THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỆN - Bài 4 pot

17 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Họ và tên : ……………………………………… Lớp : ………………………………………………… MSSV : …………………………………………… BÀI 4 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I. MỤC ĐÍCH : ♦ Tìm hiểu vận hành cơ bản của máy phát xoay chiều ♦ Đo điện kháng đồng bộ của máy phát xoay chiều ♦ Đo sự thay đổi điện áp của máy phát xoay chiều II. TÓM TẮT LÝ THUYẾT: Nguồn điện trong hệ thống điện là các nhà máy điện. Trong các nhà máy điện có một hoặc nhiều máy phát điện. Công suất thực được cung cấp bởi turbine, biến đổi năng lượng từ nhiệt năng (bằng cách đốt cháy dầu, gas hoặc than đá …), từ thuỷ năng (năng lượng của nguồn nước …). Sức điện động E 0 của máy phát điện phụ thuộc vào nguồn kích từ. Điện áp của máy phát phát ra được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh nguồn kích từ DC này. Lúc không tải, điện áp E T đo được tại đầu cực máy phát bằng với sức điện động E 0 . Nếu máy phát có tải, điện áp đầu cực sẽ thay đổi, mặc dầu điện áp kích từ DC vẫn giữ không thay đổi. Bởi vì máy phát có tổng trở trong, bao gồm điện trở và điện kháng của cuộn dây stator. Sơ đồ mạch tương đương của máy phát đồng bộ được trình bày trong hình 1, ở đây X là điện kháng stator, R là điện trở stator và E 0 là sức điện động của stator do từ trường dưới cực từ sinh ra. Hình 1 Do điện trở R nhỏ hơn rất nhiều lần so với điện kháng X, nên chúng ta có thể đơn giản mạch điện như trong hình 2. Điện áp đầu cực máy phát là E T và X gọi là điện kháng đồng bộ. Hình 2 Giá trò điện kháng đồng bộ có thể tính được bằng cách đo điện áp E T khi hở mạch đầu cực máy phát và đo dòng điện I khi ngắn mạch đầu cực như trong hình 3. Theo hình 3, ta có thể thấy I=E 0 /X từ đó tính được X. Chú ý rằng điện kháng đồng bộ X không cố đònh, nó phụ thuộc vào độ bão hoà của máy. 18 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Hình 3 II. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM : Bộ nguồn (220/380V 3 pha, 0 – 220/380V 3 pha) EMS 8821 Máy phát/ Động cơ đồng bộ EMS 8241 Bộ điện trở EMS 8311 Bộ điện cảm EMS 8321 Bộ điện dung EMS 8331 Bộ đo DC (0.5/2.5A) EMS 8412 Bộ đo AC (250/500V) EMS 8426 Bộ đo công suất ba pha (300W/300Var) (2) EMS 8446 Strobe light EMS 8922 Dây curoa EMS 8942 Các dây kết nối EMS 9128 III. PHẦN THÍ NGHIỆM : Bước 1: Trong bước này chúng ta xem xét sự thay đổi của điện áp máy phát khi tăng dòng kích từ DC. Nối mạch như hình 4. Hình 4 Kết nối cơ khí động cơ DC nối shunt vào máy phát bằng dây curoa. Dùng thiết bò đồng bộ bằng ánh sáng (strobe light) điều chỉnh tốc độ động cơ đến 1500v/p. Giữ tốc độ này không đổi cho các thí nghiệm kế tiếp. Thay đổi dòng kích từ I F và ghi những giá trò E 0 theo I F trong bảng 1. 19 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Bảng 1 I F (A) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 E 0 (V) Bước 2:Xác đònh thứ tự pha của điện áp máy phát, tương ứng với các đầu nối 1, 2, 3. Nếu thứ tự pha không đúng theo 1-2-3-1-2-3 … thì thay đổi hướng quay của động cơ DC. Bước 3: Sử dụng mạch như hình 4, thay đổi điện áp hở mạch E 0 = 220V. Sau đó ngắn mạch các đầu nối của stato bằng 3 ampe kế AC (như hình 5), đọc và lấy giá trò trung bình của các ampe kế. Tính giá trò của điện kháng đồng bộ theo công thức X = E 0 /I E 0 =220V I = ________ X = ________ Hình 5 Bước 4: Lặp lại bước 3 với E 0 bằng 240V và sau đó là 200V. E 0 =240V I = _______ X = _______ E 0 =200V I = _______ X = _______ Bước 5: Thay đổi điện áp Trong bước này, chúng ta sẽ tìm hiểu ảnh hưởng của tải lên điện áp đầu cực của máy phát. Dùng mạch như trong hình 4 và nối tải trở vào đầu ra của máy phát, lắp thêm thiết bò đo công suất và điện áp như hình 6. Hình 6 Điều chỉnh dòng kích từ I F của máy phát sao cho điện áp E L =380V. Sau đó giữ nguyên tốc độ và dòng kích từ, thay đổi các giá trò tải trở và ghi vào bảng 2. Bảo đảm tải cân bằng ba pha. Bước 6: Lặp lại bước 5, dùng tải cảm thay cho tải trở và ghi kết quả vào bảng 3 Bước 7: Lặp lại bước 5, dùng tải dung thay cho tải trở và ghi kết quả vào bảng 4 20 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP KHI THAY ĐỔI TẢI TRỞ R/pha(Ω) I F (A) E L (V) P (W) Q (Var) 22 QPS += (VA) ∞ 4400 2200 1467 1100 880 733 629 Bảng 3 THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP KHI THAY ĐỔI TẢI CẢM X L /pha(Ω) I F (A) E L (V) P (W) Q (Var) 22 QPS += (VA) ∞ 4400 2200 1467 1100 880 733 629 Bảng 4 THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP KHI THAY ĐỔI TẢI DUNG X C /pha(Ω) I F (A) E L (V) P (W) Q (Var) 22 QPS += (VA) ∞ 4400 2200 1467 1100 880 733 629 V. CÂU HỎI KIỂM TRA: 1. Máy phát đồng bộ 150MW, điện áp hở mạch đầu cực máy phát 12KV, dòng điện ngắn mạch đầu cực là 800A/pha. Hãy tính giá trò gần đúng của điện kháng đồng bộ/ pha. ____________________________________________________________________________ 2. a) Nếu máy phát đồng bộ trong câu 1 cung cấp tải trở 120MW ở điện áp 12kV, sức điện động E 0 phải bằng bao nhiêu? ____________________________________________________________________________ b) Góc lệch pha θ giữa điện áp E 0 và điện áp đầu cực máy phát? ____________________________________________________________________________ Bả ng 2 . thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Họ và tên : ……………………………………… Lớp : ………………………………………………… MSSV : …………………………………………… BÀI 4 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY. EMS 8 241 Bộ điện trở EMS 8311 Bộ điện cảm EMS 8321 Bộ điện dung EMS 8331 Bộ đo DC (0.5/2.5A) EMS 841 2 Bộ đo AC (250/500V) EMS 842 6 Bộ đo công suất ba pha (300W/300Var) (2) EMS 844 6 . 0.30 0.35 0 .40 0 .45 0.50 E 0 (V) Bước 2:Xác đònh thứ tự pha của điện áp máy phát, tương ứng với các đầu nối 1, 2, 3. Nếu thứ tự pha không đúng theo 1-2 - 3-1 - 2-3 … thì thay đổi