Bài giảng Chương 5: Máy điện đồng pha TS Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Phần 1 Máy điện đồng – Tổng quan Dòng AC chạy phần ứng (thường nằm stato), kích thích DC đặt vào dây quấn kích từ (thường nằm rôto) Rôto cực ẩn thường dùng cho máy phát tuabin, cịn kết cấu cực lồi thích hợp cho máy phát thủy điện Cơng suất kích từ (khoảng vài % công suất định mức) thường cung cấp thông qua vành trượt từ máy phát DC, gắn vào trục máy đồng Các máy phát lớn dùng máy kích thích AC kết hợp với chỉnh lưu bán dẫn Phần Tổng quan (tt) Máy phát đồng cung cấp công suất cho tải đóng vai trị nguồn áp có tần số xác định động sơ cấp Dịng điện hệ số cơng suất xác định từ trường kích từ trở kháng máy phát tải Tuy nhiên, máy đồng thường nối vào hệ thống điện gồm có nhiều máy đồng khác Điện áp tần số đầu cực phần ứng hệ thống xác định Khi tải dòng nhiều pha cân bằng, phần ứng tạo từ trường khe hở quay tốc độ đồng xác định tần số hệ thống Phần Tổng quan (tt) Để tạo mômen ổn định đơn hướng, từ trường stato rôto phải quay tốc độ, rơto phải quay tốc độ đồng Do đó, động đồng nối vào nguồn áp tần số không đổi hoạt động tốc độ xác lập số, bất chấp tải Bản thân động đồng khơng có mơmen khởi động cần khởi động chế độ động không đồng đến tốc độ đồng bộ, nhờ dây quấn mở máy Phần Tổng quan (tt) Mômen điện từ (tác động theo chiều kéo từ trường thẳng hàng) máy đồng cho T= π p Φ sr Fr sin (δ r ) (N.m) Ở điều kiện thông thường, điện áp rơi điện trở phần ứng không đáng kể, từ thông tản phần ứng nhỏ so với từ thông khe hở Φsr Điện áp cảm ứng Φsr xem cân với điện áp đầu cực Ut Ut Φ sr = 4,44 fk dq N ph Phần (Wb) Tổng quan (tt) Khi cực phần ứng nối vào lưới vô hạn cân bằng, từ thông khe hở xấp xỉ số, độc lập với tải trục máy Sức từ động rơto Fr dịng kích từ DC xác định khơng đổi điều kiện bình thường Do đó, thay đổi mơmen hồn tồn thực việc thay đổi góc mơmen δr Khi δr = 90º máy đạt đến mômen cực đại hay công suất cực đại (mômen hay công suất đồng bộ), với điện áp đầu cực kích từ không đổi Mômen đồng giới hạn khả tải ngắn hạn động Phần Tổng quan (tt) Chế độ máy phát ứng với vùng mômen T < Nếu nối máy Mômen đồng Công suất mômen ĐB vào hệ thống AC với điện áp tần số khơng đổi, có khả hấp thụ hay cung cấp công suất điện, máy ĐB cung cấp công suất cho lưới rơto Động Góc mơmen Máy phát quay cho sóng sức từ động rơto chạy trước sóng từ thông khe hở Phần Từ trường sức từ động Sóng sức từ động khảo sát trước Từ thơng khe hở máy cực ẩn khảo sát đây, xét thời điểm trục từ trường kích từ sớm pha 90° so với trục pha a Gọi F sóng stđ dây quấn kích từ tạo A sóng stđ phản ứng phần ứng Sóng stđ tổng R Trục từ trường kích từ Φf Φr tổng hai sóng stđ thành phần F A F R Các sóng stđ từ thơng xét hình sin, dùng giản đồ vectơ để biểu diễn Mơmen tính theo sóng từ thơng tổng sức từ động kích từ T= π p Φ r F sin (δ RF ) Phần δRF A Φar Trục pha a Mạch tương đương Khi khảo sát đáp ứng xác lập máy ĐC cực ẩn điều kiện cân bằng, ảnh hưởng từ thông phản ứng phần ứng biểu diễn điện cảm Như phân tích mục trước, từ thông khe hở tổng Φr coi tổng vectơ từ thơng kích từ Φf từ thơng phản ứng phần ứng Φar Nhìn từ phần ứng, từ thông thể sức điện động: sđđ Φf tổng Er coi tổng sđđ kích từ Ef sđđ phản ứng phần ứng Ear Vì Φar Φar Ef Φr pha với dịng phần ứng Ia, Ear trễ pha 90º so với Ia Do đó, Ear r r r E f − jI a xϕ = Er Er Ia Phần Mạch tương đương (tt) xϕ đại diện cho phản ứng phần ứng, thường gọi điện kháng phản ứng phần ứng, hay điện kháng từ hóa Sức điện động khe hở chênh lệch với điện áp đầu cực lượng điện áp rơi điện trở điện kháng tản phần ứng (tính cho pha) Mạch tương đương pha máy ĐB cực ẩn điều kiện cân biểu diễn (xs = xϕ + xl gọi điện kháng đồng bộ) xl thường có giá trị 0,1 – 0,2 pu, xs khoảng pu với máy cỡ vài trăm kVA trở lên Khi kích thước máy giảm giá trị tương đối xs tăng lên xϕ Ef xl Er xs Ut Phần Ef Ut 10