Bài giảng kỹ thuật điện phần 3 hệ thống năng lượng

1 KỸ THUẬT ĐIỆN PHẦN 3 HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG 2 HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG n HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU n MẠCH TỪ VÀ MÁY BIẾN ÁP n KĨ THUẬT ĐIỆN CƠ n MÁY ĐIỆN QUAY 3 CHƯƠNG 10. HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 2. HỆ THỐNG ĐIỆN 1 PHA VÀ 3 PHA 3. TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG 4 1.GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU n 1878 các trạm phát điện và phụ tải điện chiếu sáng hình thành n 4/9/1882 máy phát điện một chiều dẫn động bằng động cơ hơi nước khởi đầu ngành công nghiệp cung cấp năng lượng điện. n Các HTĐ 1 chiều của Edison đã được phát triển thành HTĐ 1 chiều ba dây 220V n 1885 William Stanley phát minh MBA n 1889 Đường dây điện xoay chiều 1 pha đầu tiên (21 km, 4 kV) vận hành ở Mỹ, giữa thành phố Oregon và Portland. n 1888 Nikola Tesla đưa ra HTĐ nhiều pha n 1893 Đường dây ba pha đầu tiên (12 km, 2,3 kV) trên đất Mỹ đã vận hành tại California 5 n Các nguồn năng lượng n Than đá, khí gas, dầu …. ( dùng cho các nhà máy turbin hơi) n Thủy điện n Hạt nhân n Mặt trời, sức gió, thủy triều… n Các cấp điện áp và tần số n Ngày nay có 2 tần số chuẩn cho việc sản xuất : + 50Hz ( ở Châu Âu, Liên Xô trước đây, Ấn Độ, Việt Nam….) + 60Hz ( Mỹ, Canada, Nhật…) n Điện áp truyền tải tăng một cách đều đặn :115, 138, 161, 230, 345 500 và hiện nay là 765 kV, Các điện áp siêu cao (ultrahigh voltage - UHV) trên 1000kV hiện nay đang trong giai đoạn nghiên cứu 1.GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 6 2. HỆ THỐNG ĐIỆN 1 PHA VÀ 3 PHA n Ưu điểm của hệ thống 3 pha: n Công suất tức thời của mạch điện một pha dao động gây nhiễu không mong muốn trong máy điện một pha n Mạch ba pha đối xứng thì công suất tức thời là không đổi, không đập mạch và có thể bỏ qua tác động xấu của đập mạch tới các thiết bị nguồn và tải P = √3 I L V L cosФ n Công suất truyền tải 3 pha lớn hơn 1 pha n Chi phí đầu tư thấp hơn 1 pha… rms rms rms rms ( ) cos cos (2 ) p t V I V I ωt j j = + + 7 n Công suất: n Công suất phức: n Hệ số công suất: hệ số công suất trễ pha, sớm pha. n Công suất 3 pha: n Năng lượng: E = PT n Phụ tải công nghiệp: PF trễ và vấn đề cải thiện PF fff 333 jQPS ~ += 2. HỆ THỐNG ĐIỆN 1 PHA VÀ 3 PHA IVZ IVZIZ*II*IVjQPS ~ qqq -Ð=Ð===+= 2 q cos = = S/PPF 8 3. HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG Cấu trúc của một hệ thống điện điển hình Tiêu thụ Tiêu thụ Đến các thành viên khác Đến các thành viên khác Máy biến áp Thanh cái Hệ thống Hệ thống Hệ thống Phân phối Phân phối phát truyền tải truyền tải khu vựcsơ cấp thứ cấp Tiêu thụ Tiêu thụ 9 Mạch phân phối (Sơ cấp) (Thứ cấp) Máy biến áp phân phối (Nối đất) “Dây nóng” Thiết bị Chiếu sáng Thiết bị Thiết bị Chiếu sáng Dây đất “Dây nóng” Nhà ở Các nhà ở khác Mạch điện dân sinh một pha, ba dây. 3. HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG 10 n Phụ tải điện: Sơ đồ một dây một phần của hệ thống ba pha điển hình. Máy phát Máy biến áp Thanh cái Máy cắt Dây truyền tải Chỉ số của dây Đến thanh cái số 6 Chỉ số của thanh cái (nút) Đến thanh cái số 7 Tải Dây nối với hệ thống bên cạnh 3. HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG [...]... lượng điện Máy phát n n Máy điện gồm 3 bộ phận cơ bản: 1 Hệ thống điện 2 Hệ thống cơ 3 Từ trường hỗ cảm Mật độ năng lượng điện: 1 e 0 E 2 2 n Mật độ năng lượng từ: 1 B2 2 m0 23 1 CÁC NGUN LÝ CƠ BẢN n Định luật cảm ứng điện – từ: n Tải (tích lũy hay động cơ): e=+ n df dl = +N dt dt e=- df dl = -N dt dt Máy phát: 24 1 CÁC NGUN LÝ CƠ BẢN n Tương tác lực: Dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu.. .3 HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG Mơ hình đơn giản của một hệ thống điện Tải Trở kháng đường dây Thanh cái nguồn Thanh cái tải (phát cuối) (nhận cuối) n n n Hiệu suất truyền tải: là tỉ số của P truyền đến nút nhận cuối cùng với P được truyền đi từ nút phát cuối cùng V - VRFL %TLVR = RNL ´ 100 Điều chỉnh điện áp: VRFL Hệ số tải là tỉ số của điện năng sử dụng thực tế với điện năng danh... ứng điện từ: Sind = V2 I3 CS truyền điện trực tiếp: Scond = V2 I1 Ưu nhược điểm: n n n Kích thước nhỏ, nhẹ hơn máy biến áp hai cuộn dây Hiệu suất cao hơn Nhược điểm cơ bản của biến áp tự ngẫu là sự nối điện trực tiếp (khơng có cách điện) giữa phía cao áp và hạ áp 21 CHƯƠNG 12 ĐiỆN CƠ 1 2 3 Các ngun lý cơ bản Sức điện động Từ trường quay 22 1 CÁC NGUN LÝ CƠ BẢN Động cơ Năng lượng cơ Năng lượng điện. .. -240o) Sức từ động Á :F(θ,t) = (3/ 2)Fmcos (θ -ωst) 29 3 TỪ TRƯỜNG QUAY n Từ trường quay trong dây quấn một pha Dây quấn một pha mang dòng điện xoay chiều tạo ra từ thơng đập mạch đứng n hoặc các từ thơng quay tương đương 30 CHƯƠNG 13 MÁY ĐIỆN QUAY 1 2 Các khái niệm cơ bản của máy điện quay Máy điện khơng đồng bộ 31 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Các chế độ: n n n n Chế độ động cơ: Điện áp đầu vào v sinh ra dòng... ện trong các cuộn dây ngược với sức điện động phát sinh e Chế độ máy phát: Sức điện động phát sinh e tạo ra dòng điện ngồi cuộn dây ngược chiều với điện áp đầu cực Chế độ hãm: Tổng năng lượng đầu vào bị tiêu tán dưới dạng nhiệt năng Máy điện được điều khiển bởi momen bên ngồi T, trong khi đó momen i ện từ Te aiện từ ngược chiều với T 32 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Máy điện đồng bộ: n n n Ngun lý hoạt động... chạy ở tốc độ ồng bộ n n 34 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN n Đặc tính cơ: Momen Dạng đường cong momen – tốc độ cơ bản (hay đặc tính momen – độ trượt) Tốc độ trượt Vùng hãm Vùng động cơ Vùng máy phát 35 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Máy điện một chiều: n n n Ngun lý hoạt động Các loại máy điện một chiều: Biến trở kích thích Phần ứng Biến trở kích thích Phần ứng Kích thích song song Nguồn DC Phần ứng Kích thích nối... giống như mạch điện tạo ra đường dẫn cho dòng điện Từ thơng ф Lõi sắt Dòng điện I stđ Mạch từ đơn giản (a) stđ và từ thơng (b) Từ thơng tản và từ thơng diềm Cuộn dây N vòng từ thơng lõi sắt từ thơng tản Từ thơng diềm Khe hở khơng khí 15 2 MẠCH TỪ n Sức từ động: ò H dl n Từ thơng: j= n = N.I =HC lC stđ Á Á = Â l / mA Sự khác nhau giữa mạch từ và mạch điện: n n n Từ trở khơng tiêu tốn năng lượng Từ thơng... 4.44kw f Nphf V/pha 27 2 SỨC ĐIỆN ĐỘNG Máy điện một chiều: n Mạch từ Trục đứng, trục của stđ rotor Trục ngang, trục của stđ hay từ trường stator Cuộn dây kích từ Phần ứng Các chổi trên vành góp (khơng biểu diễn) n n n e= Cuộn dây kích từ Phần ứng fPn 60 Một dây dẫn: Z dây dẫn và α nhánh song song: E a Cơng suất: Teωm = EaIa = PfnZ 60a Ea = PZ fw m = K a fw m 2pa 28 2 SỨC ĐIỆN ĐỘNG n n n n n n ia = I... MẠCH TỪ VÀ MÁY BIẾN ÁP 1 2 3 4 5 6 Vật liệu từ Mạch từ Mạch điện tương đương của MBA Đặc tính của máy biến áp Máy biến áp 3 pha Máy biến áp tự ngẫu 12 1 VẬT LIỆU TỪ n Vật liệu từ n Mật độ từ thơng B và cường độ từ trường H có mối liên hệ B = µH Đặc tính từ hóa điển hình được chia làm ba vùng Vùng III( phi tuyến) Bão hòa Điểm làm việc phổ biến Vùng I (gần tuyến tính) Vùng I 13 1 VẬT LIỆU TỪ Tổn hao lõi... vật liệu cách từ 16 3 MẠCH ĐIỆN TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp lý tưởng Đường dẫn trung bình của từ thơng Lõi sắt từ Thứ cấp (N2 vòng) Tải Sơ cấp (N1 vòng) Từ thơng hỗ cảm ф Sơ đồ máy biến áp hai cuộn dây df e1 = N 1 dt df e2 = N 2 dt v1 e1 N1 V E N = = =a 1 = 1 = 1 =a v2 e2 N 2 V2 E2 N 2 e1 N 1 = e2 N 2 i1 v2 N 2 1 = = = i2 v1 N1 a I1 V2 N 2 1 = = = I 2 V1 N1 a 17 3 MẠCH ĐIỆN TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA . 1 KỸ THUẬT ĐIỆN PHẦN 3 HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG 2 HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG n HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU n MẠCH TỪ VÀ MÁY BIẾN ÁP n KĨ THUẬT ĐIỆN CƠ n MÁY ĐIỆN QUAY 3 CHƯƠNG 10. HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY. THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 2. HỆ THỐNG ĐIỆN 1 PHA VÀ 3 PHA 3. TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG 4 1.GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU n 1878 các trạm phát điện và phụ tải điện chiếu. THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 6 2. HỆ THỐNG ĐIỆN 1 PHA VÀ 3 PHA n Ưu điểm của hệ thống 3 pha: n Công suất tức thời của mạch điện một pha dao động gây nhiễu không mong muốn trong máy điện một