Dong co dien

Dong co dien 5 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ H×nh 22 1 S¬ ®å nèi d©y x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé W A V D2 A i t r t D 1+ F A A V V Z W 5 1 Đặc tính không tải E = U0 = f(it) kh[.]

5 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ D2 + - D it r A F W V V V Z A A W A t H×nh 22-1: Sơ đồ nối dây xác định đặc tính máy phát điện đồng c tớnh khụng tải: E = U0 = f(it) I = f = fđm Dạng đặc tính khơng tải biểu thị theo hệ đơn vị tương đối E* = E/Eđm it* = it/itđm0 hình 22-2 Ở itđm0 dịng kích từ để khơng tải U0 = Uđm Ta thấy, dạng đặc tính khơng tải máy phát điện đồng cực ẩn cực lồi khác không nhiều Mạch từ máy phát tuabin bão hoà mạch từ máy phát tuabin nước Khi E = Eđm = 1, với máy phát tuabin kμd = kμ = 1,2, máy phát điện tuabin nước kμd = 1,06 E* b a 1, 0,8 0, it* Hình 22-2 Đặc tính khơng tải máy phát tuabin (a) máy phát tuabin nước (b) 5.2 Đặc tính ngắn mạch tỷ số ngắn mạch K Đặc tính ngắn mạch quan hệ In = f(it) U = 0, f = fđm E Nếu bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng (rư = 0), mạch dây quấn phần ứng cảm (ψ = 900) Khi đó: Iq = I.cosψ = 0, Id = I.sinψ = I x j I  ud jIxd Đồ thị véctơ ngắn mạch hình 22-3a Theo phương trình (21-8) ta có: a) E = jIx d (22-1) jIxσu xσ E I xd I b) Hình 22-3 Đồ thị véctơ mạch điện thay máy phát điện đồng ngắn mạch Mạch điện thay hình 22-3b Lúc ngắn mạch phản ứng phần ứng khử từ, mạch từ máy không bão hồ từ thơng khe hở Φδ nhỏ, s.đ.đ Eδ = E0 - I.xưd nhỏ, đặc tính ngắn mạch đường thẳng (hình 22-4) Tỷ số ngắn mạch K: Là tỷ số dòng điện ngắn mạch In0 ứng với dịng kích từ it0 để sinh s.đ.đ E = Uđm không tải với dòng điện định mức Iđm K = In0/Iđm (22-2) Theo định nghĩa đó, từ hình 22-5 ta có: In0 = Um/xd I= f(it) it Hình 22-4 Đặc tính ngắn mạch máy phát đồng (22-3) ú xd trị số bão hoà điện kháng đồng dọc trục ứng với E = Uđm Thay trị số In0 theo (22-3) vào (22-2) ta có: U dm K= = x d I dm x d * I (22-4) Thường xd* > nên K < dòng điện ngắn mạch xác lập In0 < Iđm U, I U®m U = f(it) B/ A/ I®m In0 A it0 I = f(it) B it n i t H×nh 22-5 Xác định tỷ số ngắn mạch K T hỡnh 22-5, dựa vào tam giác đồng dạng OAA ’ OBB’ ta có: I n it K= = I dm itn (22-5) đó: it0 – dịng kích thích ứng với khơng tải U0 = Uđm itn – dịng kích thích úng với lúc ngắn mạch I = Iđm Máy phát điện đồng có K lớn có ưu điểm độ thay đổi điện áp ΔU nhỏ sinh công suất điện từ lớn, máy làm việc ổn định tải dao động Muốn có K lớn (tức xd* nhỏ) phải tăng khe hở, đòi hỏi máy phải tăng cường dây quấn kích thích, kích thước máy tăng, giá thành cao Thông thường với máy phát tuabin nước K = 0,8 ÷ 1,8, cịn với máy phát tuabin K = 0,5 ÷ 1,0 5.3 Đặc tính ngồi độ thay đổi điện áp Δuđm máy phát điện đồng Đặc tính ngồi: U = f(I) it = const, cosφ = const f = fđm Khi lấy đặc tính ngồi, phải thay đổi Z cho cosφ = const đo U I ứng với trị số khác tải Z Dạng đặc tính ngồi ứng với tính chất khác tải hình 226 Chú ý: Trong trường hợp phải điều chỉnh dịng kích từ it cho I = Iđm có U = Uđm, sau giữ khơng đổi thay đổi tải Dịng kích từ it ứng với I = Iđm, U = Uđm, cosφ = cosφđm, f = fđm gọi dòng điện kích từ định mức ∆U® cosϕ = U m U®m 1cosϕ = 0,8(®iƯn dung) cosϕ = 0,8(điện cảm) Iđ I m Hình 22-6 Đặc tính máy phát điện đồng ã T hỡnh 22-6 thy rng: dạng đặc tính ngồi phụ thuộc vào tính chất tải Tải có tính cảm U giảm theo I, tải có tính dung U tăng theo I Độ thay đổi điện áp định mức máy phát điện đồng ΔUđm thay đổi điện áp máy phát tải thay đổi từ định mức ứng với cosφđm đến khơng tải điều kiện dịng kích từ khơng đổi E − U dm ∆U dm % = 100 U dm (22-6) Máy phát điện tuabin có xd lớn nên ΔU lớn so với máy phát tuabin nước Thơng thường ΔU% = 25 ÷ 35% ΔU máy phát đện xác định trực tiếp máy chế tạo Lúc thiết kế, để tính ΔU dựa vào đồ thị véctơ s.đ.đ đồ thị véctơ s.t.đ.đ 5.4 Đặc tính điều chỉnh it = f(I) U = const; cosφ = const; f = fđm Đặc tính điều chỉnh cho biết hướng điều chỉnh dịng kích từ it máy phát để giữ cho điện áp đầu cực máy không đổi Khi làm thí nghiệm để lấy đặc tính điều chỉnh, phải thay đổi tải Z đồng thời thay đổi dịng kích từ it để có cosφ = const U = const Dạng đặc tính điều chỉnh với trị số cosφ khác hình 22-7 - Với tải cảm, I tăng muốn giữ cho U khơng đổi phải tăng dịng kích từ it - Với tải dung, I tăng, muốn giữ U khơng đổi phải giảm dịng kích từ it Thơng thường cosφđm = 0,8 (thuần cảm), từ không tải (I = 0, U = Uđm) đến tải định mức (I = Iđm, U = Uđm) phải tăng dịng kích từ it khong 1,7 ữ 2,2 ln cos = 0,8 (điện cos = cảm) cos = 0,8 (điện dung) i t it 0 Iđm I Hình 22-7 Đặc tính điều chỉnh máy phát điện đồng 5.5 Đặc tính tải U = f(it) I = const; cosφ = const; f = fđm U, I A' Eδ A" O' B'O’’ B’’ M I= C I = I®m ' I® A m xб.I®m B K® F® E − jI.xud − jI.xσu E δ U I C Q P i t Hình 22-8 Xác định đặc tính tải cảm từ đặc tính khơng tải tam giác điện kháng Hình 22-9 Đồ thị véctơ s.đ.đ máy phát điện đồng tải cảm • • Với trị số I cosφ ta có đặc tính tải Trong đặc tính tải, đường đặc tính tải cảm với cosφ = I = Iđm có ý nghĩa • Dạng đặc tính tải cảm đường hình 22-8 Đồ thị véctơ ứng với chế độ bỏ qua rư hình 22-9 Đặc tính tải cảm suy từ đặc tính khơng tải tam giác điện kháng • Tam giác điện kháng: Từ đặc tính ngắn mạch (đường hình 22-8), để có I n = Iđm dịng kích từ cần thiết itn (hoặc Ftn) Ftn ≡ itn = OC S.t đ Ftn = OC gồm hai phần: phần BC để khắc phục phản ứng phần ứng khử từ Eưd (BC = Kưd.Fưd), phần OB lại để sinh s.đ.đ tản từ Eбư = Iđm.xбư = AB Điểm A nằm đường đặc tính khơng tải lúc mạch từ khơng bão hồ Tam giác ABC gọi tam giác điện kháng Các cạnh BC AB tam giác điện kháng tỷ lệ với dòng điện tải định mức I đm • Cách thành lập đặc tính tải cảm từ đặc tính khơng tải tam giác điện kháng: Tịnh tiến tam giác ABC OAC cho đỉnh A tựa đặc tính khơng tải đỉnh C vẽ thành đặc tính tải cảm (đường 3) Nếu cạnh tam giác điện kháng vẽ tỷ lệ với I = I đm đặc tính tải cảm vẽ ứng với I = Iđm 0,8 5.6.2 Đặc tính góc cơng suất phản kháng: Q = f(θ) Công suất phản kháng máy điện đồng bằng: Q = mUI.sinφ = mUI.sin(ψ - θ) = mU(Isinψcosθ – Icosψsinθ) = mU(Id.cosθ – Iq.sinθ) Thay Id Iq biểu thức (21-12) ta có: 0,4 -θ Q +θ θ - 0,4 - 0,8 - 1,2 Đ F Hình 21-11 Đặc tính góc cơng suất phản kháng máy điện đồng cực lồi mUE mU  1  mU  1  Q= cos θ + − cos 2θ − +    xd  xq xd   x q x d  (21-16) Ta thấy, dù θ dương hay âm Q khơng đổi, nên đặc tính góc cơng suất phản kháng máy phát động điện đồng giống (hình 21-11) Trong phạm vi – θ < θ < +θ, máy phát công suất phản kháng vào lưới điện Ngoài phạm vi máy tiêu thụ Q từ lưới 5.7 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ • • • • 5.7.1 Tổn hao máy điện đồng Tổn hao đồng dây quấn phần tĩnh Tổn hao phụ thuộc vào trị số mật độ dịng điện, trọng lượng đồng, thường tính 75 0C Tổn hao sắt từ: công suất mát mạch từ từ trường biến đổi hình sin (ứng với tần số f1) Tổn hao sắt phụ thuộc vào từ cảm, tần số, trọng lượng lõi thép, chất lượng tơn silic, trình độ cơng nghệ chế tạo lõi thép Tổn hao kích từ: cơng suất tiêu hao điện trở dây quấn kích từ chổi than Tổn hao phụ: bao gồm: - Tổn hao phụ dịng điện xốy dẫn stato phận khác máy từ trường tản dòng điện phần ứng sinh - Tổn hao bề mặt cực từ bề mặt lõi thép rôto (máy cực ẩn) từ cảm khe hở có sóng điều hồ stato có rãnh - Tổn hao stato đập mạch ngang dọc từ thông sóng điều hồ bậc cao có tần số khác f • Tổn hao cơ, bao gồm: - Tổn hao công suất cần thiết để đưa khơng khí làm mát chất làm mát khác vào máy - Tổn hao ma sát ổ trục, bề mặt rôto rôto quay môi trường làm lạnh… Trong máy đồng bốn cực cơng suất trung bình, tổn hao đồng dây quấn phần tĩnh dây quấn kích thích chiếm khoảng 65% tổng tổn hao, tổn hao lõi thép stato chiếm khoảng 14% Ở máy phát tuabin nước công suất lớn, tốc độ chậm, tổn hao dây quấn phần tĩnh dây quấn kích từ chiếm khoảng 35%, cịn tổn hao lõi thép stato chiếm tới 37% Tổn hao phụ chiếm tới 11% máy phát tuabin nước chủ yếu tổn hao bề mặt tổn hao đập mạch Với máy phát tuabin hơi, tổn hao phụ khoảng 18%, tổn hao phụ đồng dây quấn stato chủ yếu • Để giảm bớt tổn hao phụ máy công suất lớn thường dùng biện pháp sau: Chia dây dẫn theo chiều cao rãnh thành nhiều dây đồng bẹt dày khoảng ÷ mm hốn vị vị trí chúng rãnh cho dọc chiều dài rãnh dây đồng bẹt nằm tất vị trí từ phía đáy rãnh lên miệng rãnh Chế tạo vành ép lõi thép stato, vành đai đầu nối rơto thép khơng từ tính Tiện xoắn ốc bề mặt rôto máy phát tuabin ... có: − Iru Q Id = (E – U.cosө)/xd U − jI q x q I Iq = U.sinө/xq (21-12) I q θ Ψ φ=ψ-ө ϕ  I d Do đó: P = mUIcosφ = mUIcos(ψ - ө) = mU(Icosψ.cosө + Isinψ.sinө = mU(Iq.cosө + Id.sinө) Hình 21-3... đổi tải Dịng kích từ it ứng với I = Iđm, U = Uđm, cosφ = cosφđm, f = fđm gọi dịng điện kích từ định mức ∆U® cosϕ = U m U®m 1cosϕ = 0,8(®iƯn dung) cosϕ = 0,8(in cm) Iđ I m Hình 22-6 Đặc tính máy... áp Δuđm máy phát điện đồng Đặc tính ngồi: U = f(I) it = const, cosφ = const f = fđm Khi lấy đặc tính ngồi, phải thay đổi Z cho cosφ = const đo U I ứng với trị số khác tải Z Dạng đặc tính ngồi