Bài giảng kỹ thuật điện tử chương 6 ĐHBK

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG CHƯƠNG 06 187 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ PHA Máy phát điện đồng hay máy phát điện xoay chiều thiết bị biến đổi thành điện Máy phát điện xoay chiều chế tạo theo loại pha hay ba pha, thành phần chủ yếu hệ thống truyền tải cung cấp điện Ngày máy phát điện công suất lớn có cơng suất vài trăm MVA với nguồn dùng thủy lực hình thành nhà máy thủy điện cung cấp cho khu vực hay quốc gia Các máy phát điện có cơng suất nhỏ từ 10KVA đến 1MVA , với nguồn động nổ Diessel, hình thành nhà máy nhiệt điện nhỏ hay tổ động máy phát dự phòng cho nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp Máy phát điện cịn có khả đấu vận hành song song (hòa đồng ) để nâng công suất cấp đến tải, hay dùng làm máy bù dùng nâng cao hệ số công suất Với khả phạm vi sử dụng rộng rãi máy phát, chuyên-viên kỹ-thuật cần nắm vững nguyên lý bản; để thuận lợi công tác vận hành bảo quản 6.1.CÂ ́U TẠO CỦA MÁY PHAT ́ ĐỜNG BƠ ̣: 6.1.1 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH : Máy phát điện đồng gồm hai thành phần : & ROTOR: cịn gọi phần cảm dùng tạo từ trường kích thích dạng chiều (không biến thiên biên độ theo thời gian) ] ROTOR CỰC TỪ LỒI dây quấn cực từ quấn tập trung, hình dạng rotor cực lồi trình bày hình H6.1 ] ROTOR CỰC TỪ ẦN : dây quấn rotor thực theo dạng dây quấn phân bố khơng tập trung, xem hình H6.3 H6.4 HÌNH H6.1: Kết cấu rotor cực từ lồi, 2p = Rotor chưa đóng vào trục Trên rotor có quấn dây quấn kích thích HÌNH H6.2: Hình dạng rotor cực từ lồi sau đóng trục Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 188 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG HÌNH H6.3: Hình dạng rotor cực từ ẩn , rotor chưa quấn dây HÌNH H6.4: Hình dạng rotor cực từ ẩn , dây quấn rotor sửa chửa Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 189 & STATOR: gọi phần ứng, kết cấu stator máy phát điện xoay chiều giống kết cấu stator động cảm ứng Trên stator bố trí hay nhiều pha dây quấn để hình thành máy phát pha hay nhiều pha Với máy phát điện đồng xoay chiều pha, stator bố trí ba dây quấn lệch vị trí khơng gian 120o Hình dạng stator máy phát điện đồng bộ, trình bày hình H6.5, H6.6 HÌNH H6.5: Dây quấn stator máy phát thi cơng HÌNH H6.6: Stator máy phát bảo trì Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 190 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6.1.2 HỆ THỐNG VÀNH TRƯỢT VÀ MÁY PHÁT KÍCH TỪ ĐẦU TRỤC : Muốn tạo thành từ trường kích thích chiều phần cảm cần cấp dòng chiều vào dây quấn phần cảm lắp rotor Khi rotor kéo quay động sơ cấp, để tránh tình trạng dây nối bị xoắn, dịng chiều cấp vào rotor thơng qua hệ thống vành trượt chổi than Các vành trượt hai vịng hình trụ đồng thau (hay đồng đỏ), bố trí đồng trục với rotor Vành trượt cách điện với phần kim loại trục quay vật liệu cách điện, xem hình H6.7 HÌNH H6.7: Kết cấu vành trượt chổi than stator Tiếp xúc với hai vành trượt hai chổi than lắp cố định so với trục quay rotor, dùng cấp điện vào cho dây quấn rotor Dây quấn rotor, sau quấn theo công nghệ định (để hình thành từ cực rotor) đưa đầu dây Hai đầu dây bố trí chạy bên cốt trục quay đến vành trượt hàn dính vào hai vành trượt Với máy phát điện có cơng suất lớn, từ 200 KVA trở lên, dòng chiều cấp vào phần cảm có giá trị lớn từ vài chục đến vài trăm Ampère trình vận hành Tiếp xúc chổi than vành trượt dễ sinh tia lửa điện rotor hoạt động; vấn đề bảo trì vận hành tương đối phức tạp, ngồi tổn hao nhiệt điện trở tiếp xúc (giữa chổi than vành trượt) trình vận hành ảnh hưởng đến hiệu suất tính máy phát điện Dạng máy phát điện dùng hệ thống chổi than vành trượt để cấp nguồn chiều cho phần cảm, gọi máy phát điện kích từ trực tiếp Ngày để khắc phục nhược điểm hệ thống vành trượt chổi than, máy phát (sử dụng động sơ cấp động nổ) thường chế tạo theo dạng “ brushless” không chổi than Muốn cấp nguồn chiều vào cho phần cảm ta phải dùng thêm máy phát điện đầu trục Liên kết máy phát máy phát điện trục mô tả sau: ] Máy phát điện đầu trục máy phát điện xoay chiều ba pha ] Phần ứng máy phát điện đầu trục ghép đồng trục với phần cảm máy phát Cả hệ thống quay động nổ sơ cấp Phần cảm máy phát đầu trục bố trí cố định bên ngồi, tương tự phần ứng máy phát Phần cảm máy phát đầu trục cấp nguồn áp chiều để tạo từ trường kích thích (loại chiều) Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 191 ] Khi phần cảm máy phát đầu trục tạo từ trường kích thích động nổ sơ cấp quay phần ứng máy phát đầu trục Các pha dây quấn phần ứng máy phát đầu trục hình thành sức điện động cảm ứng ] Điện áp pha phát từ phần ứng máy phát đầu trục chỉnh lưu mạch cầu diode bán dẫn để trở thành nguồn chiều cấp vào dây quấn phần cảm máy phát Cầu chỉnh lưu gồm diode bán dẫn lắp dĩa cách điện, cố định đồng trục với phần ứng máy phát đầu trục phần cảm máy phát Tịan kết cấu máy phát điện dùng máy phát đầu trục kích từ mơ tả hình H6.8 Khi chỉnh lưu nguồn áp pha từ phần ứng máy phát đầu trục để tạo thành nguồn áp chiều cấp vào cho phần cảm máy phát chính, để cải thiện tượng chỉnh lưu không phẳng, tần số nguồn áp pha phát từ máy phát đầu trục có giá trị cao tần số lưới điện thơng thường Tần số từ 120Hz đến 240Hz Do đó, số cực từ máy phát đầu trục lớn số cực máy phát từ đến lần Stator máy phát điện Rotor máy phát Stator máy phát điện đầu trục Rotor máy phát điện đầu trục HÌNH H6.8: Cấu tạo máy phát điện có dùng máy phát điện đầu trục (brushless alternator) Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 192 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6.1.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ: Với nội dung tóm lược cấu tạo máy phát điện đồng vừa trình bày mục trên, tùy thuộc vào phương pháp cấp dịng kích thích chiều vào dây quấn phần cảm ta có dạng máy phát kích thừ trực tiếp, máy phát điện có máy phát kích từ đầu trục HÌNH H6.9: Sơ đồ ngun lý máy phát điện đồng (loại kích từ trực tiếp) Sơ đồ nguyên lý loại trình bày hình H6.9 H6.10 Trong hình H6.11 trình bày cấu tạo nửa chỉnh lưu câu dùng chỉnh lưu dòng xoay chiều pha từ phần ứng máy phát điện đầu trục thành nguồn chiều để cấp vào phần cảm máy phát HÌNH H6.10: Sơ đồ ngun lý máy phát điện đồng (loại không chổi than, dùng máy phát đầu trục.) HÌNH H6.11: Hình dạng nửa cầu chỉnh lưu dùng chỉnh lưu máy phát điện đồng Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 193 6.2.NGUYÊN TẮC HOAT ̣ ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐỜNG BƠ ̣: Xét mơ hình ngun lý đơn giản máy phát điện đồng gồm: q q 120 B o Phần cảm (rotor) cực từ lồi 2p = Phần ứng (stator) bố trí ba dây quấn, lệch vị trí khơng gian đơi 1200 Gọi tốc độ động sơ cấp dùng quay phần cảm n1 Vận tốc góc động sơ n1 Vì từ thơng tạo dây cấp quấn kích thích khơng biến thiên theo thời gian, nên vector cảm ứng từ tạo phần cảm máy phát có biên độ khơng thay đổi Do dùng động sơ cấp quay phần cảm tròn với tốc độ n1 , từ trường tạo phần cảm chuyển động tròn cho ta hình ảnh từ trường quay trịn 120o HÌNH H6.12: Giả sử lúc ta xét từ thông xuyên qua dây quấn AX Gọi góc hợp phương trục dây AX với vector cảm ứng từ tạo phần cảm, ta có kết sau: AX B.A cos (6.1) Trong A tiết diện dây AX B cảm ứng tử tạo phần cảm, thay tích số B.A m 1t ta có: AX m cos t (6.2) Khi chọn trục qua dây AX làm chuẩn, từ thông tạo từ trường phần cảm với dây BY CZ viết sau: BY m cos t 120o (6.3) CZ m cos t 240o (6.4) Tóm lại động sơ cấp quay trịn phần cảm, từ trường kích thích tạo từ thông biến thiên theo thời gian qua dây AX, BY, CZ Nói cách khác từ trường phần cảm quét qua dây quấn hình thành sức điện động cảm ứng mội dây Áp dụng cơng thức Faraday ta có kết sau: eAX Hay: Tương tự: Npha K dq d Npha K dq AX dt eAX Npha K dq m sin eBY Npha Kdq m sin eCZ Npha Kdq m sin d t m cos dt t (6.5) t 120o (6.6) t 240o (6.7) Từ quan hệ (6.5) đến (6.7) cho thấy sức điện động sinh pha dây quấn hợp thành nguồn áp pha cân Với chiều quay động sơ cấp hình vẽ H6.12 từ trường phần cảm quét qua dây AX, BY, CZ cho ta nguồn áp pha thứ tự thuận Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 194 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG QUAN HỆ GIỮA TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SƠ CẤP VÀ TẦN SỐ NGUỒN ĐIỆN PHÁT RA: Từ mơ hình trình bày hình H6.12 với số cực 2p = cực, ta có nhận xét sau: Giá trị vận tốc góc n1 tạo động sơ cấp Tuy nhiên quan hệ (6.5) đến (6.7) vai trị trở thành tần số góc nguồn áp sinh dây quấn stator máy phát Tại lúc ta có : f (6.8) Trong f tần số nguồn áp pha sinh dây quấn stator máy phát So sánh quan hệ (6.8) với quan hệ n1 suy f n1 (6.9) Đơn vị đo đại lượng quan hệ (6.9) : [f] = [Hz] ; [n1] = [vòng/s] Từ quan hệ (6.9) ta rút nhận xét sau: Với phần cảm có 2p = cực, quay từ thơng phần cảm quét qua dây quấn stator vịng , sức điện động hình thành dây thực chu kỳ Với phần cảm có số cực 2p > cực, quay từ thông phần cảm quét qua dây quấn stator vịng, có p cặp cực từ qt qua dây nên có p chu trình nguồn điện sin thực dây Một cách tổng quát ta có quan hệ sau: f p.n1 (6.10) Trong [f] = [ Hz] ; [n1]=[vịng/giây] Khi tốc độ tính theo [vịng / phút ], quan hệ (6.10) viết lại sau : f p.n1 (6.11) 60 THÍ DỤ 6.1: Máy phát điện đồng pha có 2p = cực muốn phát nguồn áp có tần số 50 Hz động sơ cấp cần có tốc độ quay là: n1 60.f p 60 50 1500 vòng / phút Trường hợp muốn máy phát nguồn áp có tần số 60 Hz động sơ cấp cần tăng tốc đến giá trị sau: n1 60.f p 60 60 1800 vòng / phút SỨC ĐỘNG ĐỘNG HIỆU DỤNG PHA CỦA MỖI BỘ DÂY QUẤN TRÊN STATOR: Từ quan hệ (6.50 đến (6.7) biên độ sức điện động pha dây quấn là: Epha max Npha.K dq m f.Npha.K dq m (6.12) Suy sức điện động hiệu dụng pha mỗiu pha dây quấn stator máy phát điện đồng : Epha Ephamax 4,44.f.Npha.K dq m (6.13) Trong Kdq hệ số dây quấn pha dây quấn Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 196 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6.3.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ : Khi đấu tải vào dây quấn phần ứng máy phát, mạch kín cho dịng qua tải Dịng qua tải có tính chất dịng cảm ứng sinh sức điện động cảm ứng từ pha dây quấn stator máy phát Theo Lenz dịng cảm ứng có khuynh hướng tạo hệ đối kháng lại nguyên nhân ban đầu sinh Do dịng qua phần ứng hình thành từ trường tương tác lên từ trường phần cảm Sự tương tác hai thành phần từ trường gọi phản ứng phần ứng Tùy thuộc vào tính chất tải (hệ số cơng suất tải) ta có trường hợp sau xét phản ứng phần ứng 6.3.1.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG VỚI TẢI THUẦN TRỞ : + Epha - I max Giả sử dây quấn phần ứng đấu Y, tải pha cân bằng; bỏ qua nội trở dây quấn phần ứng Chúng ta khảo sát phản ứng phần ứng sinh trường hợp mạch điện tương đương pha phần ứng phối hợp với giản đồ vẽctor phase sau (hình H6.13) R max q Vẽ vector đặc trưng cho từ trường kích thich tạo phần cảm ( m) Ikt + Vkt - ö Epha I HÌNH H6.13: Phản ứng phần ứng với tải trở q Vector đặc trưng cho sức điện động pha Epha , chậm pha 90o so với từ thông ( m) q Vì tải trở dịng phần ứng trùng pha với sức điện động Dịng điện hình thành từ thơng ứng ( ư) trùng pha với q Vậy từ thơng phần cảm phần ứng có phương vng góc với Kết tương tác làm từ thơng phần cảm có thay đổi ảnh hưởng đến giá trị sức điện động sinh pha Vì phương từ thơng vng góc với nhau, ta nói phản ứng phần ứng dạng khử từ ngang trục 6.3.2.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG VỚI TẢI THUẦN CẢM : + Epha - I Tương tự phần khảo sát trên, tải cảm mạch tương đương trình bày hình H6.14 L q Vẽ vector từ trường kích thích tạo phần cảm ( m) max max Epha Ikt + q Vẽ vector sức điện động pha chậm pha 90o so với từ thơng (Fm) tải cảm , dịng phần ứng chậm pha 90o so với sức điện động Dịng điện hình thành từ thơng ứng(Fư) trùng pha với dịng ứng Nên từ thơng (Fư) chậm pha sức điện động góc 900 Vậy từ thơng phần cảm phần ứng ngược hướng với q Vì Vkt - I HÌNH H6.14: Phản ứng phần ứng với tải cảm Tóm lại từ thơng phần ứng có khuynh hướng khử từ thơng phần cảm Vì hướng từ thơng ngược nhau, ta nói phản ứng phần ứng dạng khử từ dọc trục Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 196 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6.3.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ : Khi đấu tải vào dây quấn phần ứng máy phát, mạch kín cho dịng qua tải Dịng qua tải có tính chất dịng cảm ứng sinh sức điện động cảm ứng từ pha dây quấn stator máy phát Theo Lenz dịng cảm ứng có khuynh hướng tạo hệ đối kháng lại nguyên nhân ban đầu sinh Do dịng qua phần ứng hình thành từ trường tương tác lên từ trường phần cảm Sự tương tác hai thành phần từ trường gọi phản ứng phần ứng Tùy thuộc vào tính chất tải (hệ số cơng suất tải) ta có trường hợp sau xét phản ứng phần ứng 6.3.1.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG VỚI TẢI THUẦN TRỞ : + Epha - I max Giả sử dây quấn phần ứng đấu Y, tải pha cân bằng; bỏ qua nội trở dây quấn phần ứng Chúng ta khảo sát phản ứng phần ứng sinh trường hợp mạch điện tương đương pha phần ứng phối hợp với giản đồ vẽctor phase sau (hình H6.13) R max q Vẽ vector đặc trưng cho từ trường kích thich tạo phần cảm ( m) Ikt + Vkt - Epha I HÌNH H6.13: Phản ứng phần ứng với tải trở q Vector đặc trưng cho sức điện động pha Epha , chậm pha 90o so với từ thơng ( m) q Vì tải trở dòng phần ứng trùng pha với sức điện động Dịng điện hình thành từ thơng ứng ( ư) trùng pha với q Vậy từ thơng phần cảm phần ứng có phương vng góc với Kết tương tác làm từ thơng phần cảm có thay đổi ảnh hưởng đến giá trị sức điện động sinh pha Vì phương từ thơng vng góc với nhau, ta nói phản ứng phần ứng dạng khử từ ngang trục 6.3.2.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG VỚI TẢI THUẦN CẢM : + Epha - I Tương tự phần khảo sát trên, tải cảm mạch tương đương trình bày hình H6.14 L q Vẽ vector từ trường kích thích tạo phần cảm ( m) max max Epha Ikt + q Vẽ vector sức điện động pha chậm pha 90o so với từ thơng (Fm) tải cảm , dịng phần ứng chậm pha 90o so với sức điện động Dòng điện hình thành từ thơng ứng(Fư) trùng pha với dịng ứng Nên từ thông (Fư) chậm pha sức điện động góc 900 Vậy từ thơng phần cảm phần ứng ngược hướng với q Vì Vkt - I ö HÌNH H6.14: Phản ứng phần ứng với tải cảm Tóm lại từ thơng phần ứng có khuynh hướng khử từ thơng phần cảm Vì hướng từ thơng ngược nhau, ta nói phản ứng phần ứng dạng khử từ dọc trục Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 199 6.4.2 ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP KHI TẢI CĨ TÍNH DUNG: Tương tự với tải có tính dungf giản đồ vector vẽ từ mạch tương đương pha trình bày hình H6.18 Ipha R Vpha ph a I p Zt V ph Vpha Epha os I pha XS c a Ipha in Epha j.X S s V pha Rpha HÌNH H6.18: Giản đồ vector dùng xác định độ thay đổi điện áp với tải có tính dung Từ giản đồ vector hình H6.18, chọn dịng Ipha làm chuẩn ta suy quan hệ sau: Epha Vpha cos Rpha Ipha Vpha sin XS Ipha (6.23) Hay: Epha Vpha cos Rpha Ipha j Vpha sin XS Ipha (6.24) THÍ DỤ 6.3: Cho máy phát đồng pha: 30 kVA ; 220 V , dây quấn stator đấu Y Biết tổng trở đồng pha máy phát là: ZS Rpha j.X S 0,4 j.1,2 pha a./ Tính độ thay đổi điện áp máy phát đầy tải với điện áp cấp đến tải định mức Biết HSCS tải 0,8 trễ b./ Tính lại câu a, HSCS tải 0,8 sớm CHÚ Ý: Với máy phát điện đồng thông số định mức gồm: Công suất biểu kiến định mức Sdm : công suất biểu kiến tiêu thụ tải qui định nhà sản xuất Điện áp định mức Vdm : áp dây cấp đến tải từ máy phát Điện áp trì khơng đổi cấp đến tải Do tải thay đổi muốn trì giá trị tải ta cần phải điều chỉnh thay đổi sức điện động pha máy phát cách điều chỉnh thay đổi dịng kích thích Dịng điện định mức Idm : dòng dây từ máy phát cấp đến tải tải tiêu thụ công suất biểu kiến định mức áp cấp đến tải định mức Các quan hệ thông số định mức máy phát trình bày sau: Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 200 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG Ipha Idây Trong hình H6.17 trình bày mạch phần ứng máy phát cấp nguồn đến tải Theo qui định vận hành thực tế, ta đảm bảo thơng số sau: Vdây Vđm (6.25) Suy ra: Vpha Vdây Vñm 3 (6.26) Khi tải pha cân đấu Y, ta có: Idây HÌNH H6.17: Ipha (6.27) Khi máy phát đầy tải (hay phát tải định mức) ta có : Idây Iđm (6.28) Cơng suất biểu kiến định mức máy phát xác định theo quan hệ sau: Sñm 3.Vñm.Iñm (6.29) GIẢI a./ Độ thay đổi điện áp tải định mức HSCS tải 0,8 trễ Dịng điện định mức cấp đến tải : Iđm Sđm 30000 3.Vñm 3.220 78,73 A Áp pha định mức cấp đến tải : Vpha ñm Vñm 220 3 127 V Các liệu cho thí dụ: Rpha 0,4 ; XS 1,2 ; cos 0,8 ; sin 0,6 Vì tải có tính cảm, áp dụng quan hệ (6.21) suy sức điện động pha là: Epha Epha 127 0,8 0,4 78,73 127 0,6 1,2 78,73 216,43 V Phần trăm độ thay đổi điện áp là: V% V% Epha Vpha Vpha 100 216, 43 127 127 100 70,42 % Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 201 b./ Độ thay đổi điện áp tải định mức HSCS tải 0,8 sớm Vì tải có tính dung, áp dụng quan hệ (6.23) suy sức điện động pha là: Epha Epha 127 0,8 0,4 78,73 127 0,6 1,2 78,73 134,34 V Phần trăm độ thay đổi điện áp là: Epha V% V% Vpha 100 Vpha 134,34 127 127 100 5,78 % THÍ DỤ 6.4: Với máy phát điện có số liệu định mức cho thí dụ 6.3; tính lại phần trăm độ thay đổi điện áp máy phát đầy tải điện áp định mức hệ số công suất tải 0,6 sớm GIẢI Rpha Khi máy phát đầy tải áp định mức, số liệu dùng phép tính bao gồm: 0,4 ; XS ; cos 1,2 0,6 ; sin 0,8 ; Iđm 78,73 A ; Vpha đm 127 V Vì tải có tính dung, áp dụng quan hệ (6.23) suy sức điện động pha là: Epha Epha 127 0,6 0,4 78,73 127 0,8 1,2 78,73 107,93 V Phần trăm độ thay đổi điện áp là: Epha V% Vpha Vpha V% 100 107,93 127 127 100 15,02 % Giá trị V% cho thấy sức điện động pha có giá trị thấp điện áp pha tải Giá trị phản ảnh tính chất trợ từ phản ứng phần ứng tải có tính dung THÍ DỤ 6.5: Với máy phát điện có số liệu định mức cho thí dụ 6.3; tính phần trăm độ thay đổi điện áp máy phát có hệ số tải Kt = 0,8 áp định mức hệ số công suất tải 0,7 trễ CHÚ Ý: Hệ số tải dùng máy phát điện đồng pha có định nghĩa tương tự trường hợp máy biến áp Ta có : Kt Stải Sđm 3.Vđm.Idây 3.Vđm.Iđm Idây Iđm (6.30) Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 202 GIẢI BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG Khi máy phát hệ số tải Kt = 0,8 với áp định mức, dòng pha qua tải là: Ipha Idây K t Sđm 0,8 30000 3.Vđm 62,984 A 220 Các số liệu cần dùng để tính tốn gồm: Rpha 0,4 ; XS ; cos 1,2 0,7 ; sin 0,714 ; Iñm 62,984 A ; Vpha ñm 127 V Vì tải có tính cảm, áp dụng quan hệ (6.21) suy sức điện động pha là: Epha Epha 127 0,7 0,4 62,984 127 0,714 1,2 62,984 201,64 V Phần trăm độ thay đổi điện áp là: V% V% Epha Vpha Vpha 100 201,64 127 127 100 58,77 % 6.5.CÁC ĐẶC TUYÊ ́N CU A ̉ MÁY PHA ́T ĐIỆN ĐỒNG BỘ : Máy phát điện đồng có ba đặc tuyến làm việc chính: Đặc tuyến khơng tải Đặc tuyến ngồi hay cịn gọi đặc tuyến tải Đặc tuyến điều chỉnh 6.5.1.ĐẶC TUYẾN KHÔNG TẢI: Đặc tuyến không tải máy phát điện đồng đồ thị hay đường biểu diễn mô tả quan hệ sức điện động pha phần ứng với dịng điện kích thích cấp vào phần cảm Đặc tuyến khơng tải ghi nhận qua thí nghiệm : Không đấu tải vào dây quấn phần ứng Điều chỉnh tốc độ động sơ cấp có giá trị định trước để ổn định tần số nguồn điện phát trì tốc độ số suốt q trình thí nghiệm Vì sức điện động pha tỉ lệ thuận với từ cảm B dòng kích thích tỉ lệ thuận với sức từ HÌNH H6.18: Thí nghiệm khơng tải động kích thích tạo dây quấn phần cảm Như dịng kích thích tỉ lệ với cường độ từ trường H vật liệu sắt từ tạo nên máy phát Tóm lại đặc tuyến khơng tải máy phát có dạng đường cong từ hóa vật liệu sắt từ tạo thành máy phát Hình dạng đặc tuyến khơng tải trình bày hình H.6.19 Trên đặc tuyến lúc Ikt = ta có giá trị sức điện động pha Giá trị hình thành từ trường dư tồn phần cảm Sức điện động pha tạo từ trường dư gọi Epha dư Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 203 Trong hình H6.19 trình bày đặc tuyến không tải thay đổi tốc độ động sơ cấp (tức thay đổi tần số nguồn điện phát ra) n11 Epha n12 n13 Tương ứng với giá trị định trước dịng kích thích tăng tốc độ sức điện động pha gia tăng ngược lại ( n11 > n12 > n13 ) Giá trị sức điện động pha dư thường phạm vi vài volt đến khoảng 10V tùy thuộc vào cấp công suất máy phát Epha1 Epha2 6.5.2.ĐẶC TUYẾN TẢI (ĐẶC TUYẾN NGỒI): Đặc tuyến tải hay đặc tuyến ngồi máy phát điện đồng đồ thị hay đường biểu diễn mô tả quan hệ áp pha Vpha tải theo dòng điện pha Ipha qua tải Ikt Epha dỉ Ikt Đặc tuyến khơng tải ghi nhận qua thí nghiệm : HÌNH H6.19: Đặc tuyến khơng tải Điều chỉnh tốc độ động sơ cấp có giá trị định trước để ổn định tần số nguồn điện phát trì tốc độ số suốt q trình thí nghiệm Điều chỉnh dịng kích thích để có áp khơng tải định mức trước đấu tải vào phần ứng Duy trì giá trị dịng kích thích khơng đổi suốt q trình thí nghiệm Đấu tải vào phần ứng máy phát; điều chỉnh thay đổi tổng trở tải trì hệ số cơng suất khơng thay đổi Trong hình H6.20 trình bày đặc tuyến Vpha tải với dạng tải: trở, tính cảm với cos 0,7 sớm HSCS 0,7 trễ , tính dung với HSCS 07 sớm V1 Ø Khi chưa cấp tải vào dây quấn phần ứng máy phát, dịng kích thích chỉnh để đạt sức điện động pha áp pha định mức máy phát 0,7 treã Ø Tương ứng với loại tải, dòng tải tăng độ lớn độ thay đổi điện áp gia tăng V2 cos cos Epha = Vphadm Ø Với giá trị dòng tải, tải có tính cảm tạo độ thay đổi điện áp lớn so với trường hợp tải trở Tại lúc áp pha Vpha Epha hay Vpha Vpha dm Ipha1 Ipha2 Ipha HÌNH H6.20: Đặc tuyến tải hay đặc tuyến Điều cho thấy tác dụng khử từ thơng kích thích từ thơng ứng theo phản ứng phần ứng Ø Với giá trị dòng tải, tải có tính dung tạo thay đổi điện áp cho Vpha hay Vpha Vpha dm Điều dẫn đến kết V Epha , kết tìm thấy thí dụ 6.3 đến 6.5 Tính chất cho thấy tác dụng trợ từ thơng kích thích từ thơng ứng theo phản ứng phần ứng Ø Tóm lại vận hành máy phát trì tần số khơng đổi khơng điều chỉnh thay đổi dịng kích thích; áp tải thay đổi dòng tải thay đổi Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 204 6.5.3.ĐẶC TUYẾN ĐIỀU CHỈNH: cos Ikt 0,7 trễ cos Tăng Ikt Ikto Giảm Ikt Ikto cos Ipha1 0,7 sớm Ipha2 Ipha HÌNH H6.21: Đặc tuyến điều chỉnh Với phân tích đặc tuyến tải trên, muốn điện áp cấp đến tải luôn trì giá trị định mức tải thay đổi độ lớn tính chất ta cần điều chỉnh thay đổi dịng kích thích để giữ áp cấp đến tải giá trị định mức Biện pháp gọi điều chỉnh kích thích Đặc tuyến điều chỉnh máy phát điện đồng đồ thị hay đường biểu diễn mô tả quan hệ dịng pha Ipha qua tải theo dịng điện kích Ikt cấp vào phần cảm để áp pha tải giá trị định mức Trong hình H6.21 trình bày đặc tuyến điều chỉnh với dạng tải: trở, tính cảm với HSCS 0,7 trễ , tính dung với HSCS 07 sớm Ø Khi chưa cấp tải vào dây quấn phần ứng máy phát, dịng kích thích chỉnh để đạt sức điện động pha áp pha định mức máy phát Giá trị dịng kích thích nqày Ikto Ø Tương ứng với tải trở hay tính cảm, dịng tải tăng để trì áp pha ln định mức độ lớn dịng kích thích điều chỉnh tăng Ø Với giá trị dịng tải, tải có tính cảm cần tăng dịng kích thích nhiều so với trường hợp tải trở Ø Ngược lại với tải có tính dung cần giảm dịng kích thích dịng tải gia tăng Ø Đặc tính điều chỉnh cho ta liệu cần thiết để điều chỉnh thay đổi dịng kích thích tải thay đổi Đặc tính sở để thực tự động điều chỉnh kích thích máy phát linh kiện bán dẫn (mạch AVR: Automatic Voltage Regulator) 6.6 QUÁ TRÌNH TỰ KÍCH MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ : Trong trình vận hành thực tế máy phát điện đồng bộ: nguồn áp chiều cấp vào phần cảm không sử dụng từ nguồn áp chiều bên ngịai Phương pháp kích thích độc lập (dùng nguồn DC cấp vào phần cảm) thực trình chế tạo, vận hành thử trình sản xuất, trường hợp thử nghiệm lấy thơng số đặc tính máy phát, hay cần vận hành thử máy phát lần sau trình sửa chửa… Khi bắt đầu vận hành máy phát điện, cần thực giai đọan tự kích cho máy phát Q trình tự kích q trình sử dụng sức điện động dư E dư sinh từ trường dư phần cảm để cung cấp trở lại lượng ban đầu cho phần cảm , làm tăng dần điện áp phát phần ứng Mạch điện đơn giản mơ tả q trình tự kích cho máy phát điện trình bày hình H6.22 Khi dùng mơ hình máy phát điện dùng máy phát kích từ đầu trục (trường hợp máy phát kích từ trực tiếp khảo sát tương tự), sức điện động pha phần ứng máy phát cấp vào dây quấn phần cảm thông qua mạch chỉnh lưu dùng biến đổi dòng điện điện xoay chiều thành chiều Dịng điện kích thích điều chỉnh biến trở VR Theo lý thuyết , sức điện động pha phần ứng máy phát ( Epha ) dịng kích thích ( Ikt ) quan hệ với thông qua đặc tuyến không tải Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 205 HÌNH H6.22: Sơ đồ nguyên lý thực q trình tự kích máy phát điện đồng Giả sử hình thành Epha, giá trị Epha sau chỉnh lưu thành điện áp chiều Vkt cấp vào phần cảm hình thành dịng kích thích Ikt qua phần cảm Phương trình cân áp mạch phần cảm : VDC (Rkt VR).Ikt (6.31) Trong Rkt : điện trở dây quấn phần cảm; VR : biến trở điều chỉnh dịng kích thích Nếu bỏ qua ảnh hưởng điện trở nội dây quấn phần ứng điện kháng đồng dọc trục, sức điện động hiệu dụng pha ngõ vào mạch chỉnh lưu áp chiều ngõ mạch chỉnh lưu quan hệ thông qua hệ số chỉnh lưu KCL Ta có quan hệ : VDC K CL Epha (6.32) Từ quan hệ (6.31) (6.32) suy đặc tuyến volt ampere mạch kích thích: Epha Rkt VR K CL Ikt (6.33) Như vậy, sức điện động pha Epha sinh lúc không tải thỏa quan hệ (6.33) đồng thời Epha quan hệ với dòng kích thích Ikt theo đặc tuyến khơng tải Tóm lại điểm làm việc máy phát xác định giao điểm hai đặc tuyến , xem hình H6.23 DIỄN TIẾN CỦA Q TRÌNH TỰ KÍCH Khi động sơ cấp quay đạt tốc độ ổn định có giá trị định mức, đóng kín mạch kích thích theo sơ đồ ngun lý hình H6.22 Sức điện động dư xuất dây quấn phần ứng, trình bắt đầu bắt đầu khảo sát vị trí hình H6.24.Với giá trị đủ hình thành dịng điện kích thích qua phần cảm có giá trị Ikt1 (điểm hình H6.24) Khi mạch kích thích có dịng qua đạt giá trị Ikt1 , theo đặc tuyến không tải sức điện động pha phải có giá trị Epha1 (điểm hình H6.24) Bây giá trị Epha > Edư Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 206 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG Quá trình tiếp diễn tương tự điểm Ta xem q trình tự kích có dạng trình hồi tiếp dương, nhiên hai đặc tuyến cắt nhau, vị trí hệ thống kích thích ổn định hình thành sức điện động pha khơng tải tương ứng với dịng kích thích khơng tải máy phát Epha Epha không tải Qua q trình tự kích rút nhận xét sau : Sức điện động pha không tải phụ thuộc giá trị dịng kích thích khơng tải, gián tiếp phụ thuộc điện trở VR mắc nối tiếp dây quấn phần cảm Khi thay đổi VR, thay đổi giá trị sức điện động pha phát lúc khơng tải Epha2 Epha1 Epha dư Ikt Ikt1 Ikt2 Ikt không tải HÌNH H6.23: Các đặc tuyến trình bày q trình tự kích Mặc khác, điều chỉnh thay đổi điện áp Vdc lấy sau mạch chỉnh lưu thay đổi dịng kích thích sức điện động Epha không tải tăng Epha Khi điện trở VR lớn làm độ dốc đặc tuyến Rkt VR K CL Ikt , đưa đến tình trạng sau: Hai đặc tuyến không cắt (khi giá trị Edư bé) hay hai đặc tuyến cắt vị trí cho giá trị sức điện động pha thấp Giá trị VR lớn làm cho hai đặc tuyến tiếp xúc gọi điện trở tới hạn điện trở VR mạch kích thích 6.7 MỘT SỐ CAC ́ BÔ ̣ PHÂ N ̣ CHÍNH TRONG TÔ ̉ MÁY PHA ́T ĐIỆN ĐỒNG BỘ : HÌNH H6.24: Tổ máy phát dùng động Diesel làm động sơ cấp Nguyên lý điều chỉnh thay đổi VR VDC cấp vào phần cảm xem nguyên lý để tạo thành hệ thống tự động điều chỉnh thay đổi kích thích cho máy phát điện vận hành mang tải Trong hình H6.24 trình bày kết cấu tổ máy phát điện dùng động sơ cấp động Diesel Trong hình H6.25 trình bày mạch điện tử dùng điều chỉnh lượng nhiên liệu để ổn định tốc độ trì tần số máy phát không thay đổi mang tải Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG GOVERNOR (mạch điện tử điều khiển cấp nhiên liệu) 207 ACTUATOR (bộ điều tiết nhiên liệu điện) MAGNETIC PICKUP (cảm biến tốc độ dạng từ tính) HÌNH H6.25: Mạch điện tử cấu chấp hành dùng điều tiết nhiên liệu để ổn định tốc độ động sơ cấp trì tần số nguồn áp phát không thay đổi Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 208 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG HÌNH H6.26: Mạch AVR tự động điều chỉnh kích thích Trong hình H6.26 trình bày mạch điện tử dùng điều chỉnh dịng kích thích để ổn định điện áp máy phát phần ứng tải thay đổi Mạch AVR có hai chức năng: vừa thực q trình tự kích thành lập điện áp ban đầu lúc vận hành máy phát tự động điều chỉnh dòng kích thích 6.8 HIÊU ̣ SUÂT ́ VA ̀ PHÂN BÔ ́ NĂNG LƯỢNG : Khi vận hành máy phát, ta có thành phần cơng suất tác dụng sau: P1 : công suất động sơ cấp dùng quay máy phát điện Pmq: tổn hao ma sát khí hệ thống ổ bi, quạt gió Với máy phát điện có tần số khơng đổi, tốc độ quay n1 không đổi Như thành phần tổn hao khơng đổi , tùy thuộc vào tốc độ quay n1 hệ thống Pthép : tổn hao lỏi thép dịng xốy từ trễ PJ : tổn hao đồng dây quấn phần ứng kích thích tác dụng Joule PJ 3.Rpha.Ipha Rkt I2kt (6.34) P2 : công suất tác dụng cung cấp đến phụ tải Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 209 Hiệu suất máy phát xác định theo quan hệ sau: P2 P1 P2 P2 (6.35) Tổn hao Trong đó: Tổn hao = Pmq Pthép PJ (6.36) THÍ DỤ 6.6: Cho máy phát điện đồng pha S = 500 KVA, 2300 V (àp dây); dây quấn stator đấu Y; Chúng ta tiến hành phép thử máy phát ghi nhận kết sau: THỬ KHÔNG TẢI: Dịng kích thích Ikt = 25 A , sức điện động dây phần ứng Ed = 1408V THỬ NGẮN MẠCH: Dịng kích thích Ikt = 25A ; dịng ngắn mạch qua dây quấn In = 126A ĐO ĐIỆN TRỞ MỘT CHIỀU CỦA DÂY QUẤN STATOR: Cấp nguồn áp chiều 8V vào đầu dây đấu Y stator, dòng chiều ghi nhận 10A Biết điện trở xoay chiều 1,25 lần điện trở chiều Xác định: a./ Sức điện động pha dây quấn phần ứng máy phát tải định mức, cho hệ số công suất tải cos = 0,866 trễ b./ Suy độ thay đổi điện áp máy phát đầy tải, GIẢI: a/ Sức điện động pha dây quấn phần ứng máy phát điện: q Từ thí nghiệm khơng tải suy sức điện động pha dịng kích thích Ikt = 25A là: Epha Ed 1408 3 812,91 V q Trong thí nghiệm ngắn mạch trì địng điện kích thích cấp vào phần cảm 15A, nên sức điện động Epha giá trị sức điện động pha lúc không tải Dựa vào thí nghiệm ngắn mạch suy tổng trở đồng pha ZS q Epha 812,91 216 In 3,7635 Từ phép đo điện trở chiều, suy điện trở pha dây quấn theo cquan hệ RphaDC VDC 2.IDC 2.10 0,4 Giá trị điện trở pha vận hành nguồn áp xoay chiều: RphaAC q 1,25.RphaDC 1,25 0,4 0,5 Thành phần điện kháng đồng Xs pha : XS Z2S R2phaAC 3,76352 0,52 3,73 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 210 q Khi máy phát điện mang tải định mức , ta có: Ø Áp pha định mức cấp đến tải : Vpha đm Vdây đm 2300 1327,9 V Ø Hệ số công suất tải cos = 0,866 trễ ; suy sin = 0,5 Ø Dòng định mức cấp đến pha tải : Ipha ñm Sñm 500000 3.Udaây 2300 125,51 A Ø Sức điện động pha dây máy phát mang tải định mức tải có hệ số cơng suất cos = 0,866 trễ Epha Epha 1327,9 0,866 0,5 125,51 1327,9 0,5 3,73 125,51 1659 V b/ Xác định độ thay đổi điện áp máy phát đầy tải: Từ gía trị sức điện động pha tìm câu a, suy phần trăm thay đổi điện áp mang tải theo quan hệ sau: U% Epha Vpha dm 100 Vpha dm 1659 1327,9 1327,9 100 24,94% THÍ DỤ 6.7: Cho máy phát điện đồng pha : 1600 kVA, 11000 V ; 60 Hz ; dây quấn stator đấu Y có đặc tuyến khơng tải ghi nhận bảng số liệu sau: Edây [kV] Ikt [A] 6,5 100 9,0 150 11,0 205 12,2 250 13,4 300 14,0 350 14,5 400 Khi máy bị ngắn mạch phát dòng định mức, dịng kích từ 186 A Giả sử điện trở dây quấn phần ứng không đáng kể (Rpha = Ω), tìm phần trăm thay đổi điện áp máy phát tải định mức cho tải có HSCS = 0,8 trễ GIẢI: Từ bảng số liệu đặc tuyến không tải cho đầu đề, ta vẽ đặc tuyến không tải mô tả quan hệ sức điện động dây không tải Edây theo dịng kích thích, xem hình H6.27 Từ đồ thị đặc tuyến không tải, Ikt = 186 A ta có sức điện động Edây = 10380 V Suy sức điện động pha Ikt = 186 A là: Epha Eday 10380 3 5992,895 5992,9 V Dịng điện định mức máy phát: Ipha đm Sđm 3.Vdây 1600 1000 11000 83,978 83,98 A Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 211 HÌNH H6.27: Đặc tuyến khơng tải máy phát Theo giả thiết máy bị ngắn mạch phát dịng định mức, dịng kích từ 186 A, sức điện động pha Epha = 5992,9 V Nếu điện trở dây quấn phần ứng không đáng kể (Rpha = Ω) ta suy điện kháng đồng pha theo quan hệ sau: Xs Epha 5992,9 83,98 Idm pha 71,361 Điện áp pha định mức là: Vpha dm Vday dm 11000 6350,8529 6350,85 V Khi máy phát tải định mức với tải có HSCS = 0,8 trễ, sức điện động pha lúc mang tải là: Epha 6350,85 0,8 6350,85 0,6 71,361 83,98 11041,74 V Phần trăm thay đổi điện áp: U% Epha Vpha dm Vpha dm 100 11041,74 6350,85 6350,85 100 73,86% Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 212 THÍ DỤ 6.8: Cho máy phát đồng pha : 25 kVA ; 220 V ; 50 Hz, tổng trở đồng pha là: Z s = 0,1 + 0,6 j [ /pha] Zp Tải pha cân đấu Y, tổng trở pha Zp tải Zp 1,5 1,25j [ ] Zp a./ Nếu áp dây tải định mức tính sức điện động pha hiệu dụng máy phát 5000 b./ Nếu đấu tụ C F song song với tải áp dây tải định mức tính phần trăm thay đổi điện áp máy phát HÌNH H6.28 GIẢI: a./ Sức điện động pha mang tải với áp tải định mức: ZS Mạch tương đương pha mang tải trình bày hình H6.29 Áp dụng cầu phân áp ta có quan hệ sau đây: 0,1 0,6j + + Ipha Epha Zp 1,5 Vpha 1,25j - - ZS Epha HÌNH H6.29 Zp Vpha dm Zp Epha 0,1 0,6j 1,5 1,25j 1,5 1,25j Epha 1,6 1,5 1,85j 1,25j Vpha dm V pha dm Suy sức điện động pha hiệu dụng là: 1,6 1,5 Epha Epha Epha 1,25267 1,85j 1,25j 220 Vpha dm 2, 4469 1,95256 Vpha dm 159,11 159 V b./ Phần trăm thay đổi điện áp đấu song song tụ C với tải: jX C 2j Zp 1,5 1,25j Dung kháng tụ C: XC f.C 106 50 106 105 5000 HÌNH H6.30 Mạch tương đương pha tải trình bày hình H6.30, tổng trở phức tương đương tải : Z td Z td jX C Zp Zp 2j 1,5 jX C 1,5 1,25j 100 38 1,9672 1,25j 2,5j 2,5 3j 1,5 1,25j 3,905 1,95256 50o19 39081 0,3607j Áp dụng cầu phân áp suy sức điện động pha mang tải áp định mức Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG ZS Epha Z td 0,1 0,6j Vpha dm Z td 1,9672 2,0672 0,2393j 10038 Epha 213 0,3607j 220 10 38 220 Suy ra: Epha 2,0672 Epha 0,2393j 220 10 38 2,081 220 132,16 V Phần trăm thay đổi điện áp: U% Epha Vpha dm Vpha dm 220 132,16 100 220 100 4,05% BÀI TẬP CHƯƠNG BÀI TẬP 6.1 Cho máy phát đồng pha : 100 kVA, 1100 V, 50 Hz đấu Y thử nghiệm có kết sau: THỬ KHÔNG TẢI : lkt THỬ NGẮN MẠCH : lkt 12,5 A ; Edaây 12,5 A ; In 420 V Idm ĐIỆN TRỞ XOAY CHIỀU ĐO GIỮA ĐẦU RA : 0,9 ; a./ Tổng trở đồng pha b./ Tính phần trăm độ thay đổi điện áp máy phát công suất định mức cho tải có hệ số cơng suất : 0,8 trễ ; 0,8 sớm BÀI TẬP 6.2 Khi dịng kích từ 10 A qua dây quấn kích thích máy phát đồng pha, dòng ngắn mạch qua dây quấn phần ứng 150 A Với dịng kích từ tạo sức điện động dây 720 V lúc vận hành máy phát không tải Biết điện trở dây quấn stator không đáng kể Xác định độ thay đổi điện áp máy phát áp định mức dòng qua tải 60 A BÀI TẬP 6.3 1,2 Cho động không đồng pha: 100 kVA; 230 V ; đấu Y có điện kháng đồng / pha điện trở dây quấn phần ứng 0,5 / pha a./ Tính phần trăm thay đổi điện áp máy phát cơng suất định mức cho tải có HSCS = 0,8 trễ b./ Tính lại V% máy phát cấp áp định mức có hệ số tải Kt = 0,8 , tải có HSCS = 0,707 trễ Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 ... – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG ZS Epha Z td 0,1 0,6j Vpha dm Z td 1, 967 2 2, 067 2 0,2393j 10038 Epha 213 0, 360 7j 220... Ipha j.X S Ipha (6. 17) (6. 18) Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 198 6. 4.ĐỘ THAY ĐÔỈ... Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG GOVERNOR (mạch điện tử điều khiển cấp nhiên liệu) 207 ACTUATOR (bộ điều tiết nhiên liệu điện)