Bài giảng máy điện chương 8 máy điện đồng bộ

CH ƯƠ NG 8MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN Đạ i c ươ ng - Loại máyđiện quay xoay chiều - Tốcđộquay rôto n bằng tốcđộcủa từtrường quay n 1 - Máyđiệnđồng bộcó thểlà

CH ƯƠ NG 8

MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

Đạ i c ươ ng

- Loại máyđiện quay xoay chiều

- Tốcđộquay rôto n bằng tốcđộcủa từtrường

quay n 1

- Máyđiệnđồng bộcó thểlàm việcở2 dạng

* Máy phátđiện (Biếnđổi cơnăng thànhđiện năng)

* Động cơ điện (Biếnđổiđiện năng thành cơnăng)

 C ấ u t ạ o

MĐĐB gồm có 2 phần chính là: stato và rôto

2.1 Stato

2.2 Rôto

Có hai loại rôto

- Rôto cựcẩn: Dùngởmáy có tốcđộcao, thường

có mộtđôi cực Dây quấn kích từ đượcđặt trong

các rãnh

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

- Rôto cực lồi: Dùng ởmáy có tốcđộthấp Dây

quấn kích từ được quấn xung quanh thân cực

từ.

+ + +

+ + +

•

•

•

•

•

B

N

+

Rôto cựcẩn

•

•

•

•

+ +

+ +

B

B

N N

Rôto cực lồi

P o le

D C e x c it a tio n

w in d in g

F a n

S lip

r in g s

Rôto cực lồi

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

Rôto cựcẩn

 Nguyên lý làm vi ệ c c ủ a máy phát

đ i ệ n đồ ng b ộ

+

-TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

Dòngđiện 1 chiều chạy trong dây quấn kích thích (rôto) sinh ra từ

trường cực từ

Khi máy có tải, dòngđiện xoay chiều chạy trong dây quấn stato tạo ra

từtrường phầnứng

Tác dụng của từtrường phầnứng lên từtrờng cực từ được gọi là

Phảnứng phầnứng

Phảnứng phầnứng phụthuộc vào tính chất của tải và cấu tạo của rôto

4.1 Phảnứng phầnứngđối với tải thuần trở

Dòngđiện các pha trong dây quấn stato trùng pha với các sứcđiện

động pha

Hệthống dòngđiện trong dây quấn stato là 3 pha Giảsửxét tại thời

điểm dòngđiện pha A cựcđại

+ +

A

B

C

X

Y

Z

Fư

F t

B N

I A

I B

I C

E A

E B

E C

Fư

Ft

Phảnứng phầnứng là ngang trục (Fưthẳng góc với F t )

4.2 Phảnứng phầnứngđối với tải thuần cảm

Dòngđiện các pha trong dây quấn stato chậm pha so với các sứcđiện

động pha một góc 90 o

+ +

A

B

C

X

Y

Z

Fư

F t

B N

I A

I B

I C

Fư

Ft

E A

E B

E C

Phảnứng phầnứng là dọc trục khửtừ(Fưngược chiều với F t )

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

4.3 Phảnứng phầnứngđối với tải thuần dung

Dòngđiện các pha trong dây quấn stato nhanh pha so với các sứcđiện

động pha một góc 90 o

+ +

A

B

C

X

Y

Z

Fư

F t

B

N

I A

I B

I C

Fư

Ft

E A

E B

E C

Phảnứng phầnứng là dọc trục trợtừ(Fưcùng chiều với F t )

4.4 Phảnứng phầnứngđối với tải hỗn hợp

Fưthành 2 thành phần

- Thành phần dọc trục: Fưd = Fưsin ψ

- Thành phần ngang trục: Fưq = Fưcosψ

+ +

A

B

C

X

Y

Z

Fư

F t

B N

I B

I A

I C

Fư

Ft

E A

E B

E C

Tải có tínhđiện cảm: PƯPƯ vừa ngang trục vừa dọc

trục khửtừ

Tải có tínhđiện dung: PƯPƯ vừa ngang trục vừa dọc

trục trợtừ

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

 Ph ươ ng trình đ i ệ n áp và đồ th ị vect ơ

(r u jx u)

I E

Đối với động cơ điện

(r u jx u)

I E

u

E E

5.1 Máy phátđiện

(0< ψ <90 0 )

(u u)

u I r jx E

E

( )

u db

u u u

r I x I j E

r I x x I j E U

−

−

=

− +

−

E -jIxư

-jIxσư

-Irư

U

I

Fư

Fδ

E -jIxư

-jIxσư

-Irư

U

I

Fư

Fδ

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

u q q d d

u u uq q ud d

u u uq ud

r I x I j x I j E

r I x I j x I j x I j E

jx r I E E E

U

−

−

−

=

−

−

−

−

=

+

− + +

=

σ σ

E -jI d x d -jI q x q

-Irư

U

I

I d Iq

5.2 Động cơ điện

U = + E jI x + jI x + Ir

I q

I d

E

jI d x d

jI q x q

Irư U

jI d x d

x d

I

I d

I q

E

jI q x q

Irư

U

5.3 Giảnđồnăng lượng trong máyđiệnđồng bộ

Máy phátđiện

Pđt = P1 - (pcơ+ pf+ pt)

P2 = Pđt– ( pcu+ pfe)

pcơ pt pf

pfe p

cu

P 1 P đt P 2

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

Động cơ điện

pcơ

pt p

f

pfe

pcu

P 1 P đt P 2

Đặ c tính góc công su ấ t c ủ a máy đ i ệ n

đồ ng b ộ

6.1 Đặc tính góc công suất tác dụng

thiết rư= 0

θ

2 sin

2

















− +

=

d q

d x x

mU x

mUE P

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

θ

sin

d

x

UE m

Là quan hệQ = f (θ) khi E, U = const















 +

−

















− +

=

q d d

q

mU x

x

mU x

mUE

2 2 cos 1 1 2 cos

2 2

θ θ

vào lướiđiện

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN



Sơ đồthí nghiệm

V V V W

W A A A Z

A

Máy phát

+

−

It

Rt

7.1 Đặc tính không tải

7.2 Đặc tính ngắn mạch

I t I

7.3 Đặc tính ngoài

Độthayđổi điện áp∆Uđm

100

dm

dm dm

U

U E

∆

7.4 Đặc tínhđiều chỉnh

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

song song



8.1 Điều kiệnđể ghép một máy phátđiện vào làm việc

song song với lướiđiện

+ Hoàđồng bộchính xác

8.2 Các phương pháp hoàđồng bộchính xác

Sơ đồkiểu nối "tối"

CD1 CD2

V L

2 3

MF1 MF2

I t1 I t2

U LA

U LC

U LB

U FA

U FC

U FB

∆ U1

∆ U3

∆ U2

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

CD1

V L

2 3

MF1 MF2

I t1 I t2

CD2

U LA

U LC

U LB

U FA

U FC

U FB

∆ U1

∆ U3

∆ U2

8.2.2 Hoà đồng bộbằng bộ đồng bộkiểuđiện từ

8.3 Phương pháp tự đồng bộ

áp và góc pha

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

9.1 Tính chất của động cơđồng bộ

9.1.1 Ưu điểm

- Khi động cơ làm việc, hệ sốcông suất của

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

9.1.2 Nhược điểm

đắt

9.2 Mởmáy động cơđiện đồng bộ

- Chưa cho dòng kích thích vào dây quấn, nối tắt dây

9.2.2 Giai đoạn đưa vào đồng bộ

- Momen đồng bộ sẽkéo rôto vào tốc độ đồng bộ

TR ƯỜ NG CAO ĐẲ NG CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỆN

9.2 Các đặc tính làm việc của động cơđồng bộ