Đồ thị vòng tròn của máy điện không đồng bộ pps

Đại cương Để xác định các đặc tính của máy điện không đồng bộ, ta có thể làm thí nghiệm kéo tải trực tiếp hoặc sau khi biết các tham số của máy, căn cứ vào mạch điện thay thế để tính ra

Hình 17-1 Mạch điện thay thế của máy

điện không đồng bộ khi lấy C 1 = 1

1

U&

1

I&

r1

x1

xm

rm

2

I′

− &

0

I&

r,

2

x,

2

r1

x1

, 2

1

r s s

−

Chương 17

Đồ thị vòng tròn của máy điện KĐB

17-1 Đại cương

Để xác định các đặc tính của máy điện không đồng bộ, ta có thể làm thí nghiệm kéo tải trực tiếp hoặc sau khi biết các tham số của máy, căn cứ vào mạch điện thay thế

để tính ra các đặc tính đó

Thí nghiệm kéo tải trực tiếp tuy có thể tìm ra được toàn bộ các đặc tính của máy nhưng đòi hỏi nhiều thiết bị và thì giờ, nhất là đối với những máy lớn Nếu dựa vào mạch điện thay thế để tính toán toàn bộ các đặc tính thì khối lượng tính toán tương đối lớn và phức tạp Vì vậy, để đơn giản, ta chỉ cần thông qua vài thí nghiệm cơ bản như thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch rồi áp dụng cách vẽ đồ thị vòng tròn xác định các đặc tính của máy điện không đồng bộ

Qua đồ thị vòng tròn ta có thể thấy rõ qui luật biến thiên của các đại lượng điện từ

và biết được tình hình làm việc của máy ở các chế độ động cơ điện, máy phát điện và chế độ hãm

Tuy nhiên, phương pháp đồ thị vòng tròn vẫn có nhiều thiếu sót như khi vẽ chưa xét đến ảnh hưởng của tình trạng bão hoà mạch từ (lõi sắt) làm thay đổi tổng trở từ hoá

và điện kháng tản, không xét đến ảnh hưởng của các sóng bậc cao của từ trường đối với mômen , do đó những giá trị tính được bằng phương pháp này không được chính xác lắm Nhưng đồ thị vòng tròn có thể phản ánh được nhiều tính năng cơ bản của máy

điện không đồng bộ, cách vẽ lại đơn giản nên người ta vẫn coi đó là phương pháp có giá trị để phân tích tính năng của máy điện không đồng bộ

17-2 Cách xây dựng đồ thị vòng tròn

Trong một mạch điện đơn giản gồm điện trở và điện kháng đặt dưới một điện áp không đổi, khi thay đổi điện trở thì quỹ tích của dòng điện biến thiên là một đường tròn Lợi dụng điều đó có thể vẽ đồ thị vòng tròn của máy điện không đồng bộ

Trong mạch điện thay thế đơn giản

hoá của máy điện không đồng bộ, nếu lấy

C1 = 1 thì sơ đồ như hình 17-1, trong đó

)

( 2,

0

I& = & + − &

Dòng điện từ hoá I0 chỉ phụ thuộc vào

tham số Z1 + Zm, do đó có thể xác định

được bằng thí nghiệm không tải Trong thí

nghiệm không tải, khi kéo rôto quay đến

tốc độ đồng bộ, tức s = 0 thì ta được dòng

điện từ hoá I0 và biểu thị bằng véctơ OH

trên hình 17-2 Điểm H gọi là điểm làm

việc đồng bộ Công suất tiêu thụ ở trên mạch từ hoá lúc này chỉ gồm tổn hao đồng

m1I2

0r1 và tổn hao sắt m1I2

0rm Ta có:

P = mI2 r + m I2r (17-1)

, 2 1 1

x x

U

+

c

d

g

a

H

I 0

x 1 + x ,

2

0

D

P

K (s =1)

T (s = ± ∞ ) C

M

N Q

Hình 17-2 Cách xây dựng đồ thị vòng tròn

U1

0 1 1

0 0

cos

I U m

P

=

ϕ (17-2) Dòng điện I0 lệch pha với điện áp đưa vào U1 một góc ϕ0 Thường cosϕ0 ≤ 0,1 nên

ϕ0≈ 900

Dòng I’

2 trong mạch nhánh làm việc

thay đổi theo điện trở biến thiên

,

2

.

r

s

s

s

r = − Quỹ tích của dòng điện đó là

một đường tròn, cách vẽ như sau:

Trên trục hoành lấy đoạn HQ = x1 + x’

2 Thẳng góc với HQ, lấy QN = r1, NM = r’

2 và

2

1

r

s

s

− Tâm vòng tròn quỹ tích ở trên

trục hoành và đường kính vòng tròn là HC

2

1

1

x

x

U

+ Đường HP cắt đường tròn ở D

Dòng điện ,

2

I&

− là véctơ HD Như vậy dòng

điện sơ cấp I&1= I&0+ ( −I&2,) là véctơ OD

Đường tròn là quỹ tích của dòng điện ( ,

2

I&

− )

Vị trí D thay đổi theo hệ số trượt s

Khi 0 < s < 1, điểm P ở trên điểm M nên điểm D chạy trên cung HDK ở điểm giới

hạn khi s = 1 thì điểm D trùng với điểm K cho nên điểm K gọi là điểm mở máy (s = 1)

Khi s < 0 thì điểm P ở dưới điểm N (vì NP = r’

2 + (1-s)r’

2/s = r’

2/s có trị số âm), cho nên điểm D ở trên cung HTC

Khi s > 1 thì điểm P nằm trong đoạn MN, nên điểm D ở trên cung KT Điểm T ứng

với s = ± ∞

Như vậy các cung HDK, HCT, TK ứng với những trạng thái làm việc khác nhau

của máy điện không đồng bộ Cung HDK ứng với trạng thái làm việc động cơ điện,

cung HCT ứng với trạng thái làm việc máy phát điện và cung TK ứng với trạng thái

hãm

17-3 Xác định đặc tính làm việc của máy điện Không đồng bộ bằng đồ thị vòng tròn

17.3.1 Xác định cosϕ

Trên trục tung lấy một đoạn Of = 10 cm làm đường kính, vẽ một nửa vòng tròn

(hình 17-3) Muốn tìm cosϕ của máy khi đã biết trước I1 = OD (theo thước tỷ lệ của

dòng điện mi = A/cm), ta chỉ việc kéo dài OD gặp đường tròn ở h Ta có:

cosϕ =

10

Oh Of

Oh

= (17-3)

Oh tính theo cm

c ϕ

g

a

H

I 0 0

D

K (s =1)

T (s = ± ∞ )

C

Hình 17-3 Xác định cosϕ, công suất, mômen và tổn hao bằng đồ thị vòng tròn

I1

h f

P1 = 0

d

P cơ = 0

P đt = 0

p cu

I ’

0

H ,

P 2 = 0

I ’

0 1

U1

17.3.2 Xác định công suất đưa vào P 1

Từ điểm D kẻ đường thẳng góc với trục hoành gặp trục hoành ở điểm a (hình 17-3) Đoạn Da chỉ công đưa vào P1 Ta có:

P1 = m1U1I1cosϕ = m1U1.Da.mi = Da.mp (17-4)

trong đó: mp = m1U1mi - thước tỷ lệ

công suất (W/cm);

I1, U1 - dòng điện và điện áp

pha

Khi véctơ dòng điện I1 trùng với

trục hoành thì công suất đưa vào

bằng 0, do đó trục hoành gọi là

đường công suất đưa vào hay đường

P1 = 0

Đoạn Da gặp HC ở điểm g

Đoạn ag chỉ tổn hao không tải đồng

bộ P0 vì:

P0= m1U1I0cosϕ0 =

= m1U1.OH.mi.cosϕ0 =

= m1U1mi.ag = ag.mp

17.3.3 Xác định công suất điện từ P đt , công suất cơ P cơ , tổn hao đồng p cu và

Từ điểm làm việc D vẽ đường thẳng góc Da với trục hoành, cắt đường HK ở điểm

c, cắt đường HT ở điểm d Như đã biết, đoạn Da chỉ P1, ag chỉ P0, do đó đoạn Dg chỉ công suất (P1 - P0) Ta có:

P1 - P0 = Dg m p = (Dc+cd+dg)m p (17-5)

Mặt khác, dựa vào mạch điện thay thế của máy điện không đồng bộ ta có:

P1 - P0 = 1 2,2(1 r2, r2, r1)

s

s I

m − + + (17-6)

So sánh (17-6) với (17-5), ta có:

(Dc+cd+dg)m p = 1 2,2(1 r2, r2, r1)

s

s I

m − + + (17-7)

Theo hình 17-2 và 17-3 ta thấy các đoạn MP, MN và NQ chỉ các tham số ,

2

1

r s s

− ,

r’

2 và r1 đồng thời tỷ lệ với các đoạn Dc, cd và dg, do đó ta được:

, 1

2 ,

1 :

s

s dg cd

Dc = − (17-8) Căn cứ vào (17-7) và (17-8) ta có:

σ c

s

s I m

m

2 2 , 2 1

1

2 2 , 2 1 m p m I r p cu

2 1 m p m I p cu

dt p

s

r I m r r s

s I m m cd Dc m

2 1 , 2 , 2 2

, 2

) (

c

g

a

H

I 0 0

D

K

T

C

Hình 17-4 Xác định hệ số trượt s

d

p cu

U1

q

t

100%

r

s

Vì đoạn Dc chỉ công suất cơ Pcơ nên ta gọi đường HK là đường công suất cơ hay

đường Pcơ = 0; đoạn Dd chỉ công suất điện từ Pđt nên gọi đường HT là đường công suất

điện từ hay đường Pđt = 0 Các đoạn cd và dg chỉ tổn hao đồng trên rôto pcu2 và stato

pcu1 nên đoạn cgchỉ tổn hao đồng pcu

Có khi ta gọi đường song song với trục tung đi qua điểm H là đường tổn hao đồng hay đường pcu = 0 vì khoảng cách từ điểm D đến đường đó là đoạn Hgtỷ lệ với đoạn chỉ tổn hao đồng cg

Vì mômen điện từ M tỷ lệ thuận với công suất điện từ

1

81 ,

dt P

ω1 là tốc độ góc đồng bộ, Pđt tính bằng W do đó đoạn Dd cũng đồng thời chỉ mômen

điện từ Mđt

Dd m M = Mđt (17-10)

trong đó mM =

1

81 ,

p m

là thước tỷ lệ mômen (kG.m/cm)

Nhiều khi ta còn gọi đường HT là đường mômen điện từ hay đường Mđt = 0

17.3.4 Xác định tổn hao cơ p cơ , tổn hao phụ p f và công suất đưa ra P 2

Khi không tải, tốc độ động cơ điện thấp hơn tốc độ đồng bộ một ít, do đó ngoài tổn hao đồng ở stato và tổn hao sắt ra, tổn hao không tải còn bao gồm tổn hao cơ và tổn hao phụ Vì vậy dòng điện không tải đo được trong thí nghiệm không tải không phải là véctơ OH mà là véctơ ,

OH lớn hơn OH Ta thấy, đoạn HH’ thực chất là chỉ tổn hao cơ và tổn hao phụ Khi tải tăng, tốc độ quay của rôto giảm dần, tổn hao (pcơ + pf) cũng giảm dần Khi ngắn mạch thì tổn hao (pcơ + pf) hầu như bằng không Nối H’K gặp Da ở

điểm b (hình 17-3) Có thể coi đoạn bc chỉ tổn hao (pcơ + pf) ứng với điểm làm việc D Vì công suất đưa ra P2 = Pcơ - (pcơ + pf) nên ta có:

Db.m p = (Dc−cb)m p = Pcơ - (pcơ + pf) = P2 (17-11)

Đường H’K gọi là đường công suất đưa ra hay đường P2 = 0

17.3.5 Xác định hệ số trượt

Có nhiều phương pháp xác định hệ số trượt, ở đây chỉ giới thiệu một trong những phương pháp đó (hình 17-4)

Giữa hai đường pcu = 0 và đường HK

kéo dài lấy một đoạn qt song song với

đường HT Chia đoạn qt ra làm 100 phần,

lấy điểm q làm gốc 0%, điểm t ứng với

100% Khi tìm hệ số trượt với điểm làm

việc D thì kéo HD gặp qt ở điểm r Trị số

phần trăm củađiểm r là trị số phần trăm

của hệ số trượt Cách chứng minh như sau:

Xét các tam giác đồng dạng Hcd và

tqH; Hqr và DdH, ta có:

qt

Hq Hd

dc = và

Hq

qr dD

Hd =

b

a

H

0

C

Hình 17-5 Xác định hiệu suất η bằng đồ thị vòng tròn

U 1

H ,

L

100%

p

η

H

T

C

Hình 17-6 Xác định năng lực quá tải k m

U 1

0

0 1

S

I

Nhân hai đẳng thức với nhau ta có:

s

p

p dD

dc qt

qr

dt

cu =

=

= 2 (17-12)

17.3.6 Xác định hiệu suất η

Căn cứ vào những phân tích trên, ta có:

ba.m p = Σp= pFe + pcu1 + pcu2 + pcơ + pf

Kéo dài đường H’K gặp

trục hoành ở điểm L (hình

17-5) Qua điểm L kẻ đường song

song với trục tung Gọi đường

đó là đường tổng tổn hao Σp =

0 vì khoảng cách từ điểm D

đến đường đó là đoạn La tỷ lệ

với đoạn chỉ tổng tổn hao ba

Giữa hai đường Σp = 0 và

đường H’K kéo dài lấy một

đoạn mn song song với trục

hoành Chia đoạn mn làm 100

phần, lấy điểm m làm gốc Khi

muốn tìm hiệu suất của máy ở

điểm làm việc D, kéo dài

đường LD gặp đường mn ở

điểm p Trị số phần trăm ở điểm p là hiệu suất của máy Cách chứng minh như sau: Xét các tam giác đồng dạng Lab và mnL; LaD và pnL, ta có:

mn

nL La

ab

= và

nL

pn aD

La

= Nhân hai đẳng thức với nhau ta có:

mn

pn aD

ab

= hay

mn

pn mn aD

ab

và được: = = =η

1

2

P

P Da

Db mn

mp

(17-13)

17.3.7 Xác định năng lực quá tải k m

Theo định nghĩa, năng lực quá tải km =

Mmax/Mđm

Ta đã biết được mômen định mức của

máy Mđm, do đó chỉ cần tìm mômen cực

đại Mmax trên đồ thị vòng tròn là xác định

được năng lực quá tải km Cách tìm như

sau:

Theo hình 17-6, từ O1 kẻ đường thẳng

góc với HT và gặp đường tròn ở S Từ S kẻ

đường thẳng góc xuống HC gặp HT ở l Ta

biết Dl là khoảng xa nhất từ các điểm trên

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

U 1 0,2

0,4 0,6 0,8 1,0

P0 I0

2,0

1,6 1,2 0,8 0,4

P0

I0

Hình 17-7 Đặc tính không tải của động cơ không đồng bộ

đường tròn xuống đường mômen Mđt = 0, vì vậy ta có:

Sl.mM = Mmax (17-14)

Trên đây giới thiệu cách dùng đồ thị vòng tròn để xác định cosϕ, công suất, mômen, hệ

số trượt, hiệu suất ở một trị số của dòng điện làm việc I1 cho biết trước Nếu thay đổi dòng điện I1, nghĩa là thay đổi vị trí điểm D, thì ta sẽ được một loạt các trị số tương ứng Biểu thị các quan hệ giữa cosϕ, P, M, s, η với P2 lên đồ thị ta sẽ được các đặc tính làm việc của máy điện không đồng bộ

17-4 Xây dựng đồ thị vòng tròn bằng số liệu thí

nghiệm không tải và ngắn mạch cách vẽ thực tế

Theo cách chỉ dẫn trên, phải biết tham số của máy mới vẽ được đồ thị vòng tròn, nhưng trong thực tế, những tham số đó thường không biết trước nên phải thí nghiệm để xác định Sau đây giới thiệu cách dùng thí nghiệm không tải và ngắn mạch để vẽ đồ thị vòng tròn

Trước khi nói đến cách vẽ thực tế, ta hãy nghiên cứu qua nội dung thí nghiệm không tải và ngắn mạch của máy điện không đồng bộ

17.4.1 Thí nghiệm không tải

Khi làm thí nghiệm không tải ta đặt điện áp định mức Uđm vào stato, nhưng để tránh sai số có tính chất ngẫu nhiên và để tìm ra tổn hao cơ và tổn hao phụ thường ta thay đổi điện áp đưa vào từ 0,5 ữ 1,2 Uđm, đo dòng không tải I’

0 và công suất không tải

P’

0 theo sự thay đổi của điện áp U1 Đường biểu diễn của I0 và P0 = P’

0 - ' 2 1 2

1I r

m theo U1 như ở hình 17-7

Muốn dùng thí nghiệm không tải để xác

định dòng điện từ hoá I0 trên đồ thị vòng

tròn (tức là xác định điểm H ứng với s = 0)

thì phải loại trừ tổn hao cơ và tổn hao phụ

ra khỏi công suất không tải Do (pcơ + pf)

không đổi khi U1 thay đổi, còn tổn hao sắt

pFe thay đổi theo 2

1

U cho nên kéo dài

đường biểu diễn P0 = f(U1) đến gặp trục

tung thì giao điểm chỉ tổn hao cơ pcơ

Muốn cho cách vẽ được chính xác

hơn, ta vẽ đường biểu diễn P0 = f(U2

1) Do

đường biểu diễn gần giống đường thẳng

nên kéo dài ra tiện lợi và chính xác hơn

Đối với tổn hao phụ, vì khó tính chính

xác nên thường lấy bằng 0,5% công suất

đưa vào Thường (pcơ + pf) rất nhỏ nên khi

không cần vẽ đồ thị vòng tròn một cách

chính xác thì có thể bỏ qua không cần loại trừ các tổn hao này như trên

17.4.2 Thí nghiệm ngắn mạch

Khi thí nghiệm ngắn mạch, ta giữ rôto đứng yên Để cho dòng điện ngắn mạch In không quá lớn làm cháy máy, thường không để dòng điện vượt quá 1,5 ữ 2 lần dòng

điện định mức Vì vậy điện áp ngắn mạch Un đưa vào tương đối thấp so với Uđm

U 0 U/U đm

I/Iđm

1,0

6

7

5

4

3

2

1

n

I n

I ‘

n

I ‘’

nd

Hình 17-8 Đặc tính ngắn mạch của máy điện không đồng bộ

Thường khi dòng điện ngắn mạch In = Iđm thì Un = (0,15 ữ 0,25) Uđm Nếu đưa điện áp ngắn mạch bằng điện áp định mức thì dòng điện ngắn mạch định mức Ind = (4 ữ 7)Iđm Trong thí nghiệm ngắn mạch Vì rôto không quay nên công suất đưa ra P2 = 0, lúc

đó tổn hao sắt rất nhỏ (vì điện áp thấp) so với tổn hao đồng nên có thể bỏ qua Công suất đưa vào có thể xem là tổn hao đồng trên stato và rôto, ta có:

Pn = pcu1 + pcu2 (17-15)

Quan hệ giữa dòng điện ngắn mạch In và điện áp ngắn mạch Un còn phụ thuộc vào tổng trở ngắn mạch (chủ yếu là điện kháng ngắn mạch xn = x1 + x’

2)

Theo mức độ bão hoà của mạch từ tản, điện kháng ngắn mạch xn có trị số khác nhau, gây khó khăn cho việc phân tích số liệu thí nghiệm ngắn mạch khi vẽ đồ thị vòng tròn Mặt khác vẽ đồ thị vòng tròn theo xn là biến không có ý nghĩa thực tế gì lớn, do

đó thường chỉ nghiên cứu hai trường hợp: mạch từ tản chưa bão hoà ứng với lúc máy làm việc bằng và dưới định mức và mạch từ tản bão hoà ứng với lúc mở máy

a Trường hợp mạch từ tản chưa bão hoà

Thường khi máy điện làm việc từ không tải đến định mức thì dòng điện không lớn nên ảnh hưởng của bão hoà mạch từ tản là ít, điện kháng ngắn mạch xn có thể coi như không đổi Lúc đó ta có thể dùng các số liệu thí nghiệm ngắn mạch để vẽ đồ thị vòng tròn một cách dễ dàng

Với điện áp định mức, dòng điện ngắn mạch định mức bằng:

n

dm n nd

U

U I

I = (17-16) Công suất ngắn mạch định mức bằng:

2

) (

n

dm n nd

U

U P

P = (17-17)

và hệ số công suất lúc ngắn mạch định mức bằng:

nd dm nd n

n

n nd

I U m

P I

U m

P

1 1

cosϕ = = (17-18)

Vòng tròn vẽ theo những số liệu này gọi là vòng tròn làm việc, dùng để xác định các đặc tính làm việc của máy điện với công suất định mức trở xuống

b Trường hợp mạch từ tản bão hoà

Khi mở máy, dòng điện lớn (thường

bằng 4 ữ 7 lần dòng điện định mức) nên

mạch từ tản chịu ảnh hưởng của bão hoà,

điện kháng xn sẽ nhỏ đi, đường kính vòng

tròn trong trường hợp này sẽ lớn hơn vòng

tròn làm việc Vòng tròn này dùng để xác

định các đặc tính mở máy của máy điện

không đồng bộ nên gọi là vòng tròn mở

máy

Muốn dùng thí nghiệm ngắn mạch để

vẽ đồ thị vòng tròn lúc mở máy, ta phải vẽ

cả đường đặc tính ngắn mạch bằng cách

thay đổi điện áp ngắn mạch và tìm quan

hệ giữa điện áp và dòng điện ngắn mạch

H

K

C

Hình 17-9 Vẽ đồ thị vòng tròn bằng số liệu thí nghiệm không tải và ngắn mạch

U 1

0

0 ’

K 1

K 2

ϕ 0

H

K ’’

C ’’

Hình 17-10 Đồ thị vòng tròn làm việc và đồ thị vòng tròn mở máy

U 1

0

C ’

K ’

Khu vực quá độ

Vòng tròn

mở máy

Vòng tròn làm việc

như ở hình 17-8 Kéo dài đoạn bão hoà của đường đặc tính ngắn mạch có thể tìm được dòng điện ngắn mạch định mức ,

nd

I và hệ số công suất ngắn mạch định mức ,

cosϕ nd

Có thể dùng cách tính sau: Theo hình 17-8 ta có:

0 , 0 ,

,

U U

U U I I

n

dm n nd

−

−

2

0

0 ,

,

) (

U U

U U P P

n

dm n nd

−

−

, ,

3

cos

nd dm

nd nd

I U

P

=

ϕ (17-19) trong đó I’

n, P’

n, U’

n là các trị số đo được qua thí nghiệm ngắn mạch ở khu vực mạch từ

đã bão hoà

c Cách vẽ thực tế đồ thị vòng tròn bằng số liệu thí nghiệm

Cách vẽ này được tiến hành như sau:

1 Từ thí nghiệm không tải biết dòng điện từ hoá (coi như bằng dòng không tải), tính ra cosϕ0 = P0/m1UđmI’

0 Chọn thước tỷ lệ dòng điện thích đáng, vẽ véctơ I&0 =OH

xác định được điểm H

2 Từ thí nghiệm ngắn mạch tính ra dòng điện ngắn mạch định mức Ind và cosϕnd

rồi vẽ véctơ I&nd =OK được điểm K

3 Vẽ vòng tròn quỹ tích đi qua H và K mà tâm ở trên đường song song với trục hoành đi qua H Tâm O’ là giao điểm của đường trung trực của HK với đường song song với trục hoành đi qua H (hình 17-9)

Muốn được đường Pđt = 0 (đường HT)

thì từ K kẻ đường thẳng góc với trục hoành

gặp đường HC ở K2 Đoạn KK2 biểu thị

tổng tổn hao đồng lúc ngắn mạch Trên

đoạn KK2 lấy đoạn K1K2 chỉ tổn hao

đồng trên cuộn stato Nối HK1 gặp đường

tròn ở điểm T Cách xác định điểm K1 như

sau:

Theo ý nghĩa của KK2 và K1K2 đã nói

ở trên, ta có:

n nd

nd

r

r r r I m

r I m KK

K

, 2 1 2 1

1 2 1 2

2

1

)

+

trong đó r1 là điện trở pha của dây quấn

stato, có thể đo được trực tiếp; rn = r1 + r’

2

là điện trở ngắn mạch, có thể tìm được từ

thí nghiệm ngắn mạch:

2

1 dm

n n

I m

P

r = (17-21)

Cần chú ý là các điện trở này đều phải

qui về nhiệt độ 750C trước khi sử dụng

4 Muốn vẽ vòng tròn mở máy ta sử

dụng các trị số ,

nd

I , ,

nd

P và ,

cosϕ nd để xác

Hình 17-11 Mạch điện thay thế chính xác của máy điện không đồng bộ

1

U&

1

I&

Zm

2

I′

− &

0

I&

Z1

ψ

2 2 1

, 2

e C s

r

2 )

m

x

r x

định điểm làm việc ngắn mạch K’ trên vòng tròn Phương pháp vẽ các đường khác giống như cách vẽ với vòng tròn làm việc Vòng tròn làm việc và mở máy như ở hình 17-10

17-5 Đồ thị vòng tròn chính xác

Với máy điện không đồng bộ công suất nhỏ, trong mạch điện thay thế khi ta đem mạch điện từ hoá dịch ra trước tổng trở của stato mà không hiệu chỉnh hàm số thì sai

số tương đối lớn, nhất là đối với cosϕ Vì vậy phải dùng mạch điện thay thế chính xác

để vẽ đồ thị vòng tròn

Nếu bỏ qua rm trong tổng trở từ hoá zm thì hệ số hiệu chỉnh C1 sẽ bằng:

= + ≈ + + = + − =C e−ψ

x

r j x

x jx

jx r Z

Z C

m m

m m

1 1 1

1 1 1

trong đó:

m m

x r

r x

x

2 1 2 1







 +







 +

=

và

1

1 0 1

1

U

r I x x

r tg

m

= +

=

ψ

Tổng trở mạch điện thay thế bằng:

+ = ψ + 2 − 2ψ =

1 , 2 1

1 , 2 2 1 1

s j

s Z C e Z C e Z

C Z

C& &

[( ) (cos sin ) ( 2,) 12]

, 2 1

1 1 2

C jx s

r j

C jx r

Vì r1 << x1 + xm nên sinψ và cosψ có thể viết gần đúng bằng:

m

r x

x r

r

+

≈ +

+

=

1

1 2

1 2 1

1

) (

1

) (

cos

2 1 2 1

+ +

+

=

m

m x x r

x x ψ

Thay vào biểu thức (17-23) và đơn giản hoá, cuối cùng ta được:

2 1 , 2 2 1 1 1 2

1

, 2 1 2 ,

2 2 1 1 1

m

j s

x

r x C x C j C s

r r e Z C Z

Mạch điện thay thế như ở hình 17-11

và dòng điện tải bằng:

) /

1 , 2 2 1 1 1 2 1

,

2

1

2 1 ,

2

m

j

x r x C x C j C

s

r

r

e U I

+ +

+ +

=

(17-24)

Vì góc ψ rất nhỏ nên có thể coi:

tg2ψ = 2tgψ =

1

1 0

1

2

U

r I x x

r

m

= +

K

T C

p cu

U 1

0 2

L H

H ’

D

b c d g

b ’

g ’

c ’

d ’

2 Ψ

Hình 17-12 Đồ thị vòng tròn chính xác

Căn cứ vào mạch điện thay thế để vẽ đồ thị vòng tròn thì ta nhận thấy rằng, quỹ tích dòng điện vẫn là một đường tròn nhưng đường kính HC quay đi một góc 2ψ so với trục hoành (hình 17-12) Cụ thể đường kính vòng tròn quỹ tích này bằng:

HC =

n m

U x r x

2 1

1

+ Phương pháp dùng thí nghiệm vẽ

vòng tròn giống như trước, chỉ có lấy HC

lệch với trục hoành một góc 2ψ

Đoạn Da chỉ công suất P1 Vẽ Dg

thẳng góc với HC, chiếu các điểm c, d, g

lên đường Da gặp ở các điểm c’, d’, g’

Ta có:

ag.m p =P0;

, , 1

.m p p cu g

, , 2

.m p p cu d

Dc, m p =P c σ

Cách hiệu chỉnh này có ý nghĩa lớn đối với máy điện không đồng bộ công suất nhỏ, vì I0 và r1 lớn nên góc 2ψ tương đối lớn

Câu hỏi

1 Dùng đồ thị vòng tròn để phân tích đặc tính làm việc của máy điện không đồng

bộ trong trường hợp nào thì không thích hợp Nếu phải hiệu chỉnh thì xét mặt nào?

2 Nếu tăng điện trở vào rôto thì đường kính vòng tròn của đồ thị vòng tròn có bị

ảnh hưởng không? Vị trí các điểm trên vòng tròn ứng với các đường s = 0, s = ± ∞ có

bị ảnh hưởng không? Theo hình vẽ thì đặc tính mở máy và năng lực quá tải có bị ảnh hưởng không?

3 Trong phạm vi làm việc của máy phát điện không đồng bộ, có một đoạn ở phía trên trục hoành, lúc đó máy lấy công suất tác dụng từ lưới vào nhưng máy lại ở trạng thái máy phát Giải thích điều này như thế nào?