CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH

53 22 0
  • Loading ...
1/53 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 28/08/2018, 09:06

LÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ2. MÔ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH3. MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN4. MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY5. MÔ HÌNH MÁY BIẾN ÁP6. HỆ THỐNG KÍCH Từ7. HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘLÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ2. MÔ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH3. MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN4. MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY5. MÔ HÌNH MÁY BIẾN ÁP6. HỆ THỐNG KÍCH Từ7. HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘLÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ2. MÔ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH3. MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN4. MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY5. MÔ HÌNH MÁY BIẾN ÁP6. HỆ THỐNG KÍCH Từ7. HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ CHƯƠNG HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH LÝ THUYẾT VÀ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH HÌNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN HÌNH ĐƯỜNG DÂY HÌNH MÁY BIẾN ÁP HỆ THỐNG KÍCH Từ HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TUA BIN LÝ THUYẾT VÀ HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ (MĐĐB) 1.1 tả vật lý MĐĐB • Cấu trúc MĐĐB: - Bao gồm phần chủ yếu: Phần cảm phần ứng Phần cảm đặt rotor phần ứng đặt stator Cuộn dây phần cảm (cuộn kích từ) cung cấp dòng điện DC để tạo từ trường quay Phần ứng gồm cuộn dây đặt lệch 120 độ khơng gian - Hình vẽ biểu diễn cấu trúc MĐĐB: - Ngồi cuộn dây kích từ, rotor có cuộn dây cản có tác dụng làm tắt dần dao động tốc độ • Tốc độ đồng n= 120 f pf (1) Trong đó, f tần số pf số cực - Máy phát thủy điện (cực lồi): số cực nhiều tốc độ thấp - Máy phát nhiệt điện (cực ẩn): số cực vá tốc độ cao • Trong trường hợp rotro MĐĐB có nhiều cặp cực, quan hệ góc điện góc cơ: θ= pf θm (2) • Trục d trục q: Trục d trùng với trục rotor gọi trục dọc, trục q vng góc vượt trước trục d 90o theo chiều quay rotor gọi trục ngang Vị trí tương đối rotor so với stator xác định góc θ hợp trục d trục tử trường pha a 1.2 tả tốn học MĐĐB a Giả thiết - Cuộn dây stator phân bố theo quy luật hình sin dọc theo khe hở stator rotor - Rãnh stator không ảnh hưởng đến thay đổi điện cảm rotor theo vị trí rotor - Bỏ qua từ trễ - Bỏ qua tượng bảo hòa b Mạch thay cuộn dây stator rotor - Trên trục rotor có k cuộn dây cản Thông thường, nghiên cứu ổn định xét đến cuộn cản trục a, b, c: Các cuộn dây pha stator fd: Cuộn dây kích từ kd: Cuộn cản dọc trục kq: Cuộn cản ngang trục k = 1, 2, …, n; n số cuộn cản θ: Góc trục d vượt trước trục từ trường cuộn dây pha a, tính rad điện ωr: Vận tốc góc rotor, tính rad điện/s • Góc hợp trục d trục từ trường cuộn dây pha a theo chiều quay rotor xác định bởi: (3) • Từ dẫn: Từ thông sinh cuộn dây stator chạy lõi thép stator qua khe hở khơng khí vào lõi thép rotor trở lại khe hở khơng khí vào lõi thép stator Do khe hở khơng khí rotor stator không đồng nên từ dẫn thay đổi theo vị trí rotor: (4) Sự thay đổi từ dẫn theo vị trí rotor c Các ký hiệu quy định sau sử dụng hình ea, eb, ec: điện áp pha stator tức thời ia, ib, ic: dòng điện stator tức thời efd: điện áp kích từ ifd, ikd, ikq: dòng điện mạch kích từ, cuộn cản dọc trục cuộn cản ngang trục Rfd, Rkd, Rkq: điện trở mạch kích từ, cuộn cản dọc trục cuộn cản ngang trục laa, lbb, lcc: điện cảm tự thân cuộn dây stator lab, lbc, lca: điện cảm tương hỗ cuộn dây stator lafd, lakd, lakq: điện cảm tương hỗ cuộn dây stator rotor lffd, lkkd, lkkq: điện cảm ttự than cuộn dây rotor Ra: điện trở pha cuộn dây stator P: toán tử đạo hàm d/dt Định nghĩa chiều dòng điện: Chiều dương dòng điện stator chiều khỏi cuộn dây, chiều dương dòng điện rotor chiều vào cuộn dây d Phương trình mạch stator • Phương trình điện áp3 pha: (5) • Phương trình từ thơng móc vòng (pha a) (6) Dấu trừ liên quan đến dòng điện stator chiều dương quy định chiều khỏi cuộn dây - Điện cảm tự thân stator Điện cảm tự thân pha a, laa, tỷ số từ thơng móc vòng cuộn dây pha a dòng điện pha a, với tất dòng điện pha khác Điện cảm tỷ lệ với từ dẫn thay đổi với quy luật tương tự từ dẫn luôn dương: (7) Sự thay đổi điện cảm tự thân pha stator - Điện cảm tương hổ stator Điện cảm tương hổ cuộn dây stator thay đổi theo quy luật giống điện cảm tự thân Tuy nhiên, chúng luôn âm có giá trị tuyệt đối cực đại cực N cực S rotor cách trục cuộn dây: (8) Sự thay đổi điện cảm tương hỗ cuộn dây stator - Điện cảm tương hổ cuộn dây stator rotor Khe hở khơng khí mà từ thơng cuộn dây rotor qua đồng nhất, thay đổi điện cảm tương hổ chuyển động tương đối cuộn dây: (9) • Phương trình từ thơng móc vòng pha: Thay biểu thức điện cảm vào biểu thức từ thơng móc vòng ta có (10) (11) (12) e Phương trình mạch rotor • Phương trình điện áp (13) • Phương trình từ thơng móc vòng cuộn dây rotor (14) (15) (16) 1.3 Phép biến đổi dq0 Các phương trình liên quan đến mạch stator rotor chứa đại lượng điện cảm phụ thuộc vào góc θ (θ đại lượng thay đổi theo thời gian) Điều làm cho việc giải toán máy điện hệ thống phức tạp Để khắc phục điều người ta sử dụng phép biến đổi áp dụng cho biến stator sau • abc→dq0: (17) Giả thiết: (18) Thay (18) vào (17): i0 = Từ KQ ta thấy, id iq có củng biên độ với ia, ib ic (20) Trong phân tích ổn định HTĐ, phương trình chuyển động rotor thường biểu diễn dạng phương trình vi phân bậc Phương trình (113) (114) viết lại thành: (120) Trong đó, t tính s, góc δ tính rad (điện), ω0 = 2πf Các đại lượng lại tính đvtđ Để đơn giản, ta bỏ qua dấu gạch đầu đại lượng biểu diễn hệ đvtđ Pt (120), trở thành: (121) 1.8 Thông số máy điện đồng • Thơng số bản: Ll, Lad, Lfd, L1d, … • Thơng số tiêu chuẩn: Ld, Lq, Ld’, Ld’’, … 1.8.1 Thơng số dọc trục • Mạch tương đương dọc trục: Trong Lpl = Lf1d – Lad • Điện cảm đồng dọc trục (d-axis synchronous inductance): (120) • Điện cảm dọc trục độ (d-axis transient inductance): (121) • Điện cảm dọc trục siêu độ (d-axis subtransient inductance): (122) • Hằng số thời gian hở mạch độ dọc trục (d-axis transient open-circuit time constant): (123) • Hằng số thời gian hở mạch siêu độ dọc trục (d-axis subtransient opencircuit time constant): (124) • Hằng số thời gian độ dọc trục (d-axis transient time constant): (125) • Hằng số thời gian siêu độ dọc trục (d-axis subtransient time constant): (126) 1.8.2 Thơng số ngang trục • Điện cảm đồng ngang trục (q-axis synchronous inductance): (127) • Điện cảm ngang trục độ (q-axis transient inductance): (128) • Điện cảm ngang trục siêu độ (q-axis subtransient inductance): (129) • Hằng số thời gian hở mạch độ ngang trục (q-axis transient open-circuit time constant): (130) • Hằng số thời gian hở mạch siêu độ ngang trục (a-axis subtransient opencircuit time constant): (131) Giá trị tiêu biểu thông số tiêu chuẩn: Điện kháng điện cảm hệ đvtđ có giá trị HÌNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH 2.1 Các giả thiết Để xây dựng hình máy điện đồng nghiên cứu ổn định, hai giả thiết sau sử dụng • Bỏ qua trình độ mạch stator: pψd = pψq = Khi trình độ mạch stator bỏ qua, phương trình điện áp mạch stator trở thành (132) • Sự thay đổi tốc độ rotor bé không ảnh hưởng đến điện áp stator: Với giả thiết đơn giản này, phương trình điện áp mạch stator thay ωr (đvtđ) = Phương trình có dạng đơn giản hơn: (133) Ngoải ra, hệ đvtđ, Te Pe có mối quan hệ sau đây: - Công suất tác dụng đầu cực máy điện đồng bộ: (134) - Thay biểu thức cúa ed eq vào phương trình trên, ta có: (135) - Cơng suất khe hở khơng khí: (136) Vậy, hệ đơn vị tương đối, công suất khe hở khơng khí men điện từ khe hở khơng khí 2.2 hình đơn giản bỏ qua cuộn cản • Bỏ qua tác dụng cuộn cản, giúp cho bậc hình máy điện đồng giảm thời gian tính tốn ngắn • hình máy điện đồng bao gồm phương trình sau - Các phương trình điện áp stator: (137) - Các phương trình từ thơng móc vòng: (138) - Phương trính điện áp rotor: (139) Hoặc viết dạng phương trình vi phân thường: (140) 2.3 hình từ thơng móc vòng khơng đổi (Constant flux linkage model) 2.3.1 hình cổ điển • Giả thiết: - Từ thơng móc vòng khơng đổi: ψfd = const ψ1q = const (bỏ qua cuộn cản dọc trục) - Bỏ qua ảnh hưởng cực lồi đến trính độ, cách giả thiết X’d = X’q • Mạch tương đương trục d trục q trường hợp có mạch trục cho sau: • Xác định từ thơng móc vỏng ứng với điện cảm tương hổ dọc trục ψad: - Phương trình từ thơng móc vòng ứng với trục d: (141) - Dòng điện mạch kích từ (142) - Thay dòng điện kích từ vào phương trình ψad: (143) - Biến đổi phương trình trên, ta có: (144) Trong (145) • Xác định từ thơng móc vỏng ứng với điện cảm tương hổ ngang trục ψaq: Tương tự trên, ta có: (146) Trong (147) (Lưu ý L’q = L’d) • Điện áp độ dọc trục: Phương trình điện áp stator dọc trục (148) Thay ω = ωr = ω0 = (đvtđ) ψaq đươc xác định vào pt ed: (149) Trong đó, E’d đươc định nghĩa sau: (150) E’d gọi điện áp độ dọc trục Trong trường hợp giả thiết ψ1q = const, E’d số • Điện áp độ ngang trục: Tương tự trên, phương trình điện áp ngang trục có dạng (151) Trong đó, E’q gọi điện áp độ ngang truc đươc định nghĩa: (152) Vì ψfd giả thiết khơng đổi nên E’q khơng thay đổi • Phương trình điện áp đầu cực máy phát: (153) Viết dạng vec tơ: (154) Trong (155) Như với giả thiết từ thơng móc vòng rotor (ψfd ψ1q) khơng đổi, E’ có biên độ khơng đổi • Mạch thay máy điện đồng bộ: hình gọi hình cổ điển • Khi tốc độ rotor thay đổi, trục d trục q chuyển động so với hệ quy chiếu quay đồng bộ, minh họa đây: Trong E’R E’I thành phần E’ trục thực trục ảo hệ quy chiếu quay đồng 2.3.2 hình tử thơng móc vòng khơng đổi có kể đến ảnh hưởng mạch siêu độ • Mạch tương đương dọc trục ngang trục máy điện đồng có xét đến mạch siêu độ (mạch 1d 2q) trình bày đây: • Khi có xét đến ảnh hưởng mạch siêu độ (cuộc cản), từ thơng móc vòng khe hở khơng khí thay đổi Từ hình trên, từ thơng móc vòng khe hở khơng khí dọc trục: (156) Biến đổi ta được: (157) Trong đó: (158) Tương tự, trục q: (159) Trong đó: (160) • Phương trình điện áp Trục d: (161) Tương tự với trục q: (162) Trong pt trên, (163) • Nếu bò qua ảnh hưởng cực lồi chế độ siêu độ, X”d = X”q , ta có: (164) • Với từ thơng móc vòng rotor khơng đổi, E”d E”q số Mạch điện tương đương xây dựng từ pt sau: hình thường sử dụng tính tốn ngắn mạch để xác định giá trị ban đầu thành phần tần số dòng điện ngắn mạch ... stator hệ đvtđ (39) (40) (41) Trong ( 42) 1.4.5 Từ thơng móc vòng rotor hệ đvtđ (43) (44) (45) Trong (46) 1.4.6 Hệ đvtđ mạch rotor • Đại lượng mạch rotor chọn cho: - Điện cảm tương hổ hệ đvtđ mạch điện. .. thơng móc vòng stator hệ đvtđ • Phương trình từ thong móc vòng rotor hệ đvtđ • Mơ men khe hở khơng khí hệ đvtđ • Điện kháng điện cảm hệ đvtđ Nếu f = fbase điện kháng điện cảm hệ đvtđ có giá trị... trình điện áp stator hệ đvtđ (30) • Thời gian (31) • Đạo hàm theo thời gian hệ đvtđ ( 32) • Phương trình điện áp với thời gian hệ đvtđ: (33) (34) (35) 1.4.3 Phương trình điện áp mạch rotor hệ đvtđ
- Xem thêm -

Xem thêm: CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH, CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay