CHƯƠNG 2 máy PHÁT điện một CHIỀU

CHƯƠNG 2: MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU  Đại cương  Các đặc tính của máy phát điện một chiều  Máy phát điện một chiều kích thích độc lập  Máy phát điện một chiều kích thích song song.  Máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp.  Máy phát điện một chiều làm việc song song.  Điều kiện ghép song song các máy phát.  Phân phối và chuyển tải giữa các máy phát. §1. ĐẠI CƯƠNG  Tuỳ theo kiểu kích thích ta có các loại máy phát Máy phát kích thích độc lập Máy phát kích thích song song Máy phát Máy phát kích thích kích thích hỗn hợp nối tiếp §2. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Các đặc tính  Các đại lượng đặc trưng cho chế độ làm việc của m.f.đ.m.c chiểu gồm U, I, it. Chúng tạo ra 5 đặc tính:  Đặc tính không tải E = f(it) khi I = 0, n = const  Đặc tính ngắn mạch In = f(it) khi U = 0, n = const  Đặc tính ngoài U = f(I) khi it = const, n = const  Đặc tính điều chỉnh it = f(I) khi U = const, n = const  Đặc tính tải U = f(it) khi I = const, n = const 2. Đặc tính không tải E = f(it)  Khi thí nghiệm, để hở mạch phần ứng và đo U, it ta có đặc tính không tải.  Đoạn OB là s.đ.đ Edư tạo bởi từ thông dư. Edư= (2 ÷ 3)%Uđm.  Khi tính toán ta dùng đường trung bình của nhánh lên và xuống của đặc tính không tải. 3. Đặc tính ngắn mạch  Khi thí nghiệm ngắn mạch, các máy phát được đưa về kích thích độc lập.  Khi ngắn mạch Eư = IưRư và Iư = (1.25 ÷ 1.5)Iđm nên Eư nhỏ.  Dòng điện it khi ngắn mạch nhỏ nên mạch từ không bão Iư 1 2 hoà. Do đó Eư ≡ it  Mặt khác Eư ≡ Iư nên Iư ≡ it và I(it) đường thẳng.  đường 1 – có từ dư, đường 2 – không có từ dư it Iư ,Eư  Ta vẽ đặc tính E = f(it) và đặc tính Iư = f(it)  Khi ngắn mạch muốn I = Iđm ta cần it = OC  Khi đó để tạo ra Eư chỉ cần it = OD Iđm Eư A O D B it C  Như vậy it = OC nhưng chỉ cần một lượng OD để tạo ra s.đ.đ.  Phần còn lại DC dùng tạo từ trường bù với tác dụng khử từ của phản ứng phần ứng. Iư ,Eư  ∆ABC có AB ≡ Fư ≡ Iư và BC ≡ Iư được gọi là tam giác đặc tính. 3. Các đặc tính làm việc của máy phát điện một chiều kích thích độc lập Iđm Eư A O D a. Đặc tính ngoài U = f(I)  Phương trình cân bằng điện áp: U = Eư - RưIư B C it  Khi Iư tăng, điện áp rơi IưRư tăng. U Uo  Khi Iư tăng, từ trường ∆U phần ứng tăng lên nên E giảm xuống do p.ư.p.ư.  Kết quả khi Iư tăng lên, điện áp ra U giảm xuống.  Độ thay đổi điện áp: ∆Udm 0 U 0 − Udm /0 = ×100 = (5 ÷ 15)0 / 0 Udm I Iđm  Ta có thể xây dựng đặc tính ngoài từ tam giác đặc tính và đặc tính không tải E = f(it) U, E H D Q A B G I Iđm C 0.5Iđm P it b. Đặc tính điều chỉnh E  Khi Iư tăng, U giảm. Muốn U = const phải A B C Uđm tăng it it M 0.5Iđm Iư tính này I  Ta xây dựng đặc Iđm it 4. Các đặc tính làm việc của máy phát kích thích song song a. Điều kiện tự kích thích  Máy phải có từ thông dư  Khi máy ngừng làm việc trong máy còn có từ thông dư Φ dư.  Khi quay máy, Φ dư tạo ra s.đ.đ Edư = (2 ÷ 3)%Uđm  Trong dây quấn kích thích có dòng điện kích thích ban đầu Edu i to = rt  Phương trình mạch kích từ: U di t E = rt i t + L t U1 dt  Máy phải quay theo một chiều xác định  Dòng ito phải tạo ra một từ E M di t Lt dt Uo Edư thông cùng chiều với Φ dư để tăng cường từ trường trong máy. ito it1 it2 it it  Vậy ito phải có chiều xác định, nghĩa là E phải có chiều xác định và do đó máy phải quay theo chiều xác định  Điện trở của mạch kích thích rt < rtgh E U1 rtgh rt2 rt1 U2  Khi rt = rt1, điện áp ra là U1. Edư αgh  Khi rt = rt2, điện áp ra là U2  Khi rt = rtgh, điện áp ra không xác định  Như vậy, muốn có điện áp ra thì rt < rtgh it  Để tăng phạm vi điều chỉnh điện áp, ta làm cong đặc tính không tải ngay trong đoạn đầu tiên. Muốn thế ta thường xẻ rãnh trên cực từ. b. Đặc tính ngoài U = f(I), rt = const  Khi Iư tăng, RưIư tăng  Eư giảm do phản ứng phần ứng tăng  it giảm do Eư giảm nên U giảm và giảm nhiều hơn so với máy phát kích thích độc lập.  I chỉ tăng đến Ith rồi sau đó U nếu tiếp tục giảm điện trở tải Uo ∆U thì I giảm đến In.  Lí do: máy làm việc trong đoạn không bão hoà nên E giảm nhanh khi it giảm. Do In Iđm Ith I đó U giảm nhanh và làm I giảm.  Ta có thể xây dựng đặc tính ngoài từ tam giác đặc tính và đặc tính không tải E = f(it). D H G U, E A Q B C K I Iđm 0.5Iđm P it c. Đặc tính điều chỉnh Đặc tính điều chỉnh của máy kích thích song song giống với máy kích thích độc lập. 5. Đặc tính của máy phát kích thích nối tiếp a. Điều kiện tự kích thích  Máy phải có từ dư  Máy phải quay theo một chiều xác định  Máy phải có tải b. Đặc tính làm việc  Do I = it nên chỉ có đặc tính ngoài U = f(I)  Để vẽ U = f(I) từ đặc tính U không tải và tam giác đặc tính ta vẽ tam giác đặc tính A B C sao cho A ở trên đặc tính không tải thì C nằm trên đặc tính ngoài. 6. Các đặc tính của máy phát kích thích hỗn hợp a. Các loại máy phát  Máy kích thích hỗn hợp thuận  Máy kích thích hỗn hợp ngược I b. Các đặc tính làm việc  Máy phát kích hỗn hợp thuận U hầu như không U đổi khi I tăng nếu bù đủ  U tăng khi I tăng nếu bù thừa  U giảm khi I tăng nếu bù thiếu I  U giảm nhiều khi I tăng nếu máy kích thích hỗn hợp ngược  Ta có thể xây dựng đặc tính ngoài từ tam giác đặc tính và đặc tính không tải E = f(it) G H D U, E AQ B C A I Iđm 0.5Iđm C B P it §3. MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU LÀM VIỆC SONG SONG 1. Lý do  Bảo đảm cung cấp điện an toàn.  Sử dụng các máy phát một cách kinh tế nhất. 2. Điều kiện nối song song  Cùng cực tính m n  E2 = U  Nối dây cân bằng ở máy phát kích thích m n hỗn hợp 3. Phân phối và chuyển tải giữa các máy  Sau khi nối, nếu thỏa mãn các điều kiện trên máy phát 2 mới được nối vào sẽ làm việc không tải.  Lúc này ta phải phân phối lại công suất giữa 2 máy.  Muốn thế ta sẽ điều chỉnh it để thay đổi E của từng máy. U 1 3 4 2 I2 I2 I2 I1 I1 I I1  Để dễ dàng tính toán, ta coi các đặc tính là đường thẳng.  Tam giác ABC được gọi là tam giác đặc tính dùng khi tính toán phân bố phụ tải.  Từ hình vẽ ta có: ∆U E − Udm Udm × ∆U = = ∆I Idm I dm U E Uđm A C ∆U B ∆I I Iđm Ví dụ: Máy phát một chiều A có P = 400kW, U = 240V, ∆U = 4% làm việc với máy phát B có P = 500kW, U = 240V, ∆U = 6% chia đều nhau tải 600kW. Tính dòng điện mỗi máy khi tải tăng đến 4000A. Bỏ qua điện trở kích thích ta có: IdmA PdmA 400 × 10 3 = = = 1666.7A Udm 240 IdmB PdmB 500 × 10 3 = = = 2038.3A Udm 240 Pt 600 × 10 3 It = = = 2500A Udm 240 ∆U Udm × ∆U A = ∆I A I dm 240 × 0.04 = 1667.3 ∆I A = 139 ∆U ∆U Udm × ∆U B = ∆I B Idm 240 × 0.06 = 2038.3 U ∆IB 240 ∆U A ∆IA I B 1250 ∆I B = 141.55∆U Dòng điện thay đổi một lượng: ∆I = ∆I A + ∆I A = (139 + 141.55)∆U = 4000 − 2500 = 1500A 1500 ∆U = = 5.35V 139 + 141.55 ∆I A = 139 ∆U = 139 × 5.35 = 743.2A ∆I B = 141.55∆U = 141.55 × 5.35 = 756.8A I Am = I A + ∆I A = 1250 + 743.2 = 1993.2A I Bm = I B + ∆I B = 1250 + 743.2 = 2006.8A Máy A quá tải: 1993.2 − 1666.7 = 0.1959 = 19.59% 1666.7 [...]... E AQ B C A I Iđm 0.5Iđm C B P it §3 MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU LÀM VIỆC SONG SONG 1 Lý do  Bảo đảm cung cấp điện an toàn  Sử dụng các máy phát một cách kinh tế nhất 2 Điều kiện nối song song  Cùng cực tính m n  E2 = U  Nối dây cân bằng ở máy phát kích thích m n hỗn hợp 3 Phân phối và chuyển tải giữa các máy  Sau khi nối, nếu thỏa mãn các điều kiện trên máy phát 2 mới được nối vào sẽ làm việc không... Edư thông cùng chiều với Φ dư để tăng cường từ trường trong máy ito it1 it2 it it  Vậy ito phải có chiều xác định, nghĩa là E phải có chiều xác định và do đó máy phải quay theo chiều xác định  Điện trở của mạch kích thích rt < rtgh E U1 rtgh rt2 rt1 U2  Khi rt = rt1, điện áp ra là U1 Edư αgh  Khi rt = rt2, điện áp ra là U2  Khi rt = rtgh, điện áp ra không xác định  Như vậy, muốn có điện áp ra thì... U = 24 0V, ∆U = 6% chia đều nhau tải 600kW Tính dòng điện mỗi máy khi tải tăng đến 4000A Bỏ qua điện trở kích thích ta có: IdmA PdmA 400 × 10 3 = = = 1666.7A Udm 24 0 IdmB PdmB 500 × 10 3 = = = 20 38.3A Udm 24 0 Pt 600 × 10 3 It = = = 25 00A Udm 24 0 ∆U Udm × ∆U A = ∆I A I dm 24 0 × 0.04 = 1667.3 ∆I A = 139 ∆U ∆U Udm × ∆U B = ∆I B Idm 24 0 × 0.06 = 20 38.3 U ∆IB 24 0 ∆U A ∆IA I B 125 0 ∆I B = 141.55∆U Dòng điện. .. giữa 2 máy  Muốn thế ta sẽ điều chỉnh it để thay đổi E của từng máy U 1 3 4 2 I2 I2 I2 I1 I1 I I1  Để dễ dàng tính toán, ta coi các đặc tính là đường thẳng  Tam giác ABC được gọi là tam giác đặc tính dùng khi tính toán phân bố phụ tải  Từ hình vẽ ta có: ∆U E − Udm Udm × ∆U = = ∆I Idm I dm U E Uđm A C ∆U B ∆I I Iđm Ví dụ: Máy phát một chiều A có P = 400kW, U = 24 0V, ∆U = 4% làm việc với máy phát. .. việc của máy phát kích thích song song a Điều kiện tự kích thích  Máy phải có từ thông dư  Khi máy ngừng làm việc trong máy còn có từ thông dư Φ dư  Khi quay máy, Φ dư tạo ra s.đ.đ Edư = (2 ÷ 3)%Uđm  Trong dây quấn kích thích có dòng điện kích thích ban đầu Edu i to = rt  Phương trình mạch kích từ: U di t E = rt i t + L t U1 dt  Máy phải quay theo một chiều xác định  Dòng ito phải tạo ra một từ... ∆IB 24 0 ∆U A ∆IA I B 125 0 ∆I B = 141.55∆U Dòng điện thay đổi một lượng: ∆I = ∆I A + ∆I A = (139 + 141.55)∆U = 4000 − 25 00 = 1500A 1500 ∆U = = 5.35V 139 + 141.55 ∆I A = 139 ∆U = 139 × 5.35 = 743.2A ∆I B = 141.55∆U = 141.55 × 5.35 = 756.8A I Am = I A + ∆I A = 125 0 + 743 .2 = 1993.2A I Bm = I B + ∆I B = 125 0 + 743 .2 = 20 06.8A Máy A quá tải: 1993 .2 − 1666.7 = 0.1959 = 19.59% 1666.7 ... không tải E = f(it) D H G U, E A Q B C K I Iđm 0.5Iđm P it c Đặc tính điều chỉnh Đặc tính điều chỉnh của máy kích thích song song giống với máy kích thích độc lập 5 Đặc tính của máy phát kích thích nối tiếp a Điều kiện tự kích thích  Máy phải có từ dư  Máy phải quay theo một chiều xác định  Máy phải có tải b Đặc tính làm việc  Do I = it nên chỉ có đặc tính ngoài U = f(I)  Để vẽ U = f(I) từ đặc... thì C nằm trên đặc tính ngoài 6 Các đặc tính của máy phát kích thích hỗn hợp a Các loại máy phát  Máy kích thích hỗn hợp thuận  Máy kích thích hỗn hợp ngược I b Các đặc tính làm việc  Máy phát kích hỗn hợp thuận U hầu như không U đổi khi I tăng nếu bù đủ  U tăng khi I tăng nếu bù thừa  U giảm khi I tăng nếu bù thiếu I  U giảm nhiều khi I tăng nếu máy kích thích hỗn hợp ngược  Ta có thể xây dựng... điều chỉnh điện áp, ta làm cong đặc tính không tải ngay trong đoạn đầu tiên Muốn thế ta thường xẻ rãnh trên cực từ b Đặc tính ngoài U = f(I), rt = const  Khi Iư tăng, RưIư tăng  Eư giảm do phản ứng phần ứng tăng  it giảm do Eư giảm nên U giảm và giảm nhiều hơn so với máy phát kích thích độc lập  I chỉ tăng đến Ith rồi sau đó U nếu tiếp tục giảm điện trở tải Uo ∆U thì I giảm đến In  Lí do: máy làm ... thích ta có loại máy phát Máy phát kích thích độc lập Máy phát kích thích song song Máy phát Máy phát kích thích kích thích hỗn hợp nối tiếp 2 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU Các đặc tính... it1 it2 it it  Vậy ito phải có chiều xác định, nghĩa E phải có chiều xác định máy phải quay theo chiều xác định  Điện trở mạch kích thích rt < rtgh E U1 rtgh rt2 rt1 U2  Khi rt = rt1, điện. .. §3 MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU LÀM VIỆC SONG SONG Lý  Bảo đảm cung cấp điện an toàn  Sử dụng máy phát cách kinh tế Điều kiện nối song song  Cùng cực tính m n  E2 = U  Nối dây cân máy phát kích