Dong co dien CHƯƠNG 25 ĐỘNG CƠ VÀ MÁY BÙ ĐỒNG BỘ 25 1 ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ So với động cơ điện không đồng bộ, động cơ điện đồng bộ có những ưu nhược điểm sau Ưu điểm Do được kích thích bằng dòng điệ[.]
CHƯƠNG 25 ĐỘNG CƠ VÀ MÁY BÙ ĐỒNG BỘ 25-1 ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ So với động điện không đồng bộ, động điện đồng có ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: Do kích thích dịng điện chiều nên làm việc với cosφ = khơng cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện, kết nâng cao cosφ lưới, giảm tổn hao công suất tổn hao điện áp đường dây Ít chịu ảnh hưởng thay đổi điện áp lưới điện M tỷ lệ với U, động khơng đồng M tỷ lệ với U2 Khi điện áp lưới sụt thấp cố khả giữ tải ổn định động đồng tốt hơn, trường hợp tăng kích thích động điện đồng làm việc an tồn cải thiện điều kiện làm việc lưới điện Hiệu suất động điện đồng thường cao động khơng đồng tổn hao sắt phụ nhỏ khe hở tương đối lớn Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, địi hỏi phải có máy kích thích nguồn chiều để cung cấp dịng kích thích nên giá thành cao Việc mở máy động đồng phức tạp hơn, Việc điều chỉnh tốc độ thực cách thay đổi tần số nguồn cung cấp 25.1.1 Các phương pháp mở máy động điện đồng Mở máy phương pháp khơng đồng Q trình mở máy chia thành hai giai đoạn: Giai đoạn 1: Đóng động vào lưới với dịng kích từ it = 0, dây quấn kích thích nối tắt qua điện trở diệt từ R T (hình 25-1a), động mở máy động không đồng thông thường, rôto tăng tốc đến tốc độ xấp xỉ tốc độ từ trường quay: n ≈ n1 Giai đoạn 2: Khi n ≈ n1, đóng kích thích cho động cơ, lúc ngồi mơmen khơng đồng mơmen gia tốc tỉ lệ với dω/dt cịn có mơmen đồng tác dụng, rôto lôi vào đồng sau trình dao động U U RT it a) it b) Hình 25-1 Sơ đồ mạch kích thích động điện đồng lúc mở máy với dây quấn kích thích qua điện trở R T (a) nối thẳng vào máy kích thích (b) Kinh nghim cho bit, để đảm bảo rôto đưa vào đồng cách thuận lợi, hệ số trượt cuối giai đoạn lúc chưa đóng kích thích cần phù hợp với điều kiện sau: k m Pdm itdb s < 0,04 GD ndm itdm (25-1) đó: km – lực tải chế độ động với dịng kích từ định mức it đm Pđm – công suất định mức động cơ, kW, itđm – dịng điện kích từ đồng hố, GD2 – mômen động lượng động máy công tác nối với nó, kGm2 Trong giai đoạn 1, dây quấn kích từ nối với điện trở R T có trị số 10 ÷ 12 lần điện trở thân cuộn kích thích Nếu để dây quấn kích thích hở mạch, bị hỏng cách điện điện áp cao lúc đầu mở máy từ trường quay stato quét qua với tốc độ đồng Nếu nối ngắn mạch dây quấn kích thích tạo thành mạch pha có điện trở nhỏ rơto, sinh mơmen cản lớn làm cho tốc độ rôto vượt n1/2 Điều giải thích sau: - Dịng điện rơto có tần số f2 = sf1 sinh từ trường đập mạch, từ trường phân tích thành hai từ trường quay thuận quay ngược với chiều quay rôto, tốc độ tương đối so với rôto n - n, n1 tốc độ từ trường quay stato, n tốc độ quay rơto Từ trường quay thuận có tốc độ so với phần tĩnh là: nth = n + (n1 - n) = n1 nghĩa quay đồng với từ trường quay stato Tác dụng với từ trường quay stato sinh mômen không đồng hỗ trợ với mômen không đồng dây quấn mở máy sinh ra, có dạng đường số hình 25-2 M H×nh 25-2 Đờng cong mômen động đồng mở máy không đồng với dây quấn kích từ bị nối ngắn mạch A Mc 1,0 0,5 s T trường quay ngược có tốc độ so với phần tĩnh là: nng = n - (n1 - n) = 2n - n1 = 2n1(1 - s) - n1 = n1(1 - 2s) sinh dây quấn phần tĩnh dịng điện có tần số f ’ = f1(1 - 2s) Khi 0,5 < s < 1, nghĩa tốc độ quay rơto n < n 1/2 từ trường quay ngược so với dây quấn phần tĩnh quay ngược chiều so với chiều quay rôto Tác dụng với dịng điện dây quấn phần tĩnh có tần số f’ sinh mơmen phụ dấu với mômen không đồng từ trường quay thuận tác dụng với dây quấn mở máy sinh (đường hình 25-2) Khi s = 0,5 (tức n = n1/2), từ trường quay ngược đứng yên so với dây quấn phần tĩnh, mômen phụ không M Hình 25-2 Đờng cong mômen động đồng mở máy không đồng với dây quấn kích từ bị nối ngắn mạch A Mc 1,0 0,5 s Khi < s < 0,5 (tức n > n1/2) từ trường quay ngược quay chiều với chiều quay rơto, tác dụng với dịng điện có tần số f’ dây quấn phần tĩnh sinh mômen phụ trái dấu với mômen không đồng từ trường quay thuận sinh ra, tác dụng mơmen hãm Kết mơmen động q trình mở máy tổng đường 2, có d đường hình 25-2 Rõ ràng mơmen cản trục động lớn rơto làm việc điểm A với tốc độ n ≈ n1/2, động đạt đến tốc độ đồng Để tránh phải mở máy qua hai giai đoạn phải thao tác tách dây quấn kích thích khỏi điện trở R T sau đóng kích thích, ta nối thẳng dây quấn kích từ với máy kích thích suốt q trình mở máy (hình 25-1b) Khi tốc độ rơto đạt n = (0,6 ÷ 0,7)nđm bắt đầu cung cấp kích thích cho động đồng bộ, lúc đến gần tốc độ đồng động kéo vào đồng Khi mở máy theo sơ đồ hình 25-1b, động mở máy điều kiện khó khăn vì: động kích thích q sớm nên tạo nên dịng ngắn mạch: In = (1 − s ) E r + (1 − s ) x 2 d (25-2) đó: E - s.đ.đ cảm ứng dịng kích từ it sinh ra, xd - điện kháng đồng dọc trục s = 0, Động phải tải thêm công suất là: Pn = m.I2n.rư (25-3) Trên trục động có thêm mơmen cản : Pn Mc = ω (25-3) trình kéo động vào đồng gặp khó khăn Phương pháp mở máy động đồng theo sơ đồ hình 25-1b áp dụng tốt mơmen cản trục động M C = (0,4 ÷ 0,6)Mđm Chỉ dây quấn mở máy thiết kế hoàn hảo cho phép mở máy với Mc = Mđm Phương pháp mở máy đơn giản nên ngày ứng dụng rộng rãi Các phương pháp mở máy khác + Mở máy theo phương pháp hoà đồng Các điều kiện hoà đồng động điện đồng giống máy phát điện đồng Theo phương pháp động đồng quay máy nối trục với (ví dụ: động đồng - máy phát điện chiều) Lúc mở máy, máy phát điện chiều làm việc động điện để kéo động đồng quay đến tốc độ đồng + Mở máy động điện đồng nguồn có tần số thay đổi Theo phương pháp này, động phải lấy điện từ máy phát điện riêng có tần số điều chỉnh từ không đến định mức trình mở máy Như động quay đồng với máy phát từ lúc đầu mở máy Kích từ máy phát động đồng cấp từ nguồn chiều riêng 25.1.2 Các đặc tính làm việc động điện đồng Các đặc tính làm việc động điện đồng bao gồm quan hệ P1, I1, η, cosφ = f(P2) it = const, U = const f = const, có dạng hình 25-4 Động điện đồng thường làm việc với góc θ = 200 ÷ 300 Đặc điểm động điện đồng làm việc với cosφ cao, khơng tiêu thớicong suất phản kháng Q lưới nhờ thay đổi dịng kích từ it Khi kích thích thiếu, động tiêu thụ cơng suất điện cảm từ lưới (φ > 0), cịn q kích thích, động phát cơng suất điện cảm vào lưới (φ < 0), nghĩa tiêu thụ công suất điện dung Lợi dụng chế độ làm việc kích thích động điện để nâng cao hệ số cosφ cho lưới điện Hình 25-4 Đặc tính làm việc động điện đồng có Pđm = 500 kW; 600 V; 50 Hz; 600 vg/ph; Cosφ = 0,8 (quá kích thích) 25-2.MÁY BÙ ĐỒNG BỘ • Máy bù đồng thực chất động điện đồng làm việc khơng tải với dịng điện kích từ điều chỉnh để phát tiêu thụ công suất phản kháng Q, trì điện áp lưới nơi tiêu thụ • Chế độ làm việc bình thường máy bù đồng chế độ kích thích, phát cơng suất điện cảm vào lưới (tiêu thụ công suất điện dung lưới điện) Ở chế độ máy bù có tác dụng tụ điện, gọi máy phát công suất phản kháng • Khi tải hộ dùng điện giảm (đêm không cao điểm), điện áp lưới tăng, máy bù làm việc chế độ thiếu kích thích tiêu thụ công suất phản kháng (điện cảm) từ lưới gây thêm sụt áp đường dây, trì điện áp nơi tiêu thụ khỏi tăng mức quy định • Máy bù đồng tiêu thụ cơng suất tác dụng từ lưới cơng suất để bù vào tổn hao Máy bù đồng thường có cấu tạo theo kiểu cực lồi Để dễ mở máy, mặt cực chế tạo thép nguyên khối, mặt cực có đặt dây quấn mở máy Trục máy bù đồng nhỏ khơng phải kéo tải Do mômen cản trục nhỏ nên yêu cầu làm việc ổn định với lưới điện khơng thiết, thiết kế cho x d lớn, nghĩa khe hở nhỏ khiến cho kích thước máy nhỏ Công suất định mức máy bù đồng quy định ứng với chế độ làm việc q kích thích, có trị số: Sđm = m.Uđm.Iđm (25-5) Khi làm việc chế độ thiếu kích thích tối đa, nghĩa i t = E = 0, công suất máy bằng: S’ = m.Uđm.I’ (25-6) Nếu bỏ qua tổn hao thì: I’ = (E – U)/jxd = U/jxd S’ = m.U2đm/xd (25-7) So sánh S’ với Sđm ta có: U dm S' = = S dm I dm x d x d * (25-8) Với máy bù đồng thông thường xd* = 1,5 ÷ 2,2 nên S' = 0,45 ÷ 0,67 S dm Các trị số đáp ứng yêu cầu vận hành Trong số trường hợp cần tăng trị số S’ phải giảm xd* cách tăng khe hở giá thành máy lại cao ... I1, η, cosφ = f(P2) it = const, U = const f = const, có dạng hình 25-4 Động điện đồng thường làm việc với góc θ = 200 ÷ 300 Đặc điểm động điện đồng làm việc với cosφ cao, khơng tiêu thớicong suất... sau: Ưu điểm: Do kích thích dịng điện chiều nên làm việc với cosφ = không cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện, kết nâng cao cosφ lưới, giảm tổn hao công suất tổn hao điện áp đường dây Ít... việc kích thích động điện để nâng cao hệ số cosφ cho lưới điện Hình 25-4 Đặc tính làm việc động điện đồng có Pđm = 500 kW; 600 V; 50 Hz; 600 vg/ph; Cosφ = 0,8 (q kích thích) 25-2.MÁY BÙ ĐỒNG