ĐỘNG cơ điện ĐỒNG bộ

§6. ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ 1. Khái niệm chung • Động cơ điện đồng bộ được dùng khi tải có công suất lớn vì chúng có hiệu suất cao, tin cậy và có thể điều chỉnh được cosϕ. • Động cơ điện đồng bộ có tốc độ không thay đổi khi tải thay đổi. • Cấu tạo của động cơ điện giống như máy phát. Tuy nhiên do điều kiện mở máy, chúng thường có cấu tạo cực lồi. 2. Phương trình cân bằng điện áp và đồ thị vec tơ • Phương trình cân bằng điện áp: & = E& δ + I(R & u + jX σu ) U & u + jX σu ) = E& + E& ud + E& uq + I(R & u = E& + jI& d X d + jI& q X q + IR • Động cơ điện làm việc với góc θ < 0 & u & IR U jI& q X q θ jI& d X d E& I& q ψ I& I& d 3. Các phương pháp khởi động a. Đặc điểm S N • Động cơ đồng bộ có đặc điểm là không thể tự mở máy, nghĩa là khi đưa nn11 N dòng điện 3 pha vào stato thì rôto không quay. • Ta xét một động cơ như hình vẽ. • Để khởi động ta đặt thêm trên cực từ dây quấn kiểu lồng sóc. b. Mở máy theo phương pháp không đồng bộ. • Mở máy theo 2 giai đoạn  Giai đoạn 1:  Mở máy với it = 0. Cuộn kích thích được nối qua RT = (10 ÷ 12)rt  Nối động cơ vào lưới. Động cơ được khởi động như đ.c.k.đ.b ro to lồng sóc.  Giai đoạn 2: Khi n ≈ n1, cung cấp it cho động cơ. Thời điểm đưa it vào roto thỏa mãn: k m Pdm i tdb s < 0.04 × 2 2 GD n dm i tdm km – năng lực quá tải ở chế độ đồng bộ với it = itđm itđb – dòng điện kích thích khi đồng bộ hoá  Để đơn giản, có thể cung cấp it ngay trong giai đoạn 1. c. Mở máy bằng phương pháp hoà đồng bộ • Động cơ được hoà đồng bộ vào lưới như hoà máy phát. 4. Các đặc tính làm việc của động cơ • Các đặc tính làm việc khi it, U, f = const là các P1, I1, η, cosϕ quan hệ:  P1 = f(P2)  I1 = f(P2)  cosϕ = f(P2)  η = f(P2) P2 Ví dụ: Một động cơ đồng bộ 3 pha cực ẩn 200kW, 15000V, 50Hz, 2p = 2, nối Y làm việc ở tải định mức, cosϕ = 0.84 vượt trước với hiệu suất 0.95. Điện kháng đồng bộ một pha là 50Ω. Tính mô men định mức, dòng điện phần ứng, s.đ.đ E, góc θ và mô men cực đại. Tốc độ của động cơ là 3000v/ph. Mô men định mức là: Pdm 60 × Pdm 60 × 200 × 10 3 M dm = = = = 636.62Nm ω 2 πn 2 π × 3000 Công suất lấy từ lưới: Pdm 200 S dm = = = 263.16kVA η cos ϕ 0.84 × 0.95 Do cosϕ = 0.84 vượt trước, góc pha ban đầu của điện áp bằng 0 nên ϕ = 36.86o và điện áp một pha: U 15000 Uf = = = 8660.3V 3 3 Dung lượng trên một pha: S 263.16 × 10 3 & ∗ I& * Sf = = = 87720VA = U 3 3 Dòng điện phần ứng: o S 87720 ∠ − 36.86 o I& * = = = 10.1 ∠ − 36.86 A o & U 8660.3∠0 I& = 10.1∠36.86 o A S.đ.đ không tải: &E = U & − jIX & db = 8660.3 − j × 10.1∠36.86 o × 50 = 8972.3∠ − 2.58 o V θ = −2.58 o Công suất cực đại đạt được khi θ = -90o: EU 8972.3 × 8660.3 Pmax = 3 =3 = 4662.2kW X db 50 Mô men cực đại: Pmax 60Pmax 60 × 4662.2 × 10 3 M max = = = = 14840Nm ω 2 πn 2 π × 3000 5. Ảnh hưởng của tải đến I, θ và ϕ • Giả sử U, f, it = const. Đồ thị vec tơ ban đầu như hình vẽ. • Giả sử công suất tăng gấp đôi nên Icosϕ và Esinθ tăng gấp đôi. • Như vậy góc θ tăng. • Góc ϕ giảm. • Dòng điện phần ứng tăng. & jIX db & U E& θ θ1 ϕ I& §2. MÁY BÙ ĐỒNG BỘ • Máy bù đồng bộ có cấu tạo tương tự động cơ. • Sơ đồ mắc máy bù Z • Nguyên lý làm việc của máy MB bù &L U  Máy bù là động đồng bộ làm I& L việc với P = 0. Khi điều chỉnh it ta làm cho máy bù tiêu thụ hay phát ra Q. I& B I& z • Công suất định mức khi quá kích thích(phát Q) Sđm = mUđmIđm • Khi thiếu kích thích(tiêu thụ Q) tối đa, nghĩa là khi it = 0, E = 0: S′ = mUdm I′ • Bỏ qua tổn hao: & −U & dm E I& ′ = jxd 2 Udm S′ = m xd S′ Udm 1 = = Sdm I dm xd xd∗ • Khởi động máy bù tương tự như khởi động động cơ • Ưu điểm và nhược điểm của máy bù đồng bộ:  Máy bù có thể chế tạo với S lớn, điện áp cao.  Máy bù khởi động khó. Ví dụ: Một hệ thống 3 pha 50Hz, 400V, 1200kW có cosϕ = 0.92 chậm sau gồm một động cơ không đồng bộ 500kW và một động cơ đồng bộ có n = 1000v/ph làm việc ở tải định mức, cosϕ = 0.84 vượt trước và hiệu suất 96.2%. Điện kháng đồng bộ một pha là 0.6Ω. Tính cosϕ của hệ thống khi không có động cơ đồng bộ, cosϕ của hệ thống khi động cơ đồng bộ không tải. Theo đồ thị vec tơ ta có: P 1200 × 10 3 I= = = 1882.7A & U 3Ucosϕ 3 × 400 × 0.92 = 1882.7A Idb 700 × 10 3 = = 1020.8A 3 × 400 × 0.84 2 db I& ϕ I& db ϕdb ϕkdb 2 I kdb = I + I − 2IdbIcosα 2 2 = 1020.8 + 1882.7 − 2 × 1020.8 × 1882.7 × 0.84 = 1165.3A Hệ số công suất khi không có động cơ đồng bộ: I& kdb cosϕkdb Pkdb 500 × 10 3 = = = 0.6193 3UI kdb 3 × 400 × 1165.3 ϕkdb = 51.73o Khi động cơ đồng bộ không mang tải tác dụng, nó chỉ phát ra công suất phản kháng. Do dòng điện it = const nên công suất phản kháng là: 3 o 3 Qdb = Pdb tgϕdb = 700 × 10 × tg32.86 = 452.14 × 10 VAr 3 Q kdb = Pkdb tgϕkdb = 500 × 10 × tg51.73 o 3 = 633.79 × 10 VAr 3 Q = Q kdb − Qdb = 633.79 × 10 − 512.14 × 10 3 3 = 120.65 × 10 VAr P 500 × 10 3 tgϕ = = = 4.1442 3 Q 120.65 × 10 ϕ = 76.43o chậm sau [...]... xd∗ • Khởi động máy bù tương tự như khởi động động cơ • Ưu điểm và nhược điểm của máy bù đồng bộ:  Máy bù có thể chế tạo với S lớn, điện áp cao  Máy bù khởi động khó Ví dụ: Một hệ thống 3 pha 50Hz, 400V, 1200kW có cosϕ = 0.92 chậm sau gồm một động cơ không đồng bộ 500kW và một động cơ đồng bộ có n = 1000v/ph làm việc ở tải định mức, cosϕ = 0.84 vượt trước và hiệu suất 96.2% Điện kháng đồng bộ một pha... của hệ thống khi không có động cơ đồng bộ, cosϕ của hệ thống khi động cơ đồng bộ không tải Theo đồ thị vec tơ ta có: P 1200 × 10 3 I= = = 1882.7A & U 3Ucosϕ 3 × 400 × 0.92 = 1882.7A Idb 700 × 10 3 = = 1020.8A 3 × 400 × 0.84 2 db I& ϕ I& db ϕdb ϕkdb 2 I kdb = I + I − 2IdbIcosα 2 2 = 1020.8 + 1882.7 − 2 × 1020.8 × 1882.7 × 0.84 = 1165.3A Hệ số công suất khi không có động cơ đồng bộ: I& kdb cosϕkdb Pkdb...§2 MÁY BÙ ĐỒNG BỘ • Máy bù đồng bộ có cấu tạo tương tự động cơ • Sơ đồ mắc máy bù Z • Nguyên lý làm việc của máy MB bù &L U  Máy bù là động đồng bộ làm I& L việc với P = 0 Khi điều chỉnh it ta làm cho máy bù tiêu thụ hay phát ra Q I& B I& z • Công suất định mức khi quá kích thích(phát... × 1882.7 × 0.84 = 1165.3A Hệ số công suất khi không có động cơ đồng bộ: I& kdb cosϕkdb Pkdb 500 × 10 3 = = = 0.6193 3UI kdb 3 × 400 × 1165.3 ϕkdb = 51.73o Khi động cơ đồng bộ không mang tải tác dụng, nó chỉ phát ra công suất phản kháng Do dòng điện it = const nên công suất phản kháng là: 3 o 3 Qdb = Pdb tgϕdb = 700 × 10 × tg32.86 = 452.14 × 10 VAr 3 Q kdb = Pkdb tgϕkdb = 500 × 10 × tg51.73 o 3 = 633.79 ... gồm động không đồng 500kW động đồng có n = 1000v/ph làm việc tải định mức, cosϕ = 0.84 vượt trước hiệu suất 96.2% Điện kháng đồng pha 0.6Ω Tính cosϕ hệ thống động đồng bộ, cosϕ hệ thống động đồng. .. S′ Udm = = Sdm I dm xd xd∗ • Khởi động máy bù tương tự khởi động động • Ưu điểm nhược điểm máy bù đồng bộ:  Máy bù chế tạo với S lớn, điện áp cao  Máy bù khởi động khó Ví dụ: Một hệ thống pha... giảm • Dòng điện phần ứng tăng & jIX db & U E& θ θ1 ϕ I& §2 MÁY BÙ ĐỒNG BỘ • Máy bù đồng có cấu tạo tương tự động • Sơ đồ mắc máy bù Z • Nguyên lý làm việc máy MB bù &L U  Máy bù động đồng làm