Chương 5 máy điện đồng bộ

Bài giảng Máy điện Chương 5: TB MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I Tổng quan Chương 5: Máy điện đồng Bài giảng Máy điện Chương 5: Máy điện đồng TB Bài giảng Máy điện TB B N A N S C Chương 5: Máy điện đồng Bài giảng Máy điện Chương 5: Máy điện đồng TB Bài giảng Máy điện TB Rotor cực từ ẩn Rotor cực từ lồi Rotor cực từ ẩn Rotor cực từ lồi Chương 5: Máy điện đồng Bài giảng Máy điện TB Flux f ns B- B- C+ N C+ N A+ A- A- A+ S S B+ C- C- C A B- A+ C+ C- Axe bobine b b' a ge c' ae b' qe N AB+ Axe bobine a a' S b Axe bobine c c' Chương 5: Máy điện đồng Axe inducteur X S N B B+ c a' Bài giảng Máy điện Magnetic axis of phase  TB Magnetic axis of phase  m=  m=  C+ B- C+ B- N N A+ A- S C- B+ Chương 5: Máy điện đồng A+ A- S C- B+ Bài giảng Máy điện TB A Máy điện đồng có rotor cực từ ẩn: C A B B- A+ N C+ A N S N C- S B AB+ C Chương 5: Máy điện đồng Bài giảng Máy điện Axe bobine b b' TB a ge Axe inducteur X c' ae b' qe N Axe bobine a a' S b c Axe bobine c c' a' a   Laa0  Lal  ia   Labi b  Lacic  cos(120o )  Laf If cos(q ) Mà L ab  L ba  Lac  L ca  L bc  L cb   L aa a   Laa0  Lal  ia  Laa0  i b  ic   Laf I f cos(q )   a   L aa  Lal  L aa i a  L af I f cos(q )   3  a   Laa  Lal i a  Laf I f cos(q ) 2  a  Ls i a  Laf I f cos(t  q o ) a  Ls i a  af da di a cos(120o )   3  Ls   L aa  L al  2  dq dien  Pco  Pco  dt af  Laf I f cos(t  qo ) daf di  Ls a  e af dt dt dt dt da di a v a  R aia   R a i a  Ls  e af dt dt ea  e af  L af I f  Ls  d cos(t  q o )  Laf I f sin(t  q o ) dt e af  Laf I f cos(t  q o   ) ( eaf nhanh pha /2 so với af ) Eaf ( RMS)  1 Laf If  kdqN ph af  2fkdqN ph af  4,44fk dqN ph af 2 Eaf ( RMS)  2fkdqN phaf với từ thông kích từ: af  Laf I f ,  af  k f I f dia  eaf dt E a  jLas Ia  E af ea  Las   R I  E   R I  jX I  E  V a a a a a a s a af Chương 5: Máy điện đồng Bài giảng Máy điện TB Động cơ: jXs n If Ra Ia Rf Uf af Ua Eaf U a  Ra Ia  jX s Ia  E af Eaf  2 f kdq N ph. af Máy phát: jXs n If Uf Ra Ia Rf af It Ua Eaf Zt Tải U a  E af  Ra Ia  jX s Ia Trong đó: X s  Ls 3 2   với: Ls  Las   Laa0  Lal  3  3  X   Laa0  Lal    Laa0   Lal  X A  X al 2  2  Chương 5: Máy điện đồng 10 Bài giảng Máy điện TB MÁY PHÁT: Mạch tương đương MPĐB Chương 5: Máy điện đồng Từ trường quay MPĐB (quá kích từ) 44 Bài giảng Máy điện TB B Máy điện đồng có rotor cực từ lồi: Rotor cực từ lồi Rotor cực từ ẩn C A B- C+ N B- A+ A+ C+ AS N C- S C- B+ Chương 5: Máy điện đồng B AB+ 45 Bài giảng Máy điện Axe bobine b b' TB a B ge Axe inducteur X c' b' ae N qe N A N Axe bobine a a' S b S c Axe bobine c c' a' C Eaf Eaf jXsI  jXsI   Re U I t Re t U I Tải L: jXsI U Re Eaf I jXs n Ra Ia Eaf Chương 5: Máy điện đồng It U Zt Tải 46 Bài giảng Máy điện TB Từ thông phản ứng phần ứng dọc trục Eaf I  jXsI t U Tải RC Re Eaf I U jXsI Re Tải R Từ thông phản ứng phần ứng ngang trục Chương 5: Máy điện đồng 47 Bài giảng Máy điện TB B B- C+ N N A+ A- A N S S B+ C- C Từ thông phản ứng phần ứng ngang trục nhỏ dọc trục Với Xal điện kháng từ tản không phụ thuộc theo phương dọc trục hay ngang trục Eaf Eaf jXsI  jXsI  U t  Re I Re t U I Chương 5: Máy điện đồng 48 Bài giảng Máy điện TB jXA jXal Ra Ia Eaf It ER U Zt Tải n Chương 5: Máy điện đồng 49 Bài giảng Máy điện TB Xd = Xal + XAd Xq = Xal + XAq Thường Xq = (0,6-0,7)Xd Với Xal điện kháng từ tản không phụ thuộc theo phương dọc trục hay ngang trục jXA jXal Ra Ia It Eaf ER U Zt Tải n E R  Ra  jX al Ia E af  U  Ra  jX al Ia  jX Ad Id  jX Aq Iq E af  U  Ra Ia  jX d Id  jX q Iq Chương 5: Máy điện đồng 50 Bài giảng Máy điện U  Ra Ia  jX q Ia TB xác định phương Eaf Khi tính gần xem máy đồng cực từ lồi giống máy cực từ ẩn, Xq = Xd và: E af  U  Ra Ia  jX d Id  jX d Iq  U  Ra Ia  jX d Ia Khi làm việc định mức, sai biệt không nhiều Nhưng làm việc thiếu kích từ sai biệt đáng kể Chương 5: Máy điện đồng 51 Bài giảng Máy điện TB Ví dụ 5.5: Máy phát làm việc định mức có: Xd=1, Xq=0,6, cos=0,8 trễ Tính Eaf (đvtđ)? Ra=0 ĐẶT TÍNH CÔNG SUẤT – GÓC CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ CỰC TỪ LỒI jXEQ I Eaf jXd jXq U VEQ n XdT = XEQ + Xd XqT = XEQ + Xq Chương 5: Máy điện đồng 52 Bài giảng Máy điện TB (sin(2) = 2sin.cos ) tạo moment phảng kháng (từ trở) có xu hưởng làm thẳng hàng rotor stator, không phụ thuộc Eaf Khi máy phát định mức, thành phần khoảng 10% Thành phần đáng kể Eaf nhỏ Nhờ thành phần từ trở mà  nhỏ hơn, máy cực từ lồi làm việc ổn định máy cực từ ẩn Chương 5: Máy điện đồng 53 Bài giảng Máy điện Chương 5: Máy điện đồng TB 54 Bài giảng Máy điện TB Bài tập 1: Một máy phát đồng pha hai cực có cấu trúc rotor dạng hình trụ có thông số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA, cuộn dây stator nối Y Điện kháng đồng 5, cosđm = 0,9 chậm pha d Tính giá trị sức điện động góc tải điều kiện định mức? Tính giá trị công suất cực đại mà máy phát cấp cho lưới với giá trị sức điện động tính e Tính giá trị sức điện động góc tải máy phát vận hành hệ số công suất 0,8 chậm pha, cấp cho lưới 12MW điện áp lưới 10kV Tính giá trị công suất cực đại? f Vẽ đặc tính công suất – góc tải điểm làm việc tính Bài tập 2: Một máy phát đồng pha hai cực có cấu trúc rotor dạng hình trụ có thông số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA, cuộn dây stator nối Y Điện kháng đồng 5 a Tính giá trị công suất, sức điện động góc tải điều kiện định mức với tải có cos = 0,9 chậm pha?Tính giá trị công suất tác dụng cực đại mà máy phát cấp cho lưới với giá trị sức điện động tính trên? b Tính giá trị công suất, sức điện động góc tải máy phát vận hành hệ số công suất 0,8 nhanh pha, cấp cho lưới 20MVA điện áp lưới định mức? c Vẽ đặc tính công suất – góc tải điểm làm việc tính trên? So sánh sức điện động máy phát hai trường hợp trên? Bài tập 3: Hai máy phát đồng pha nối Y giống vận hành 33kV, máy cung cấp 5MW cho tải 10MW, có hệ số công suất 0,8 chậm pha Điện kháng đồng máy 6 Máy thứ có dòng điện 125A chậm pha c Tính dòng điện hệ số công suất máy thứ 2? d Tính góc tải sức điện đông hai máy? Bài tập 4: Một máy điện đồng có cuộn dậy stator pha, cuộn dây kích từ rotor cấu trúc rotor stator dạng hình trụ a Vẽ mạch tương đương giản đồ pha tương ứng máy điện vận hành chế độ: i Máy phát thừa kích từ ii Máy phát thiếu kích từ iii Động thừa kích từ iv Động thiếu kích từ Xác định trường hợp chiều công suất tác dụng công suất phản kháng máy điện lưới; xác định hệ số công suất nhanh hay chậm Chương 5: Máy điện đồng 55 Bài giảng Máy điện TB b Một máy phát đồng pha hai cực có cấu trúc rotor dạng hình trụ có thông số định mức 16MVA, 10,5kV, 50Hz, cuộn dây stator nối Y Điện kháng đồng 13,77, cosđm = 0,8 chậm pha Tính giá trị sức điện động góc tải máy phát vận hành điều kiện định mức? Và tính giá trị công suất tác dụng cực đại mà máy phát cấp cho lưới, với giá trị sức điện động vận hành điều kiện định mức Bài tập 5: a Một tuabin phát điện pha có điện kháng đồng 14 cấp cho lưới công suất tác dụng 1,68MW với hệ số công suất chậm pha Cuộn dây stator máy phát nối Y, nối với lưới 11kV dòng điện stator 100A Tính hệ số công suất, góc tải sức điện động cảm ứng? b Một máy phát đồng máy phát không đồng nối song song cấp vào lưới điện công suất tác dụng 800kW với hệ số công suất chung 0,8 chậm pha Biết máy phát không đồng vận hành công suất 0,9 phát công suất tác dụng 300kW vào lưới Xác định hệ số công suất công suất tác dụng máy phát đồng phát lên lưới Bài tập 6: Một máy phát đồng ba pha cực từ ẩn, cực, đấu Y, có công suất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, 50Hz, nối lưới Trên pha có điện kháng đồng Xđb = 2 Biết tổn hao sắt là 200W tổn hao 500W Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ số công suất cos = 0,8 (chậm pha), xác định: a Tính công suất tiêu thụ, hiệu suất momen cấp cho máy phát tải định mức? b Vẽ giản đồ vector tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất  c Độ thay đổi điện áp U% d Công suất tải lớn máy phát mà không đồng bộ, biết dòng kích từ biên độ điện áp ngõ không đổi e Tính moment định mức moment cực kéo máy phát BT1.1: Một máy phát đồng ba pha cực từ ẩn, cực, kích từ độc lập, dòng kích từ 1A, tần số 50Hz, nối Y, 12A Bỏ qua điện trở phần ứng, điện kháng đồng pha 10 Biết tổn hao 500W, bỏ qua tổn hao sắt a Khi máy phát cấp nguồn cho tải với điện áp định mức 380V, dòng điện định mức 12A, tải có hệ số công suất cos=0,8, chậm pha Vẽ giản đồ vector, tính sức điện động cảm ứng pha, góc công suất momen kéo máy phát? (1,0đ) b Khi máy phát cấp nguồn cho tải có dòng điện định mức 12A, tải có hệ số công suất cos=1 Vẽ giản đồ vector, tính điện áp dây cấp cho tải Udây, góc công suất? Biết sức điện động máy phát không đổi câu a? (1,0đ) Chương 5: Máy điện đồng 56 Bài giảng Máy điện TB c Với tải (có dòng điện, cos như) câu b, tính dòng kích từ điều chỉnh để điện áp dây 380V? Biết mạch từ tuyến tính (0,5đ) P1 P2 Pđt Pcơ Pqp Ps Pđ Pkt BT1.2 Một máy phát đồng ba pha cực từ ẩn đấu Y, có công suất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, 50Hz, nối lưới Trên pha có điện trở phần ứng R ư0 điện kháng đồng Xđb = 5 Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ số công suất cos = 0,8 (dòng điện chậm pha so với điện áp), hãy: a Tính công suất tiêu thụ tải định mức b Vẽ giản đồ vector tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất  c Tính độ thay đổi điện áp U% d Tính công suất tải lớn máy phát mà không đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi biên độ điện áp ngõ không đổi e Tính momen điện từ momen kéo máy phát biết tổn hao 500W BT 1.3 Một máy phát đồng ba pha cực từ ẩn đấu Y, cực, có công suất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, nối lưới Trên pha có điện trở phần ứng Rư = 0,5 điện kháng đồng Xđb = 5 Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ số công suất cos = 0,8 (dòng điện chậm pha so với điện áp), xác định: a Tính công suất tiêu thụ tải định mức b Vẽ giản đồ vector tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất  c Độ thay đổi điện áp U% d Công suất tải lớn máy phát mà không đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi biên độ điện áp ngõ không đổi Đề thi 2012: Cho máy điện đồng ba pha 225MVA, 15kV, nối Y, 50Hz, hai cực, có số liệu thí nghiệm: Dòng kích từ Dòng ngắn mạch 470A Chương 5: Máy điện đồng 3897A Điện áp không tải 15kV Điện áp khe hở 16.65kV 57 Bài giảng Máy điện 1045A TB 8660A 19kV 37kV a Bỏ qua điện trở phần ứng Tính giá trị điện kháng đồng bão hòa Xs không bão hòa Xs,? (1 điểm) Khi máy phát hòa lưới 15kV, cung cấp cho lưới 191.2MW với hệ số công suất 0.85 chậm pha Bỏ qua tổn hao b Tính sức điện động, góc tải? (1 điểm) c Với dòng kích từ câu b: Tính công suất tác dụng cực đại mà máy phát cấp cho lưới mà chưa đồng bộ? Tính moment cực đại đó? (1 điểm) d Để cho máy phát chạy chế độ bù công suất phản kháng, cần điều chỉnh dòng kích từ cho dòng điện phần ứng định mức , hệ số công suất 0, chậm pha Khi đó, tính sức điện động, góc tải? (1 điểm) Chương 5: Máy điện đồng 58 [...]... tập 3: Hai máy phát đồng bộ 3 pha nối Y giống nhau vận hành ở 33kV, mỗi máy cung cấp 5MW cho tải: 10MW và hệ số công suất 0,8 chậm pha Điện kháng đồng bộ của mỗi máy là 6 Máy thứ nhất có dòng điện 125A chậm pha a Tính dòng điện và hệ số công suất của máy thứ 2? b Tính góc tải và sức điện động của cả hai máy? Chương 5: Máy điện đồng bộ 32 Bài giảng Máy điện TB Bài tập: Cho một máy điện đồng bộ ba pha... tính điều chỉnh kích từ Nhận xét:  Chương 5: Máy điện đồng bộ 30 Bài giảng Máy điện TB n Ra If Uf jXs Ia Rf af It U Eaf Zt Tải AVR Đặc tính hình V Chương 5: Máy điện đồng bộ 31 Bài giảng Máy điện TB II.4 Phân bố công suất của máy phát đồng bộ Pcơ B- C+ N A+ Pkt A- Pout S B+ C- Pin Pcơ Pout Pđt Pcơ Pkt Pth_cơ PFe Pđ Pkt II .5 Ghép song song máy phát điện đồng bộ Power Plants Around the World photo... điện kháng đồng bộ tính theo đơn vị tương đối Ví dụ 1: Chương 5: Máy điện đồng bộ 16 Bài giảng Máy điện TB Cho một máy điện đồng bộ ba pha 900MVA, 26kV, nối Y, 50 Hz, hai cực, có các số liệu thí nghiệm: Dòng kích từ Dòng ngắn mạch Điện áp không tải Điện áp khe hở 1710A 10,4kA (29,6kV) 26kV 3290A 20,0kA 31,8kV (56 ,9kV) a Tính điện kháng đồng bộ không bảo hòa Xs,? (đơn vị Ω và đvtđ) b Tính giá trị điện. .. 0): Chương 5: Máy điện đồng bộ 27 Bài giảng Máy điện EE P2  1 2 sin  Xs P2 max  TB 2 EE E Q2  1 2 cos   2 Xs Xs E1E2 o khi  = 90 Xs _ Ví dụ 4: (EX 5. 6-p269) Máy phát đồng bộ ba pha, 75MVA, 13.8kV, điện kháng đồng bộ bảo hòa Xs=1. 35 vtđ, điện kháng động bộ không bảo hòa là 1 .56 đvtđ được kết nối với hệ thống ngoài điện kháng tương đương là XEQ=0.23 đvtđ và điện. .. 152 A a Tính điện kháng đồng bộ không bảo hòa Xs,? (đơn vị Ω và đvtđ) b Tính giá trị điện kháng đồng bộ bảo hòa Xs? (đơn vị Ω và đvtđ) c Tính tỷ số ngắn mạch Kn? Tính Xs (đvtđ) theo Kn? Tính điện kháng đồng bộ (theo Ω/pha và đvtđ) của máy điện đồng bộ 85kVA Biết điện áp hở mạch định mức là 460V khi dòng kích từ 8.7A Và đạt dòng ngắn mạch định mức ở 11.2A Ví dụ 3: (EX 5. 5-p2 65) (trang 226) Máy điện đồng. .. suất điện cấp cho motor (kW) và (hp) Chương 5: Máy điện đồng bộ 18 Bài giảng Máy điện TB II Máy phát đồng bộ Máy phát cấp điện cho tải, hay cho lưới II.1 Mạch tương đương jXs n If Uf Ra Ia Rf af Eaf It U Zt Tải E af  U  Ra  jX s Ia Ví dụ 1: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng hình trụ có các thông số định mức 11kV, 50 Hz, 20MVA, cuộn dây stator nối Y Điện kháng đồng bộ 5 ... ứng? Chương 5: Máy điện đồng bộ 28 Bài giảng Máy điện Ví dụ 5: (EX 5. 7-p272) TB (trang 241) Ví dụ 6: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng hình trụ có các thông số định mức 11kV, 50 Hz, 20MVA, cuộn dây stator nối Y Điện kháng đồng bộ 5 , Ra=1, cosđm = 0,9 chậm pha Chương 5: Máy điện đồng bộ 29 Bài giảng Máy điện TB a Tính giá trị sức điện động và góc tải ở điều kiện định mức? Tính... EQ sin  Chương 5: Máy điện đồng bộ Q Eaf U EQ X s  X EQ cos   U EQ 2 X s  X EQ 22 Bài giảng Máy điện TB Giới hạn công suất của máy phát điện động bộ (1 pha): Pt 2  Qt 2   UI  Pt  UI cos  t Qt  UIsin  t E U Pt  af sin  Xs U 2 Eaf U Qt   cos  Xs Xs 2  U 2   Eaf U  2  Pt    Qt     Xs   Xs   2 2 Giới hạn công suất máy điện đồng bộ Chương 5: Máy điện đồng bộ 23 Bài... đồng bộ ba pha, 45kVA, nối Y, 6 cực, 220V/60Hz như ví dụ trên (EX 5. 4) Khi dòng ngắn mạch bằng dòng phần ứng định mức (118A), tổn hao là 1.8kW ở 25oC Biết điện trở một chiều trên cuộn dây phần ứng là 0.03 35 /pha Tính điện trở hiệu dụng trên mỗi pha? (đơn vị Ω và đvtđ) Máy điện đồng bộ ba pha 13.8kV, 25MVA Tổn hao ngắn mạch là 52 ,8kW ở dòng định mức Chương 5: Máy điện đồng bộ 17 Bài giảng Máy điện TB... a,đm    Zđm  I a,sc( Uđm )  Khi máy điện đồng bộ làm việc KHÔNG TẢI, chỉnh dòng kích từ sao cho điện áp hở mạch bằng điện áp định mức Ua,đm (từ thông khe hở gần định mức = bảo hòa) Ứng với dòng kích từ I’f này, cho máy ngắn mạch và đo dòng Ia,sc tương ứng Ua,đm Từ đó tính gần đúng giá trị điện kháng đồng bộ bảo hòa Chương 5: Máy điện đồng bộ 15 Bài giảng Máy điện Xs  TB U a ,đm (tính theo Ua,đm ...Bài giảng Máy điện Chương 5: Máy điện đồng TB Bài giảng Máy điện TB B N A N S C Chương 5: Máy điện đồng Bài giảng Máy điện Chương 5: Máy điện đồng TB Bài giảng Máy điện TB Rotor cực... Chương 5: Máy điện đồng 42 Bài giảng Máy điện Từ trường quay có tải Chương 5: Máy điện đồng TB Mạch tương đương ĐCĐB 43 Bài giảng Máy điện TB MÁY PHÁT: Mạch tương đương MPĐB Chương 5: Máy điện. .. chậm pha Điện kháng đồng máy 6 Máy thứ có dòng điện 125A chậm pha a Tính dòng điện hệ số công suất máy thứ 2? b Tính góc tải sức điện động hai máy? Chương 5: Máy điện đồng 32 Bài giảng Máy điện