố ơ ồ 91 III.4.2 Xây d ng m ch đi u khi n.ự ạ ề ể 100 III.5 Tính ch n thông s m ch đi u khi n .ọ ố ạ ề ể 105 III.5.1 Tính ch n bi n áp xung.ọ ế 105 III.5.2 Tính ch n t ng khu ch đ i cu i cùng.ọ ầ ế ạ ố 105 III.5.3 Tính ch n t ng so sánh.ọ ầ 106 III.5.4 Tính ch n khâu đ ng pha.ọ ồ 107 III.5.5 T o ngu n nuôi.ạ ồ 108 III.6 Tính ch n khâu ph n h i.ọ ả ồ 110 III.6.1 S đ khâu ph n h i dòng.ơ ồ ả ồ 110 III.6.2 Tính ch n khâu ph n h i dòng và ph n h i áp.ọ ả ồ ả ồ 112 Tài li u tham kh oệ ả 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. L I NÓI UỜ ĐẦ N ng l ng là m t v n đ c c k quan tr ng trong xã h i ta. b t kă ượ ộ ấ ề ự ỳ ọ ộ Ở ấ ỳ qu c gia nào, n ng l ng nói chung và n ng l ng đi n nói riêng luôn luôn đ cố ă ượ ă ượ ệ ượ coi là nghành công nghi p mang tính ch t x ng s ng cho s phát tr n c a n nệ ấ ươ ố ự ể ủ ề kinh t . Vi c s n xu t và s d ng đi n n ng m t cách hi u qu luôn đ c coiế ệ ả ấ ử ụ ệ ă ộ ệ ả ượ tr ng m t cách đ c bi t. Ý ngh a quan tr ng và c ng là m c tiêu cao c nh t c aọ ộ ặ ệ ĩ ọ ũ ụ ả ấ ủ nghành công nghi p then ch t này là nh m nâng cao đ i s ng c a m i ng i dân. ệ ố ằ ờ ố ủ ỗ ườ Xã h i không ngh ng phát tri n, sinh ho t c a nhân dân không ng ng đ cộ ừ ể ạ ủ ừ ượ nâng cao nên c n ph i phát tri n nhi u lo i máy đi n m i. T c đ phát tri n c aầ ả ể ề ạ ệ ớ ố ộ ể ủ n n s n xu t công nông nghi p c a m t n c đòi h i s phát tri n t ng ngề ả ấ ệ ủ ộ ướ ỏ ự ể ươ ứ c a nghành công nghi p đi n l c. Do đó yêu c u nghành ch t o máy đi n có nh ngủ ệ ệ ự ầ ế ạ ệ ữ yêu c u cao h n. ầ ơ Máy phát đi n đ ng b đóng m t vai trò quan tr ng trong h th ng đi n, n i màệ ồ ộ ộ ọ ệ ố ệ ơ tính n đ nh luôn đ c đòi h i cao. n đ nh đ c đi n ổ ị ượ ỏ Ổ ị ượ ệ áp đ u c c máy phát là nh vàoầ ự ờ các b n đ nh đi n áp máy phát. B đi u khi n n đ nh đi n áp máy phát b ng đi uộ ổ ị ệ ộ ề ể ổ ị ệ ằ ề khi n dòng ho c áp kích t đi vào máy phát đã có m t l ch s phát tri n. Vào nh ngể ặ ừ ộ ị ử ể ữ n m 1920, khi con ng i nh n th y vai trò quan tr ng c a vi c n đ nh quáă ườ ậ ấ ọ ủ ệ ổ ị trình quá đ c a h th ng thông qua các b đi u khi n đáp ng nhanh, các thi t kộ ủ ệ ố ộ ề ể ứ ế ế cho h th ng kích t và h th ng đi u khi n đi n áp đã phát tri n và c i ti n côngệ ố ừ ệ ố ề ể ệ ể ả ế ngh không ngh ng . Cùng v i s phát tri n c a công ngh kích t có vành tr tệ ừ ớ ự ể ủ ệ ừ ượ đ n không vành tr t, t thao tác b ng tay đ n t đ ng hóa hoàn toàn là s phát tri nế ượ ừ ằ ế ự ộ ự ể c a các thi t b đi n t công su t nh Thyristor, các lo i Tranzitor, Triac…Bênủ ế ị ệ ử ấ ư ạ c nh đó c ng hình thành các b n đ nh đi n áp.ạ ũ ộ ổ ị ệ V i yêu c u c a đ án “ Thi t k máy phát đi n ba pha công su t 12kVA và hớ ầ ủ ồ ế ế ệ ấ ệ th ng n đ nh đi n áp cho máy phát ” v i các s li u U = 400V, f = 50Hz,ố ổ ị ệ ớ ố ệ n = 1500vg/ph, Cosϕ = 0,8. V i công su t 12kVA không ph i là quá l n nó s r tớ ấ ả ớ ẽ ấ phù h p làm ngu n d phòng cho các h dân c n s d ng đi n m t cách liên t c đợ ồ ự ộ ầ ử ụ ệ ộ ụ ể s n xu t kinh doanh, ho c c ng có th s d ng cho các khu chung c nh , siêuả ấ ặ ũ ể ử ụ ư ỏ th nh … Nh ng máy phát c p công su t này h u nh ch ph c v cho nh ng nhuị ỏ ữ ấ ấ ầ ư ỉ ụ ụ ữ c u v đi n m t cách riêng l mà không th c s đóng vai trò n đ nh trong h th ngầ ề ệ ộ ẻ ự ự ổ ị ệ ố đi n l n. Nh ng em cho r ng vi c thi t k m t máy đi n nh và mang tính thi tệ ớ ư ằ ệ ế ế ộ ệ ỏ ế th c này r t quan tr ng. Nó không ch đ n thu n cho m c đích s d ng nh màự ấ ọ ỉ ơ ầ ụ ử ụ ỏ còn ph c v cho công tác nghiên c u nh ng máy đi n c l n hi n t i và t ngụ ụ ứ ữ ệ ỡ ớ ở ệ ạ ươ lai. N i dung đ án thi t k bao g m ba ph n, m i m t ch ng :ộ ồ ế ế ồ ầ ườ ộ ươ Ph n I : ầ Gi i thi u v máy phát đi n xoay chi uớ ệ ề ệ ề Ph n II : Thi t k đi n t và thi t k k t c u máy phát đi n.ầ ế ế ệ ừ ế ế ế ấ ệ 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.  Ch ng I : Tính toán và xác đ nh kích th c c b n c a máy đi nươ ị ướ ơ ả ủ ệ  Ch ng II : ươ Tính toán dây qu n, rãnh stator và khe h không khí ấ ở  Ch ng III : ươ Tính toán c c t Rôtor. ự ừ  Ch ng IV : ươ Tính toán m ch t ạ ừ  Ch ng V : ươ Tính toán tham s c a máy phát đi n ch đ đ nh m cố ủ ệ ở ế ộ ị ứ  Ch ng VI : Tính toán dây qu n và thông s m ch kích t .ươ ấ ố ạ ừ  Ch ng VII : ươ Tính tr ng l ng v t li u, tính t n hao, tính toán nhi t.ọ ượ ậ ệ ổ ệ  Ch ng VIII : Tính toán k t c u.ươ ế ấ Ph n III : ầ Thi t k s đ và tính toán m ch n đ nh điên áp máy phát.ế ế ơ ồ ạ ổ ị  Ch ng I : Khái quát h kích t máy đi n đ ng b .ươ ệ ừ ệ ồ ộ  Ch ng II : Tính ch n thi t b m ch đ ng l c.ươ ọ ế ị ạ ộ ự  Ch ng III : Thi t k s đ nguyên lý m ch đi u khi n n đ nh đi n áp. ươ ế ế ơ ồ ạ ề ể ổ ị ệ Qua th i gian làm đ án, đ c s giúp đ c a các th y cô giáo trong b môn, đ cờ ồ ượ ự ỡ ủ ầ ộ ặ bi t là s h ng d n t n tình c a th y ệ ự ướ ẫ ậ ủ ầ Bùi c HùngĐứ , cùng v i s n l c c aớ ự ỗ ự ủ b n thân em đã hoàn thành đ án t t nghi p. Song th i gian có h n và v n ki n th cả ồ ố ệ ờ ạ ố ế ứ c a em ch a đ c r ng nên trong quá trình tính toán thi t k không th tránh kh iủ ư ượ ộ ế ế ể ỏ nh ng thi u sót. Vì v y em mong nh n đ c s ch b o c a quí th y cô đ ữ ế ậ ậ ượ ự ỉ ả ủ ầ ể Đồ án t t nghi p c a em đ c hoàn thi n h n.ố ệ ủ ượ ệ ơ Cu i cùng em xin chân thành c m n th y giáo ố ả ơ ầ Bùi c HùngĐứ và t t c quí th yấ ả ầ cô đã giúp em hoàn thành án t t nghi p này.Đồ ố ệ 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. PH N IẦ GI I THI U V MÁY PHÁT I N XOAY CHI UỚ Ệ Ề Đ Ệ Ề Máy đi n đ ng b đ c s d ng r ng rãi trong công nghi p. Ph m vi sệ ồ ộ ượ ử ụ ộ ệ ạ ử d ng chính là bi n đ i c n ng thành đi n n ng, ngh a là làm máy phát đi n. i nụ ế ổ ơ ă ệ ă ĩ ệ Đ ệ n ng ba pha ch y u dùng trong n n kinh t qu c dân và trong đ i s ng sinh ho tă ủ ế ề ế ố ờ ố ạ đ c s n xu t t các máy phát đi n quay b ng tuabin h i ho c khí ho c n c.ượ ả ấ ừ ệ ằ ơ ặ ặ ướ Ngoài ra máy phát đi n còn đ c kéo các đ ng c khác nh đ ng c iêzel, đ ng c xyệ ượ ộ ơ ư ộ ơ Đ ộ ơ lanh h i n c, đ ng c ch y b ng nhiên li u Hyđro…đ c ch t o v i công su tơ ướ ộ ơ ạ ằ ệ ượ ế ạ ớ ấ v a và nh nh m dùng cho các t i đ a ph ng, dùng làm máy phát d phòng. Ngoài raừ ỏ ằ ả ị ươ ự các đ ng c đ ng b công su t nh ( đ c bi t là các đ ng c đ ng b kích t b ngộ ơ ồ ộ ấ ỏ ặ ệ ộ ơ ồ ộ ừ ằ nam châm v nh c u ) c ng đ c dùng r t r ng rãi trong các trang b t đ ng và đi uĩ ử ũ ượ ấ ộ ị ự ộ ề khi n. ể I. NH NGH A VÀ CÔNG D NGĐỊ Ĩ Ụ I.1 nh ngh aĐị ĩ Nh ng máy phát đi n xoay chi u có t c đ quay Rôtor n b ng t c đ quayữ ệ ề ố ộ ằ ố ộ c a t tr ng nủ ừ ườ 1 g i là máy đi n đ ng b , có t c đ quay Rôtor luôn không đ i khiọ ệ ồ ộ ố ộ ổ t i thay đ i.ả ổ I.2 Công d ngụ Máy phát đi n đ ng b là ngu n đi n r t quan tr ng c a các l i đi n côngệ ồ ộ ồ ệ ấ ọ ủ ướ ệ nghi p. Trong đó các đ ng c s c p là các tuabin h i n c ho c tuabin n c.ệ ộ ơ ơ ấ ơ ướ ặ ướ Công su t đ n chi c m i máy có th đ t đ n 1200MW đ i v i máy phát tuabin h iấ ơ ế ỗ ể ạ ế ố ớ ơ và đ n 560MW đ i v i máy phát tuabin n c. Các l i đi n công su t nh , máy phátế ố ớ ướ ướ ệ ấ ỏ đi n đ c kéo b i đ ng c iêzel ho c các tuabin khí, chúng có th làm vi c riêng lệ ượ ở ộ ơ Đ ặ ể ệ ẻ ho c hai ba máy làm vi c song song v i nhau. Các máy phát đi n đ ng b h u h tặ ệ ớ ệ ồ ộ ầ ế đ c đ t các tr m phát đi n xoay chi u, chúng đ c s d ng r ng rãi trong m iượ ặ ở ạ ệ ề ượ ử ụ ộ ọ l nh v c : trong cu c s ng, công nghi p, giao thông v n t i, các ngu n đi n dĩ ự ộ ố ệ ậ ả ồ ệ ự phòng, đi n n ng trên các ph ng ti n di đ ng…ệ ă ươ ệ ộ II. C I M VÀ C U T OĐẶ Đ Ể Ấ Ạ II.1 c i m Đặ đ ể 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. Máy phát đi n đ ng b th ng đ c kéo b i tuabin h i ho c tuabin n c, vìệ ồ ộ ườ ượ ở ơ ặ ướ v y chúng đ c g i là máy phát tuabin h i ho c máy phát tuabin n c. i v i máyậ ượ ọ ơ ặ ướ Đố ớ phát đi n tuabin h i, do đ c tr ng là t c đ cao t i vài nghìn vòng/phút nên máy phátệ ơ ặ ư ố ộ ớ đi n th ng có k t c u Rôtor c c n v i đ ng kính nh đ gi m thi u l c lyệ ườ ế ấ ự ẩ ớ ườ ỏ ể ả ể ự tâm. Và ng c l i, đ i v i máy phát đi n tuabin n c, t c đ th p nên th ng cóượ ạ ố ớ ệ ướ ố ộ ấ ườ Rôtor c c l i, đ ng kính có th lên t i 1,5m tùy theo công su t c a máy. ự ồ ườ ể ớ ấ ủ Máy phát đi n ba pha th ng g p nh t là máy phát đi n mà dòng đi n m t chi uệ ườ ặ ấ ệ ệ ộ ề đ c đ a vào cu n dây kích t thông qua h th ng vành tr t. C c t c a máy phátượ ư ộ ừ ệ ố ượ ự ừ ủ đi n ba pha đ c kích thích b ng dòng đi n m t chi u và đ c đ t ph n quay,ệ ượ ằ ệ ộ ề ượ ặ ở ầ còn dây qu n ph n ng v i ba pha đ c đ t ph n t nh và n i ra t i. C ng cóấ ầ ứ ớ ượ ặ ở ầ ĩ ố ả ũ th đ t c c t ph n t nh và dây qu n ph n ng ph n quay gi ng trong máyể ặ ự ừ ở ầ ĩ ấ ầ ứ ở ầ ố đi n m t chi u, máy đi n đ ng b công su t nh , vì s trao đ i v trí đó không làmệ ộ ề ệ ồ ộ ấ ỏ ự ổ ị thay đ i nguyên lý làm vi c c b n c a máy. Nguyên lý làm vi c c a máy đi n nóiổ ệ ơ ả ủ ệ ủ ệ chung và máy phát đi n đ ng b nói riêng đ u d a trên đ nh lu t c m ng đi n t .ệ ồ ộ ề ự ị ậ ả ứ ệ ừ Nguyên lý làm vi c c b n nh sau :ệ ơ ả ư Stator c a máy phát đi n đ ng b đ ng b có dây qu n ba pha đ c đ t cáchủ ệ ồ ộ ồ ộ ấ ượ ặ nhau m t góc 120ộ 0 trong không gian, đ c g i là ph n ng, c m ng ra các s cượ ọ ầ ứ ả ứ ứ đi n đ ng cung c p ra t i ( hình 1.1 ). Còn Rôtor c a máy phát đi n, v i c u t oệ ộ ấ ả ủ ệ ớ ấ ạ dây qu n c c t ( c c l i v i đ i v i máy phát có tuabin t c đ th p nh các máyấ ự ừ ự ồ ớ ố ớ ố ộ ấ ư phát tuabin n c, các máy phát công su t nh và c c n v i tuabin có t c đ caoướ ấ ỏ ự ẩ ớ ố ộ nh máy phát iêzel, tuabin h i và khí ) làm nhi m v t o ra t tr ng ph n c m. ư Đ ơ ệ ụ ạ ừ ườ ầ ả Khi Rôtor quay v i t c đ n thì t tr ng c c t s quét và c m ng lên cácớ ố ộ ừ ườ ự ừ ẽ ả ứ dây qu n ph n ng các s c đi n đ ng xoay chi u hình sin l n l t l ch pha nhauấ ầ ứ ứ ệ ộ ề ầ ượ ệ 120 0 theo chu k th i gian, có tr s hi u d ng là :ỳ ờ ị ố ệ ụ E O =4,44.f.W l .K dq .Φ 0 7 N A B C Hình 1.1 cấu tạo của Stator. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. Trong đó : E 0 là s c đi n đ ng pha. ứ ệ ộ W 1 s vòng dây pha.ố f t n s c a máy phát.ầ ố ủ Φ 0 t thông c c t Rôtorừ ự ừ K dq h s dây qu n.ệ ố ấ V i t n s :ớ ầ ố . 60 p n f = (1.1) V i p là s đôi c c c a máy.ớ ố ự ủ Khi máy phát đi n đ ng b làm vi c khép kín m ch v i t i, có dòng đi n ba phaệ ồ ộ ệ ạ ớ ả ệ ch y trong ba dây qu n l ch nhau góc 120ạ ấ ệ 0 v th i gian s t o ra t tr ngề ờ ẽ ạ ừ ườ quay v i t c đ nớ ố ộ 1 : 1 60. f n p = (1.2) So sánh (1.1) và (1.2) ta th y n = nấ 1 , có nghiã là t c đ quay c a Rôtor b ngố ộ ủ ằ tôc đ c a t tr ng quay. Vì v y ta có máy phát đi n đ ng b .ộ ủ ừ ườ ậ ệ ồ ộ II.2 C u t o ấ ạ II.2.1 Máy c c nự ẩ Rôtor đ c làm b ng thép h p kim ch t l ng cao, đ c rèn thành kh i hìnhượ ằ ợ ấ ượ ượ ố tr , trên đó ng i ta gia công phay đ t o rãnh đ t dây qu n kích t . Ph n khôngụ ườ ể ạ ặ ấ ừ ầ phay rãnh hình thành m t c c t .ặ ự ừ Các máy phát đi n đ ng b ba pha c c n th ng đ c ch t o v i sệ ồ ộ ự ẩ ườ ượ ế ạ ớ ố c c 2p = 2 , nh v y t c đ quay c a Rôtor là 3000 vòng/phút. h n ch l c lyự ư ậ ố ộ ủ Để ạ ế ự tâm trong ph m vi an toàn đ i v i thép h p kim ch t o thành lõi thép Rôtor, đ ngạ ố ớ ợ ế ạ ườ kính D c a Rôtor không quá 1,1 đ n 1,5mét. T ng công su t c a máy b ng cáchủ ế ă ấ ủ ằ t ng chi u dài l c a lõi thép. Chi u dài t i đa c a Rôtor vào kho ng 6,5mét.ă ề ủ ề ố ủ ả Dây qu n kích t đ t trên c c t Rôtor đ c ch t o t dây đ ng tr n, ti tấ ừ ặ ự ừ ượ ế ạ ừ ồ ầ ế di n ch nh t qu n theo chi u m ng thành các b i dây. Các vòng dây c a l p dâyệ ữ ậ ấ ề ỏ ố ủ ớ này đ c cách đi n v i nhau b ng m t l p mica m ng. Dây qu n kích t n mượ ệ ớ ằ ộ ớ ỏ ấ ừ ằ trong rãnh đ c c đ nh và ép ch t b ng các thanh nêm phi t tính đ a vào mi ng rãnh.ượ ố ị ặ ằ ừ ư ệ Ph n đ u n i ngoài đ c đai ch t b ng các ng tr thép phi t tính nh m b oầ ầ ố ở ượ ặ ằ ố ụ ừ ằ ả v ch ng l i l c đi n đ ng do dòng đi n gây ra. Hai đ u c a dây qu n kích t điệ ố ạ ự ệ ộ ệ ầ ủ ấ ừ lu n trong tr c và n i v i hai vành tr t đ t đ u tr c thông qua hai ch i đi n,ồ ụ ố ớ ượ ặ ở ầ ụ ổ ệ n i v i dòng kích t m t chi u. ố ớ ừ ộ ề Dòng đi n kích t m t chi u th ng đ c cung c p b i m t máy phát m tệ ừ ộ ề ườ ượ ấ ở ộ ộ chi u, ho c xoay chi u đ c ch nh l u ( có ho c không có vành tr t ), n iề ặ ề ượ ỉ ư ặ ượ ố chung tr c v i máy phát đi n.ụ ớ ệ 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. Stator c a máy phát đi n đ ng b ba pha c c n bao g m lõi thép, trong đó cóủ ệ ồ ộ ự ẩ ồ đ t dây qu n ba pha, ngoài là thân và v máy. Lõi thép Stator đ c ghép và ép b ng cácặ ấ ỏ ượ ằ t m tôn silic có ph cách đi n. Các đ ng thông gió làm mát cho máy đ c ch t oấ ủ ệ ườ ượ ế ạ c đ nh trong thân máy đ đ m b o đ b n cách đi n c a dây qu n và máy. ố ị ể ả ả ộ ề ệ ủ ấ II.2.2 Máy c c l iự ồ Các máy phát đi n có t c đ quay th p th ng đ c ch t o d ng c c l i,ệ ố ộ ấ ườ ượ ế ạ ạ ự ồ nên khác v i máy c c n, đ ng kính D c a Rôtor có th lên đ n 15met trong khiớ ự ẩ ườ ủ ể ế chi u dài l i nh v i t l ề ạ ỏ ớ ỷ ệ l/D = 0,15 – 0,2. Rôtor c a máy phát đi n đ ng b c củ ệ ồ ộ ự l i công su t nh và trung bình có lõi thép đ c ch t o b ng thép đúc và gia côngồ ấ ỏ ượ ế ạ ằ thành kh i hình tr trên m t có đ t c c t . các máy l n, lõi thép đó đ c ch t o tố ụ ặ ặ ự ừ Ở ớ ượ ế ạ ừ các t m thép dày t 1 đ n 6mm, đ c d p ho c đúc đ nh hình s n đ ghép thành cácấ ừ ế ượ ậ ặ ị ẵ ể kh i l ng tr và lõi thép này th ng không tr c ti p l ng vào tr c c a máy mà đ cố ă ụ ườ ự ế ồ ụ ủ ượ đ t trên giá đ c a Rôtor, giá này đ c l ng vào tr c máy.ặ ỡ ủ ượ ồ ụ Hình 1.2 C c t c a máy phát đ ng b c c l i ự ừ ủ ồ ộ ự ồ C c t đ t trên lõi thép Rôtor đ c ghép b ng nh ng lá thép dày ự ừ ặ ượ ằ ữ 1 – 1,5mm ch t o đuôi có hình T ho c b ng các bulông b t xuyên qua m t c cế ạ ặ ằ ắ ặ ự và vít ch t vào lõi thép Rôtor.ặ Dây qu n kích t đ c ch t o t dây đ ng tr n ti t di n ch nh t qu nấ ừ ượ ế ạ ừ ồ ầ ế ệ ữ ậ ấ theo chi u m ng thành t ng cu n dây. Cách đi n gi a các vòng dây là các l p micaề ỏ ừ ộ ệ ữ ớ ho c ami ng. Sau khi hoàn thi n gia công, các cu n dây đ c l ng vào thân các c cặ ă ệ ộ ượ ồ ự t .ừ 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. Dây qu n c n c a máy phát đi n đ ng b đ c đ t trên các đ u c c có c u t oấ ả ủ ệ ồ ộ ượ ặ ở ầ ự ấ ạ nh dây qu n ki u l ng sóc c a máy đi n không đ ng b , ngh a là làm b ng cácư ấ ể ồ ủ ệ ồ ộ ĩ ằ thanh đ ng đ t vào rãnh các đ u c c và hai d u n i v i hai vành ng n m ch.ồ ặ ầ ự ầ ố ớ ắ ạ Stator c a máy phát đi n đ ng b c c l i gi ng c a máy phát đi n đ ng b c củ ệ ồ ộ ự ồ ố ủ ệ ồ ộ ự n. đ m b o v n hành n đ nh, ngoài các yêu c u ch t ch đ i v i k t c u vẩ Để ả ả ậ ổ ị ầ ặ ẽ ố ớ ế ấ ề đi n các k t c u v c h c và h th ng làm mát c ng đ c thi t k ch t o phùệ ế ấ ề ơ ọ ệ ố ũ ượ ế ế ế ạ h p và t ng thích v i t ng lo i máy phát đi n, đáp ng đ c môi tr ng và ch đợ ươ ớ ừ ạ ệ ứ ượ ườ ế ộ làm vi c. Máy phát đi n đ ng b làm mát b ng gió công su t nh , có các khoangệ ệ ồ ộ ằ ấ ỏ thông gió và làm mát đ c thi t k ch t o n m gi a v máy và lõi thép Stator. uượ ế ế ế ạ ằ ữ ỏ Đầ tr c c a máy đ c g n m t cánh qu t gió đ khi quay không khí đ c th i qua cácụ ủ ượ ắ ộ ạ ể ượ ổ khoang thông gió này. Bên ngoài v máy c ng đ c ch t o v i các s ng gân ho cỏ ũ ượ ế ạ ớ ố ặ cánh to nhi t nh m làm t ng di n tích b m t trao đ i nhi t cho máy. Ph bi nả ệ ằ ă ệ ề ặ ổ ệ ổ ế nh t là các máy phát đi n đ ng b đ c làm mát b ng n c ho c b ng khí và đ c ápấ ệ ồ ộ ượ ằ ướ ặ ằ ượ d ng cho các máy có công su t t vài ch c kW tr lên. Trong tr ng h p máy phátụ ấ ừ ụ ở ườ ợ đi n có công su t nh và c n di đ ng thì th ng dùng iêzel làm đ ng c s c p vàệ ấ ỏ ầ ộ ườ Đ ộ ơ ơ ấ đ c g i là máy phát đi n iêzel. Máy phát đi n iêzel th ng có c u t o c c l i.ượ ọ ệ Đ ệ Đ ườ ấ ạ ự ồ c đi m khác bi t gi a nh ng máy đi n công su t nh và máy đi n côngĐặ ể ệ ữ ữ ệ ấ ỏ ệ su t l n ngoài kích th c c a chúng khác nhau thì chúng còn khác nhau v hi uấ ớ ướ ủ ề ệ su t làm vi c, giá thành c a máy c ng nh giá đi n s n xu t ra, th i gian làm vi cấ ệ ủ ũ ư ệ ả ấ ờ ệ c a nó… Máy phát đi n công su t nh có c u t o g n nh , r t thu n l i đ làm máyủ ệ ấ ỏ ấ ạ ọ ẹ ấ ậ ợ ể phát d phòng khi m t đi n l i, nh máy phát đi n iêzel có th linh đ ng v nự ấ ệ ướ ư ệ Đ ể ộ ậ chuy n đi n i khác đ ph c v khi c n thi t. Tuy nhiên máy đi n công su t nh giáể ơ ể ụ ụ ầ ế ệ ấ ỏ thành không đ c r vì trái v í máy có công su t đ n chi c càng l n thì giá thành trênượ ẻ ơ ấ ơ ế ớ đ n v công su t càng h nên nó ch a đ c s d ng ph bi n mà nó ch đ c sơ ị ấ ạ ư ươ ử ụ ổ ế ỉ ượ ử d ng nh ng n i c n thi t nh b nh vi n, truy n hình, quân s và thông tin liênụ ở ữ ơ ầ ế ư ệ ệ ề ự l c…Ngoài ra nó còn đ c s d ng m t s h dân c n đi n đ ph c v s n xu tạ ượ ử ụ ở ộ ố ộ ầ ệ ể ụ ụ ả ấ kinh doanh liên t c khi thi u đi n l i. Hi u su t làm vi c c a máy đi n côngụ ế ệ ướ ệ ấ ệ ủ ệ su t nh luôn th p h n nh ng máy công su t l n.ấ ỏ ấ ơ ữ ấ ớ III CÁC C TÍNH C A MÁY PHÁT I N NG B .ĐẶ Ủ Đ Ệ ĐỒ Ộ làm thí nghi m l y các đ c tính c a máy phát đi n đ ng b thì c n ph i cóĐể ệ ấ ặ ủ ệ ồ ộ ầ ả s đ n i dây c a máy phát đi n. T i c a máy phát là t ng tr Z có th thay đ i.ơ ồ ố ủ ệ ả ủ ổ ở ể ổ Dòng đi n kích thích Iệ t c a máy đi n đ c l y t ngu n đi n bên ngoài và đ c đi uủ ệ ượ ấ ừ ồ ệ ượ ề ch nh nh vào bi n tr rỉ ờ ế ở t . 10 [...]... điện còn B δ đặc trưng cho mạch từ Các thơng số ban đầu : Cơng suất định mức máy phát : Pđm = 12kVA Điện áp định mức : Uđm = 400V Tần số : f = 50Hz Tốc độ định mức : n = 1500vg/ph Hệ số cơng suất : cosϕ = 0,8 Số pha : m=3 Tính tốn các thơng số cơ bản : 1 Điện áp pha của máy phát : U= U dm 400 = = 230,94 (V ) 3 3 20 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. .. dòng điện khơng tải để ln giữ cho điện áp khơng đổi Nó cho biết hướng điều ch ỉnh dòng đi ện I t của máy phát điện đồng bộ để giữ cho điện áp ra U ở đầu máy phát điện khơng đổi 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát It cosϕ = 0,8 (®iƯn c¶m) cosϕ = 1 It cosϕ = 0,8(®iƯn dung) 0 Idm I Hình 1.8 Đặc tính điều chỉnh của máy phát điện đồng bộ Ta thấy với tải... NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Khi vận hành thường máy phát điện cung cấp cho t ải đ ối x ứng Chế đ ộ này phụ thuộc vào hộ tiêu thụ điện năng nối với máy phát điện, cơng su ất c ấp cho t ải khơng vượt q định mức mà bằng định mức hoặc thấp hơn đ ịnh mức m ột chút Mặt khác các đại lượng này thơng qua các đaị lượng khác nh ư dòng điện, đi ện áp, dòng kích từ, hệ. .. ăng kho ảng 0,8% PHẦN II THIẾT KẾ TÍNH TỐN ĐIỆN TỪ VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát CHƯƠNG I TÍNH TỐN VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU Những kích thước chủ yếu của máy điện đồng bộ là đường kính trong Stator D và chiều dài lõi sắt l Mục đích của việc chọn kích th ước ch ủ y ếu này là đ ể ch ế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất mà... hở δ và như vậy đòi hỏi phải tăng cường dây quấn kích từ và tương ứng phải tăng kích thước của máy Kết quả là phải dùng nhiều vật li ệu hơn và giá thành của máy cao hơn III.3 Đặc tính ngồi và độ thay đổi điện áp ∆ Uđm của máy phát đồng bộ Đặc tính ngồi là quan hệ U = f(I) khi It = const ; cosϕ = const và f =fđm 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. .. làm l ạnh khác vào các bộ phận của máy 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát 2 Tổn hao cơng suất do ma sát ở ổ trục và ở bề mặt Rơtor và Stator khi Rơtor quay trong mơi chất làm lạnh ( khơng khí, …) Ở các máy điện đồng bộ cơng suất và tốc độ quay khác nhau tỷ l ệ phân ph ối các tổn hao nói trên khơng giống nhau Trong các máy phát điện đ ồng b ộ b... dòng điện tải khi ngắn mạch và dòng điện kích thích khi điện áp bằng khơng , tần s ố bằng t ần s ố đ ịnh mức ( khi dây 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát quấn phần ứng được nối tắt ngay đầu máy) Nếu bỏ qua điện trở của dây quấn phần ứng( rư = 0 ) thì mạch điện dây quấn phần ứng lúc ngắn mạch là thu ần c ảm ( ψ = 90o ) như vậy Iq = cosψ = 0 và Id... Thường xd∗ > 1 do đó K < 1 và dòng điện ngắn d dm d* mạch xác lập Ino < Iđm , vì vậy có thể kết luận rằng dòng điện ngắn mạch xác l ập của máy phát điện đồng bộ khơng lớn Sở dĩ như vậy là do khử từ rất mạnh của phản ứng phần ứng 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát U.I U = f(it) Udm I = f(it) Idm Ino ito itn it Hình 1.6 Xác định tỷ số ngắn mạch K Tỷ... − j.xσư.I U Eδ O I 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Hình 1.10 Đồ thị véc tơ sức điện động của máy phát điện đồng bộ ở tải thuần cảm Để có được đặc tính đó phải điều chỉnh rt và Z ( khi đó phải có cuộn cảm có thể điều chỉnh được ) sao cho I = Iđm Dạng của đặc tính tải thuần cảm như đường 3 trên hình 1.9 và đồ thị véc tơ tương ứng với chế độ làm... 0 và f= fđm Đặc tính khơng tải là quan hệ giữa sức điện động E cảm ứng ra cuộn dây E∗ Stator với dòng điện kích từ khi dòng điện tải bằng khơng Trong hệ đơn vị tương đối máy phát điện đồng bộ cực ẩn và máy phát điện đồng bộ cực lồi khác nhau khơng nhiều, đặc tính khơng tải được hiển thị bằng đơn vị tương đối giống như trên hình 1.3 11 it∗ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. ĐỀ TÀI Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Giáo viên hướng. không có vành tr t ), n iề ặ ề ượ ỉ ư ặ ượ ố chung tr c v i máy phát đi n.ụ ớ ệ 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. Stator c a máy phát đi. Stator. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát. Trong đó : E 0 là s c đi n đ ng pha. ứ ệ ộ W 1 s vòng dây pha. ố f t n s c a máy phát. ầ ố ủ Φ 0 t thông