CHƯƠNG 4 MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MƠN HỌC : MÁY ĐIỆN MÃ MƠN : 401041 CHƯƠNG 4: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 04/06/2013 401041 – Chương CHƯƠNG 4: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 4.1 Đại cương máy điện đồng 4.2 Cấu tạo máy điện đồng pha 4.3 Quan hệ điện từ máy điện đồng bộ: 4.4 Cơng suất máy phát đồng 4.5 Các đặc tuyến máy phát đồng 4.6 Sự làm việc song song máy phát đồng 4.7 Động máy bù đồng 04/06/2013 401041 – Chương 4.1 Đại cương máy điện đồng Máy điện đồng máy điện xoay chiều có tốc độ rotor n tốc độ quay từ trường stator n1 n = n1 = nđb : vận tốc đồng Máy điện đồng sử dụng rộng rãi cơng nghiệp Phạm vi sử dụng biến đổi thành điện : Máy Phát Điện Đồng Bộ 04/06/2013 401041 – Chương 4.1 Đại cương máy điện đồng Máy phát điện đồng nguồn lượng lưới điện quốc gia, động sơ cấp tuabin hơi, tuabin khí nước Ở lưới điện cơng suất nhỏ máy phát dự phòng, máy phát điện đồng kéo động diesel tuabin khí 04/06/2013 401041 – Chương 4 4.2 Cấu tạo máy điện đồng pha 04/06/2013 401041 – Chương 4.2 Cấu tạo máy điện đồng pha 1/ Stator: Tương tự động khơng đồng bộ, stator gồm có lõi thép dây quấn - Lõi thép làm vật liệu sắt từ tốt, nghĩa có từ trở nhỏ điện trở suất lớn - Dây quấn stator gọi dây quấn phần ứng - Loại vận tốc chậm có chiều dài dọc trục ngắn; loại vận tốc nhanh chiều dài dọc trục lớn gấp đường kính nhiều lần - Ngồi ra, stator có hệ thống làm mát (nước, khí hydro) 04/06/2013 401041 – Chương 4.2 Cấu tạo máy điện đồng pha 04/06/2013 401041 – Chương 4.2 Cấu tạo máy điện đồng pha 2/ Rotor Rotor máy điện đồng có cực từ dây quấn kích từ dùng để tạo từ trường cho máy (đối với máy nhỏ rotor nam châm vĩnh cữu) Có hai dạng rotor : rotor cực lồi rotor cực từ ẩn Rotor cực từ ẩn Rotor cực từ lồi 04/06/2013 401041 – Chương 4.2 Cấu tạo máy điện đồng pha a) Rotor cực lồi Dạng mặt cực thiết kế cho khe hở khơng khí khơng đều, mục đích để từ cảm khe hở khơng khí có phân bố hình sin sức điện động cảm ứng dây quấn có hình sin Loại rotor cực lồi dùng máy phát kéo tuabin có vận tốc chậm (tuabin thủy điện) 04/06/2013 401041 – Chương 4.2 Cấu tạo máy điện đồng pha 04/06/2013 401041 – Chương 10 4.7 Động đồng máy bù đồng • Nếu cho quay khơng tải tăng dòng kích từ lớn dòng vào động sớm pha gần 90 so với điện áp, động làm việc tụ điện chế độ bù đồng • Động đồng khơng tự mở máy nên phải có biện pháp để mang động đến gần vận tốc đồng để đồng hóa trước kéo tải Biện pháp thường gặp dùng cuộn đệm 04/06/2013 401041 – Chương 54 4.7 Động đồng máy bù đồng 1/ Ngun lý làm việc : • Vì dây quấn stator động đồng giống động khơng đồng nên cung cấp cho stator hệ thống dòng điện pha cân bằng, ta từ trường quay có 2p cực quay với vận tốc đồng 60 f nđb  n1  p 04/06/2013 N S 401041 – Chương 55 4.7 Động đồng máy bù đồng 1/ Ngun lý làm việc : • Vì dây quấn stator động đồng giống động khơng đồng nên cung cấp cho stator hệ thống dòng điện pha cân bằng, ta từ trường quay có 2p cực quay với vận tốc đồng 60 f nđb  n1  p 04/06/2013 N n1 S 401041 – Chương 56 4.7 Động đồng máy bù đồng 1/ Ngun lý làm việc : • Khi cho dòng chiều vào dây quấn rotor, rotor biến thành nam châm điện • Nếu rotor đứng n cực S rotor bị cực N stator kéo theo có khuynh hướng quay theo chiều quay từ trường stator Nhưng qn tính cực N stator qt q nhanh, kết rotor khơng quay 04/06/2013 401041 – Chương N n1 N S S 57 4.7 Động đồng máy bù đồng 1/ Ngun lý làm việc : • Tuy nhiên ta có biện pháp rotor quay trước với vận tốc đồng cực rotor bị khố chặt vào cực stator trái dấu N n1 N S S 04/06/2013 401041 – Chương 58 4.7 Động đồng máy bù đồng S n1 N 1/ Ngun lý làm việc : • Tuy nhiên ta có biện pháp rotor quay trước với vận tốc đồng cực rotor bị khố chặt vào cực stator trái dấu quay với vận tốc đồng S N 04/06/2013 401041 – Chương 59 4.7 Động đồng máy bù đồng  n1 S 1/ Ngun lý làm việc : • Lúc khơng tải, trục chúng trùng ( = 0) • Lúc có tải, trục rotor chậm sau trục từ trường stator góc , tải nặng  lớn, hai quay với vận tốc đồng N 04/06/2013 401041 – Chương 60 4.7 Động đồng máy bù đồng 2/ Mạch tương đương, phương trình điện áp, đồ thị vectơ động ĐB cực từ ẩn    U p  E  I Rư  j xđb   Iư Rư jxđb   E0 U  U     Iư  E0 Iưxđb Mạch tương đương đồ thò vectơ động đồng cực ẩn (Bỏ qua điện trở phần ứng) 04/06/2013 401041 – Chương 61 4.7 Động đồng máy bù đồng 4/ Điều chỉnh hệ số cơng suất Trong cơng nghiệp, người ta cho động đồng làm việc chế độ q kích từ, dòng điện I vượt trước điện áp pha U đó, động vừa tạo năng, vừa phát cơng suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số cơng suất cos lưới điện Đó ưu điểm lớn động đồng 04/06/2013 401041 – Chương 62 4.7 Động đồng máy bù đồng 4/ Điều chỉnh hệ số cơng suất 04/06/2013 401041 – Chương 63 4.7 Động đồng máy bù đồng 4/ Điều chỉnh hệ số cơng suất 04/06/2013 401041 – Chương 64 4.7 Động đồng máy bù đồng 5/ Máy bù đồng Khi cho động đồng hoạt động khơng tải, đồng thời tăng kích từ cho dòng điện vượt trước điện áp 90  động hoạt động tụ điện  nâng cao hệ số cơng suất lưới điện Nguồn ba pha vào Nhà máy có cos trễ cos nâng cao Máy bù đồng Kích từ chiều Nâng cao hệ số công suất máy bù đồng 04/06/2013 401041 – Chương 65 4.7 Động đồng máy bù đồng 6/ Mở máy động ĐB: Động đồng khơng tự mở máy Từ trường quay stator qt qua cực từ rotor với vận tốc đồng lực tác động ln phiên kéo đẩy nên qn tính rotor tải cơ, momen trung bình khơng Vì rotor phải quay đến gần vận tốc đồng trước động làm việc Phương pháp mở máy : - Dùng động phụ (phương pháp đồng bộ) - Dùng dây quấn mở máy (phương pháp khơng đồng bộ) 04/06/2013 401041 – Chương 66 BÀI TẬP Một máy phát đồng 500KVA, 500V, cực, ba pha, đấu Y có tổng trở đồng 0,1 + j1,5 /pha Vận tốc rotor 1000 v/p a) Tìm tần số nguồn điện phát b) Tính sức điện động pha lúc đầy tải, cos = 0,8 trễ c) Tính góc cơng suất lúc đầy tải Một động đồng pha 100Hp, cực, 50Hz, 2000V, đấu  Khi máy làm việc định mức với hệ số cơng suất 0,8 sớm, tổng tổn hao 7500W Biết điện kháng đồng Xđb=1,6 , điện trở phần ứng khơng đáng kể Tính: a/ Dòng vào động b/ Sức điện động phần ứng, góc cơng suất c/ Momen điện từ 04/06/2013 401041 – Chương 67 BÀI TẬP Một nhà máy tiêu thụ cơng suất điện P = 700KW với HSCS = 0,7 trễ Nhà máy có thêm tải với cơng suất 100KW Để kéo lại kết hợp nâng cao HSCS, người ta chọn động đồng có hiệu suất 0,88 Xác định cơng suất biểu kiến Sđm động đồng để nâng HSCS nhà máy đạt 0,8 trễ 04/06/2013 401041 – Chương 68 [...]... 4 13 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha a) Rotor cực lồi Dây quấn cản (trường hợp máy phát đồng bộ) hoặc dây quấn mở máy (trường hợp động cơ đồng bộ) được đặt trên các đầu cực từ 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 14 4.2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 15 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 16 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha b) Rotor cực từ ẩn 04/ 06/2013... ngắn mạch nội bộ dây quấn stator) 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 23 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha 3/ Hệ kích từ của máy đồng bộ Có 3 loại hệ kích từ máy điện đồng bộ : a) Máy phát điện một chiều : 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 24 4.2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha b) Bộ kích từ khơng chổi than (Brushless Excitation) 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 25 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha c) Bộ kích từ dùng... 1,11,5m Để tăng cơng suất của máy, chỉ có thể tăng chiều dài l của rotor Chiều dài tối đa của rotor vào khoảng 6,5m 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 19 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha b) Rotor cực từ ẩn 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 20 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 21 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha 3/ Hệ kích từ của máy đồng bộ Hệ kích từ là bộ phận tạo ra nguồn kích... dây quấn sẽ có dòng điện 3 pha giống như ở máy điện khơng đồng bộ, dòng điện 3 pha trong dây quấn sẽ tạo nên từ trường quay n1  60 f với tốc độ đồng bộ đúng bằng tốc p độ n của rotor 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 31 4. 3 Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ 1/ Ngun lý làm việc: a y z N Ft n Fư c + S + b + x 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 32 4. 3 Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ 1/ Ngun lý làm việc:... sức điện động xoay chiều hình sin, có trò hiệu dụng : E0 = 4, 44. f.W1.kdq.0 (V) a y N c z b S x 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 28 4. 3 Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ 1/ Ngun lý làm việc: E0 = 4, 44. f.W1.kdq. 0 (V) (3.1) E0 : sức điện động pha W1 : số vòng dây 1 pha dây quấn phần ứng kdq :hệ số dây quấn 0 : từ thông cực từ rotor 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 29 4. 3 Quan hệ điện từ trong máy điện đồng. .. từ ẩn 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 17 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha b) Rotor cực từ ẩn Rotor của máy điện đồng bộ cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia cơng và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ Phần khơng phay hình thành mặt cực từ 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 18 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha b) Rotor cực từ ẩn Máy điện đồng bộ cực ẩn thường... cấp S2 S3 nđb Vành góp Rotor 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 22 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha 3/ Hệ kích từ của máy đồng bộ Hệ kích từ của máy điện đồng bộ phải bảo đảm: - Điều chỉnh dòng kích từ để duy trì điện áp máy phát U trong điều kiện làm việc bình thường (bằng cách điều chỉnh điện áp kích thích Ukt) - Cưỡng bức kích từ để giữ đồng bộ máy phát với lưới điện khi điện áp lưới hạ thấp do xảy ra... máy điện đồng bộ 3 pha c) Bộ kích từ dùng chỉnh lưu (tự kích) 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 26 4. 3 Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ 1/ Ngun lý làm việc: a Khi cho dòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường rotor y N c z b S x 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 27 4. 3 Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ 1/ Ngun lý làm việc: Khi quay rotor bằng động cơ sơ cấp, từ.. .4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 11 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha a) Rotor cực lồi Đường kính D của rotor cực lồi có thể lớn tới 15m trong khi chiều dài l lại nhỏ, với tỷ lệ l/D=0,150,2 Rotor của máy điện đồng bộ cực lồi cơng suất nhỏ và trung bình có lõi thép được chế tạo bằng thép đúc... các máy lớn, lõi thép được hình thành bởi các tấm thép dày 16mm được dập hoặc đúc định hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4 12 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha a) Rotor cực lồi Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần, tiết diện chữ nhật quấn uốn theo chiều mỏng thành từng cuộn dây Cách điện giữa các vòng dây là các lớp mica hoặc amiăng 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương ... chậm (tuabin thủy điện) 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 10 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 11 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng... 40 1 041 – Chương 14 4.2 Cấu tạo máy điện đồng pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 15 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 16 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng pha b) Rotor cực từ ẩn 04/ 06/2013... khoảng 6,5m 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 19 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng pha b) Rotor cực từ ẩn 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 20 4. 2 Cấu tạo máy điện đồng pha 04/ 06/2013 40 1 041 – Chương 21 4. 2 Cấu tạo