đồ án kỹ thuật điện điện tử Thiết kế máy phát điện ba pha công suất 12kVA và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. L I NĨI UỜ ĐẦ N ng l ng là m tă ượ ộ v n đ c c k quan tr ng trong xã h i ta. b t k qu c gia nào, n ng l ng nóiấ ề ự ỳ ọ ộ Ở ấ ỳ ố ă ượ chung và n ng l ng đi n nói riêng ln ln đ c coi là nghành cơng nghi pă ượ ệ ượ ệ mang tính ch t x ng s ng cho s phát tr n c a n n kinh t . Vi c s n xu t vàấ ươ ố ự ể ủ ề ế ệ ả ấ s d ng đi n n ng m t cách hi u qu ln đ c coi tr ng m t cách đ c bi t. Ýử ụ ệ ă ộ ệ ả ượ ọ ộ ặ ệ ngh a quan tr ng và c ng là m c tiêu cao c nh t c a nghành cơng nghi p thenĩ ọ ũ ụ ả ấ ủ ệ ch t này là nh m nâng cao đ i s ng c a m i ng i dân. ố ằ ờ ố ủ ỗ ườ Xã h i khơng nghừng phát tri n, sinh ho t c a nhân dân khơng ng ng đ cộ ể ạ ủ ừ ượ nâng cao nên c n ph i phát tri n nhi u lo i máy đi n m i. T c đ phát tri n c aầ ả ể ề ạ ệ ớ ố ộ ể ủ n n s n xu t cơng nơng nghi p c a m t n c đòi h i s phát tri n t ng ngề ả ấ ệ ủ ộ ướ ỏ ự ể ươ ứ c a nghành cơng nghi p đi n l c. Do đó u c u nghành ch t o máy iện cóủ ệ ệ ự ầ ế ạ ủ nh ng u c u cao h n.Máữ ầ ơ phát đi n đ ng b đóng m t vai trò quan tr ng trong h th ng đi n, n i màệ ồ ộ ộ ọ ệ ố ệ ơ tính n đ nh ln đ c đòi h i cao. n đ nh đ c đi n áp đ u c c máy phát là nổ ị ượ ỏ Ổ ị ượ ệ ầ ự h vàoờ các b n đ nh đi n áp máy phát. B đi u khi n n đ nh đi n áp máy phát b ng đi uộ ổ ị ệ ộ ề ể ổ ị ệ ằ ề khi n dòng ho c áp kích t đi vào máy phát đã có m t l ch s phát tri n. Vào nh ngể ặ ừ ộ ị ử ể ữ n m 1920, khi con ng i nh n th y vai trò quan tr ng c a vi c n đ nh qă ườ ậ ấ ọ ủ ệ ổ ị trình q đ c a h th ng thơng qua các b đi u khi n đáp ng nhanh, các thi t kộ ủ ệ ố ộ ề ể ứ ế ế cho h th ng kích t và h th ng đi u khi n đi n áp đã phát tri n và c i ti n cơngệ ố ừ ệ ố ề ể ệ ể ả ế ngh khơng nghừng . Cùng v i s phát tri n c a cơng ngh kích t có vành tr tệ ớ ự ể ủ ệ ừ ượ đ n khơng vành tr t, t thao tác b ng tay đ n t đ ng hóa hồn tồn là s phát tri nế ượ ừ ằ ế ự ộ ự ể c a các thi t b đi n t cơng su t nh Thyristor, các lo i Tranzitor, Triac…Bênủ ế ị ệ ử ấ ư ạ c nh đó c ng hình thành các b n đ nh đi n áp. V i u c u c a đ án “ Thi t kạ ũ ộ ổ ị ệ ớ ầ ủ ồ ế ế máy phát đi n ba pha cơng su t 12kVA và h th ng n đ nh đi n áp cho máyệ ấ ệ ố ổ ị ệ phát ” v i các s li uU = 4ớ ố ệ Với yêu cầu của đồ án “ Thiết kế máy phát điện ba pha công suất 12kVA và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát ” với các số liệu U = 400V, f = 50Hz, n = 1500vg/ph, Cosϕ = 0,8. Với công suất 12kVA không phải là quá lớn nó sẽ rất phù hợp làm nguồn dự phòng cho các hộ dân cần sử dụng điện một cách liên tục để sản xuất kinh doanh, hoặc cũng có thể sử dụng cho các khu chung cư nhỏ, siêu thò nhỏ … Những máy phát cấp công suất này hầu như chỉ phục vụ cho những nhu cầu về điện một cách riêng lẻ mà không thực sự đóng vai trò ổn đònh trong hệ thống điện lớn. Nhưng em cho rằng việc thiết kế một máy điện nhỏ và mang tính thiết thực này rất quan trọng. Nó 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. không chỉ đơn thuần cho mục đích sử dụng nhỏ mà còn phục vụ cho công tác nghiên cứu những máy điện cỡ lớn ở hiện tại và tương lai. Nội dung đồ án thiết kế bao gồm ba phần, mười một chương : Phần I : Giới thiệu về máy phát điện xoay chiều Phần II : Thiết kế điện từ và thiết kế kết cấu máy phát điện.  Chương I : Tính toán và xác đònh kích thước cơ bản của máy điện  Chương II : Tính toán dây quấn, rãnh stator và khe hở không khí  Chương III : Tính toán cực từ Rôtor.  Chương IV : Tính toán mạch từ  Chương V : Tính toán tham số của máy phát điện ở chế độ đònh mức  Chương VI : Tính toán dây quấn và thông số mạchï kích từ.  Chương VII : Tính trọng lượng vật liệu, tính tổn hao, tính toán nhiệt.  Chương VIII : Tính toán kết cấu. Phần III : Thiết kế sơ đồ và tính toán mạch ổn đònh điên áp máy phát.  Chương I : Khái quát hệ kích từ máy điện đồng bộ.  Chương II : Tính chọn thiết bò mạch động lực.  Chương III : Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển ổn đònh điện áp. Qua thời gian làm đồ án, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Đức Hùng, cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Song thời gian có hạn và vốn kiến thức của em chưa được rộng nên trong quá trình tính toán thiết kế không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em mong nhận được sự chỉ bảo của q thầy cô để Đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bùi Đức Hùng và tất cả q thầy cô đã giúp em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này. 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Máy điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng, nghóa là làm máy phát điện. Điện năng ba pha chủ yếu dùng trong nền kinh tế quốc dân và trong đời sống sinh hoạt được sản xuất từ các máy phát điện quay bằng tuabin hơi hoặc khí hoặc nước. Ngoài ra máy phát điện còn được kéo các động cơ khác như động cơ Điêzel, động cơ xy lanh hơi nước, động cơ chạy bằng nhiên liệu Hro…được chế tạo với công suất vừa và nhỏ nhằm dùng cho các tải đòa phương, dùng làm máy phát dự phòng. Ngoài ra các động cơ đồng bộ công suất nhỏ( đặc biệt là các động cơ đồng bộ kích từ bằng nam châm vónh cửu ) cũng được dùng rất rộng rãi trong các trang bò tự động và điều khiển. I. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG I.1 Đònh nghóa Những máy phát điện xoay chiều có tốc độ quay Rôtor n bằng tốc độ quay của từ trường n 1 gọi là máy điện đồng bộ, có tốc độ quay Rôtor luôn không đổi khi tải thay đổi. I.2 Công dụng Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện rất quan trọng của các lưới điện công nghiệp. Trong đó các động cơ sơ cấp là các tuabin hơi nước hoặc tuabin nước. Công suất đơn chiếc mỗi máy có thể đạt đến 1200MW đối với máy phát tuabin hơi và đến 560MW đối với máy phát tuabin nước. Các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện được kéo bởi động cơ Điêzel hoặc các tuabin khí, chúng có thể làm việc riêng lẻ hoặc hai ba máy làm việc song song với nhau. Các máy phát điện đồng bộ hầu hết được đặt ở các trạm phát điện xoay chiều, chúng được sử dụng rộng rãi trong mọi lónh vực : trong cuộc sống, công nghiệp, giao thông vận tải, các nguồn điện dự phòng, điện năng trên các phương tiện di động… 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. II. ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO II. 1 Đặc điểm Máy phát điện đồng bộ thường được kéo bởi tuabin hơi hoặc tuabin nước, vì vậy chúng được gọi là máy phát tuabin hơi hoặc máy phát tuabin nước. Đối với máy phát điện tuabin hơi, do đặc trưng là tốc độ cao tới vài nghìn vòng/phút nên máy phát điện thường có kết cấu Rôtor cực ẩn với đường kính nhỏ để giảm thiểu lực ly tâm. Và ngược lại, đối với máy phát điện tuabin nước, tốc độ thấp nên thường có Rôtor cực lồi, đường kính có thể lên tới 1,5m tùy theo công suất của máy. Máy phát điện ba pha thường gặp nhất là máy phát điện mà dòng điện một chiều được đưa vào cuộn dây kích từ thông qua hệ thống vành trượt. Cực từ của máy phát điện ba pha được kích thích bằng dòng điện một chiều và được đặt ở phần quay, còn dây quấn phần ứng với ba pha được đặt ở phần tónh và nối ra tải. Cũng có thể đặt cực từ ở phần tónh và dây quấn phần ứng ở phần quay giống trong máy điện một chiều, máy điện đồng bộ công suất nhỏ, vì sự trao đổi vò trí đó không làm thay đổi nguyên lý làm việc cơ bản của máy. Nguyên lý làm việc của máy điện nói chung và máy phát điện đồng bộ nói riêng đều dựa trên đònh luật cảm ứng điện từ. Nguyên lý làm việc cơ bản như sau : Stator của máy phát điện đồng bộ đồng bộ có dây quấn ba pha được đặt cách nhau một góc 120 0 trong không gian, được gọi là phần ứng, cảm ứng ra các sức điện động cung cấp ra tải ( hình 1.1 ). Còn Rôtor của máy phát điện, với cấu tạo dây quấn cực từ ( cực lồi với đối với máy phát có tuabin tốc độ thấp như các máy phát tuabin nước, các máy phát công suất nhỏ và cực ẩn với tuabin có tốc độ cao như máy phát Điêzel, tuabin hơi và khí ) làm nhiệm vụ tạo ra từ trường phần cảm. 4 N A B C Hình 1.1 cấu tạo của Stator. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. Khi Rôtor quay với tốc độ n thì từ trường cực từ sẽ quét và cảm ứng lên các dây quấn phần ứng các sức điện động xoay chiều hình sin lần lượt lệch pha nhau 120 0 theo chu kỳ thời gian, có trò số hiệu dụng là : E O =4,44.f.W l .K dq .Φ 0 Trong đó : E 0 là sức điện động pha. W 1 số vòng dây pha. f tần số của máy phát. Φ 0 từ thông cực từ Rôtor K dq hệ số dây quấn. Với tần số : . 60 p n f = (1.1) Với p là số đôi cực của máy. Khi máy phát điện đồng bộ làm việc khép kín mạch với tải, có dòng điện ba pha chạy trong ba dây quấn lệâch nhau góc 120 0 về thời gian sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ n 1 : 1 60. f n p = (1.2) So sánh (1.1) và (1.2) ta thấy n = n 1 , có nghiã là tốc độ quay của Rôtor bằng tôc độ của từ trường quay. Vì vậy ta có máy phát điện đồng bộ. II.2 Cấu tạo II.2.1 Máy cực ẩn Rôtor được làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, trên đó người ta gia công phay để tạo rãnh đặt dây quấn kích từ. Phần không phay rãnh hình thành mặt cực từ. Các máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn thường được chế tạo với số cực 2p = 2 , như vậy tốc độ quay của Rôtor là 3000 vòng/phút. Để hạn chế 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. lực ly tâm trong phạm vi an toàn đối với thép hợp kim chế tạo thành lõi thép Rôtor, đường kính D của Rôtor không quá 1,1 đến 1,5mét. Tăng công suất của máy bằng cách tăng chiều dài l của lõi thép. Chiều dài tối đa của Rôtor vào khoảng 6,5mét. Dây quấn kích từ đặt trên cực từ Rôtor được chế tạo từ dây đồng trần, tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành các bối dây. Các vòng dây của lớp dây này được cách điện với nhau bằng một lớp mica mỏng. Dây quấn kích từ nằm trong rãnh được cố đònh và ép chặt bằng các thanh nêm phi từ tính đưa vào miệng rãnh. Phần đầu nối ở ngoài được đai chặt bằng các ống trụ thép phi từ tính nhằm bảo vệ chống lại lực điện động do dòng điện gây ra. Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vành trượt đặt ở đầu trục thông qua hai chổi điện, nối với dòng kích từ một chiều. Dòng điện kích từ một chiều thường được cung cấp bởi một máy phát một chiều, hoặc xoay chiều được chỉnh lưu ( có hoặc không có vành trượt ), nối chung trục với máy phát điện. Stator của máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn bao gồm lõi thép, trong đó có đặt dây quấn ba pha, ngoài là thân và vỏ máy. Lõi thép Stator được ghép và ép bằng các tấm tôn silic có phủ cách điện. Các đường thông gió làm mát cho máy được chế tạo cố đònh trong thân máy để đảm bảo độ bền cách điện của dây quấn và máy. II.2.2 Máy cực lồi Các máy phát điện có tốc độ quay thấp thường được chế tạo dạng cực lồi, nên khác với máy cực ẩn, đường kính D của Rôtor có thể lên đến 15met trong khi chiều dài lại nhỏ với tỷ lệ l/D = 0,15 – 0,2. Rôtor của máy phát điện đồng bộ cực lồi công suất nhỏ và trung bình có lõi thép được chế tạo bằng thép đúc và gia công thành khối hình trụ trên mặt có đặt cực từ. Ở các máy lớn, lõi thép đó được chế tạo từ các tấm thép dày từ 1 đến 6mm, được dập hoặc đúc đònh hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục của máy mà được đặt trên giá đỡ của Rôtor, giá này được lồng vào trục máy. 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. Hình 1.2 Cực từ của máy phát đồng bộ cực lồi Cực từ đặt trên lõi thép Rôtor được ghép bằng những lá thép dày 1 – 1,5mm chế tạo đuôi có hình T hoặc bằng các bulông bắt xuyên qua mặt cực và vít chặt vào lõi thép Rôtor. Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành từng cuộn dây. Cách điện giữa các vòng dây là các lớp mica hoặc amiăng. Sau khi hoàn thiện gia công, các cuộn dây được lồng vào thân các cực từ. Dây quấn cản của máy phát điện đồng bộ được đặt ở trên các đầu cực có cấu tạo như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ, nghóa là làm bằng các thanh đồng đặt vào rãnh các đầu cực và hai dầu nối với hai vành ngắn mạch. Stator của máy phát điện đồng bộ cực lồi giống của máy phát điện đồng bộ cực ẩn. Để đảm bảo vận hành ổn đònh, ngoài các yêu cầu chặt chẽ đối với kết cấu về điện các kết cấu về cơ học và hệ thống làm mát cũng được thiết kế chế tạo phù hợp và tương thích với từng loại máy phát điện, đáp ứng được môi trường và chế độ làm việc. Máy phát điện đồng bộ làm mát bằng gió công suất nhỏ, có các khoang thông gió và làm mát được thiết kế chế tạo nằm giữa vỏ máy và lõi thép Stator. Đầu trục của máy được gắn một cánh quạt gió để khi quay không khí được thổi qua các khoang thông gió này. Bên ngoài vỏ máy cũng được chế tạo với các sống gân hoặc cánh toả nhiệt nhằm làm tăng 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cho máy. Phổ biến nhất là các máy phát điện đồng bộ được làm mát bằng nước hoặc bằng khí và được áp dụng cho các máy có công suất từ vài chục kW trở lên. Trong trường hợp máy phát điện có công suất nhỏ và cần di động thì thường dùng Điêzel làm động cơ sơ cấp và được gọi là máy phát điện Điêzel. Máy phát điện Điêzel thường có cấu tạo cực lồi. Đặc điểm khác biệt giữa những máy điện công suất nhỏ và máy điện công suất lớn ngoài kích thước của chúng khác nhau thì chúng còn khác nhau về hiệu suất làm việc, giá thành của máy cũng như giá điện sản xuất ra, thời gian làm việc của nó… Máy phát điện công suất nhỏ có cấu tạo gọn nhẹ, rất thuận lợi để làm máy phát dự phòng khi mất điện lưới, như máy phát điện Điêzel có thể linh động vận chuyển đi nơi khác để phục vụ khi cần thiết. Tuy nhiên máy điện công suất nhỏ giá thành không được rẻ vì trái vơí máy có công suất đơn chiếc càng lớn thì giá thành trên đơn vò công suất càng hạ nên nó chưa đươc sử dụng phổ biến mà nó chỉ được sử dụng ở những nơi cần thiết như bệnh viện, truyền hình, quân sự và thông tin liên lạc…Ngoài ra nó còn được sử dụng ở một số hộ dân cần điện để phục vụ sản xuất kinh doanh liên tục khi thiếu điện lưới. Hiệu suất làm việc của máy điện công suất nhỏ luôn thấp hơn những máy công suất lớn. III CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ. Để làm thí nghiệm lấy các đặc tính của máy phát điện đồng bộ thì cần phải có sơ đồ nối dây của máy phát điện. Tải của máy phát là tổng trở Z có thể thay đổi. Dòng điện kích thích I t của máy điện được lấy từ nguồn điện bên ngoài và được điều chỉnh nhờ vào biến trở r t . Khi vận hành thường máy phát điện cung cấp cho tải đối xứng. Chế độ này phụ thuộc vào hộ tiêu thụ điện năng nối với máy phát điện, công suất cấp cho tải không vượt quá đònh mức mà bằng đònh mức hoặc thấp hơn đònh mức một chút. Mặt khác các đại lượng này thông qua các đ lượng khác như dòng điện, điện áp, dòng kích từ, hệ số Cosϕ, tần số f, tốc độ quay n. Để phân tích các đặc tính của máy phát điện đồng bộ ta dựa vào ba đại lượng chủ yếu là U, I, i t thành lập các đặc tính sau : 1. Đặc tính không tải E = U o = f(i t ) khi I = 0 và f = f đm 2. Đặc tính ngắn mạch I n = f(i t ) khi U = 0 ; f = f đm 3. Đặc tính ngoài U = f(I t ) khi i t = const ; cosϕ = const ; f = f đm 4. Đặc tính điều chỉnh I t = f(I) khi U = const ; cosϕ = const ; f = f đm 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. 5. Đặc tính tải U = f(i t ) khi I = const ; cosϕ = const ; f = f đm III.1 Đặc tính không tải E = U 0 = f(i t ) Khi I= 0 và f= f đm Đặc tính không tải là quan hệ giữa sức điện động E cảm ứng ra cuộn dây Stator với dòng điện kích từ khi dòng điện tải bằng không. Trong hệ đơn vò tương đối máy phát điện đồng bộ cực ẩn và máy phát điện đồng bộ cực lồi khác nhau không nhiều, đặc tính không tải được hiển thò bằng đơn vò tương đối giống như trên hình 1.3 9 E ∗ i t∗ A MF® V W A A A V V W Z Z Z   !"# VR t • • • • • • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * • • • • • • • • • • • H ì n h b It * E * ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. Hình 1.3 Đặc tính không tải máy phát điện Trong đơn vò tương đối : * dm E E E = và * t t tdmo i i i = Với i tđmo là dòng điện không tải khi U = U đm III.2 Đặc tính ngắn mạch và tỷ số ngắn mạch I n = f(I t ) khi U= 0 và f = f đm $ % & ' σ % & ' % &%  u δ χ ud χ . E . I Hình 1.4 Đồ thò véc tơ và mạch điện thay thế của máy phát điện lúc ngắn mạch Đặc tính ngắn mạch là quan hệ giữa dòng điện tải khi ngắn mạch và dòng điện kích thích khi điện áp bằng không , tần số bằng tần số đònh mức ( khi dây quấn phần ứng được nối tắt ngay đầu máy). Nếu bỏ qua điện trở của dây quấn phần ứng( r ư = 0 ) thì mạch điện dây quấn phần ứng lúc ngắn mạch là thuần cảm ( ψ = 90 o ) như vậy I q = cosψ = 0 và I d = I.sinψ = 1 10 [...]... điện không tải để luôn giữ cho điện áp không đổi Nó cho biết hướng điều chỉnh 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát dòng điện It của máy phát điện đồng bộ để giữ cho điện áp ra U ở đầu máy phát điện không đổi It cosϕ = 0,8 (®iƯn c¶m) cosϕ = 1 It cosϕ = 0,8 (®iƯn dung) 0 Idm I Hình 1.8 Đặc tính điều chỉnh của máy phát điện đồng bộ Ta thấy với tải cảm... công suất 3,5÷100000kW vào khoảng 95 ÷ 97,8% Nếu làm lạnh bằng Hrôgen thì hiệu suất cũng có thể tăng khoảng 0,8% PHẦN II 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐIỆN TỪ VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU CHƯƠNG I TÍNH TOÁN VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU Những kích thước chủ yếu của máy điện đồng bộ là đường kính trong Stator D và chiều dài lõi sắt... phải tăng cường dây quấn kích từ và tương ứng phải tăng kích thước của máy Kết quả là phải dùng nhiều vật liệu hơn và giá thành của máy cao hơn đồng bộ III.3 Đặc tính ngoài và độ thay đổi điện áp ∆ m của máy phát 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát =fđm Đặc tính ngoài là quan hệ U = f(I) khi I t = const ; cosϕ = const và f U Udm cosϕ = 0,8 (®iƯn dung)... A và Bδ cũng ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của máy phát điện vì A đặc trưng cho mạch điện còn Bδ đặc trưng cho mạch từ Các thông số ban đầu : Công suất đònh mức máy phát : Pđm = 12kVA Điện áp đònh mức : m = 400V Tần số : f = 50Hz Tốc độ đònh mức : n = 1500vg/ph Hệ số công suất : cosϕ = 0,8 Số pha : m=3 Tính toán các thông số cơ bản : 1 Điện áp pha của máy phát : 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát. ..ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát Và đồ thò véc tơ của máy phát điện lúc đó như trên hình 1.4 Cũng từ biểu thức cân bằng sức điện động : U = E − j I d xd − j I q xq − I ru và các giả thiết như trên ta có E = +j.I.xd và mạch điện thay thế của máy có dạng như trên hình 1.4 Lúc ngắn mạch phản ứng phần ứng là khử từ, mạch từ của máy không... đònh điện áp cho máy phát Tổn hao cơ bao gồm : 1.Tổn hao công suất cần thiết để đưa không khí hoặc các chất làm lạnh khác vào các bộ phận của máy 2 Tổn hao công suất do ma sát ở ổ trục và ở bề mặt Rôtor và Stator khi Rôtor quay trong môi chất làm lạnh ( không khí, …) Ở các máy điện đồng bộ công suất và tốc độ quay khác nhau tỷ lệ phân phối các tổn hao nói trên không giống nhau Trong các máy phát điện đồng... với máy phát tuabin nước tổn hao phui có thể chiếm tới 11%, đối với máy phát tuabin hơi chủ yếu là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch vào khoảng 18% Hiệu suất của các máy điện đồng bộ được xác đònh theo biểu thức : P2 Trong đó η= P + p ∑ 2 P2 – công suất đầu của máy Σp – tổng tổn hao trong máy Hiệu suất của các máy phát điện làm lạnh bằng không khí công suất 0,5÷3000kW vào khoảng 92÷95%, công suất. .. III.6 Tổn hao và hiệu suất của máy điện đồng bộ Khi làm việc trong máy có các tổn hao đồng, tổn hao sắt, tổn hao kích từ, tổn hao phụ và tổn hao cơ Tổn hao đồng là công suất mất mát trên dây quấn phần tónh với giả thiết là mật độ dòng điện phân bố đều trên tiết diện của dây dẫn Tổn hao này phụ thuộc vào trò số mật độ dòng điện, trọng lượng đồng và thường được tính ở nhiệt độ 75oC Tổn hao sắt là công suất. .. −j.xưd.I − j.xσư.I U Eδ O I 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát Hình 1.10 Đồ thò véc tơ sức điện động của máy phát điện đồng bộ ở tải thuần cảm Để có được đặc tính đó phải điều chỉnh r t và Z ( khi đó phải có cuộn cảm có thể điều chỉnh được ) sao cho I = I đm Dạng của đặc tính tải thuần cảm như đường 3 trên hình 1.9 và đồ thò véc tơ tương ứng với... dài tính toán của Stator : 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát lδ' = 6,1.P ' 107 = αδ k s kdl A.Bδ D 2 n 6,1.12,96.107 = = 13,54 (cm) 0, 66.1,15.0,92.162.0, 7.22,32.1500 Trong đó : P’- công suất tính toán (kVA) kdl - hệ số dây quấn Với máy có P = 12kVA và 2p = 4 thì hệ số dây quấn nằm trong khoảng 0,91 ÷ 0,92 Do đó chọn kdl = 0,92 αδ - hệ số cung . 1500vg/ph Hệ số công suất : cosϕ = 0,8 Số pha : m = 3 Tính toán các thông số cơ bản : 1. Điện áp pha của máy phát : 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy. 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐIỆN TỪ VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU CHƯƠNG I TÍNH TOÁN VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU Những. ngoài và độ thay đổi điện áp ∆ U đm của máy phát đồng bộ 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn đònh điện áp cho máy phát. Đặc tính ngoài là quan hệ U = f(I) khi I t