May dien 1 chuong 5 6 7 MD dong bo va DC

CHƯƠNG MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ PHA 5.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG 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 công nghiệp Phạm vi sử dụng biến đổi thành điện : Máy Phát Điện Đồng Bộ 5.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG Máy phát điện đồng nguồn lượng lưới điện quốc gia, động sơ cấp tuabin hơi, tuabin khí nước Ở lưới điện công suất nhỏ máy phát dự phòng, máy phát điện đồng kéo động diesel tuabin khí 3.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG 5.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ PHA Máy điện đồng gồm hai phận stator rotor 5.2.1 Stator Tương tự động không đồng bộ, stator gồm có lõi thép dây quấn - Lõi thép làm vật liệu sắt từ tốt, nghóa có từ trở nhỏ điện trở suất lớn - Dây quấn stator gọi dây quấn phần ứng 5.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ PHA Máy điện đồng gồm hai phận stator rotor 5.2.1 Stator - Loại vận tốc chậm có chiều dài dọc trục ngắn; loại vận tốc nhanh chiều dài dọc trục lớn gấp đường kính nhiều lần Ngoài ra, stator có hệ thống làm mát (nước, khí hydro) 5.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ PHA 5.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ PHA 5.2.2 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 vónh cữu) Có hai dạng rotor : rotor cực lồi rotor cực ẩn 5.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ PHA 1/ Rotor cực lồi 5.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ PHA 1/ Rotor cực lồi Dạng mặt cực thiết kế cho khe hở không khí không đều, mục đích để từ cảm khe hở không 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) ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG (ĐỘNG CƠ SHUNT) 1/ Mạch điện tương đương phương trình I = Ik + Iư U U Ik = = Rk + Rs R f E = U − I Rư = k E Φ n ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG (ĐỘNG CƠ SHUNT) 2/ Đặc tuyến vận tốc theo dòng kích từ Đó đường cong n = f(Ik), Iư = số U = số Theo công thức : U − I Rư n= kE Φ n tỉ lệ nghòch với Φ mà mạch từ chưa bão hòa, từ thông Φ tỉ lệ với Ik, mà, n=f(Ik) có dạng hyperbol ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG (ĐỘNG CƠ SHUNT) 3/ Đặc tuyến vận tốc Đó đường cong n = f(Iư), Ik = số, U = số theo : U − I Rư n= kE Φ Nếu momen M2= (không tải) tổn hao không tải M0=0 Iư = động quay với tốc độ không tải lý tưởng : U n1 = k E Φ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG (ĐỘNG CƠ SHUNT) 3/ Đặc tuyến vận tốc - Trên thực tế, lúc không tải, động phải lấy dòng không tải I0 để bù vào tổn hao không tải P0, quay với tốc độ không tải n0 < n1 U − Rư I n0 = k E Φ - Khi động kéo tải đònh mức, lấy dòng đònh mức quay với tốc độ đònh mức: nđm U − Rư I ưđm = k E Φ Phần trăm thay đổi vận tốc : n0 − nđm n1 − nđm Rư I ưđm ∆n % = 100% ≈ 100% = 100% nđm n1 U ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG (ĐỘNG CƠ SHUNT) 4/ Đặc tuyến momen Đó đường cong M = f(Iư), Ik = số Theo công thức : M = k M I Φ M tỉ lệ với Iư nên đặc tuyến đường thẳng qua O Muốn có momen M2, ta phải trừ momen tổn hao M0 ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG (ĐỘNG CƠ SHUNT) 5/ Đặc tuyến momen - vận tốc (đặc tuyến cơ) Đó đường cong n = f(M), Ik = số, U = số Ta có : U − I R U R n= k E Φ = k E Φ thay : Nhận xét : độ M ng chiều = kích từI ưsong k Msong Φ có đặc tính cứng, tốc độ động Tổ cói theo : thay tải, chúng U Rư n = − dùng nhiều má2 yMcắt k E Φ k E k M Φ gọt kim loại, máy công cụ v.v… Khi có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ, ta dùng động chiều kích từ độc lập − k E Φ Iư ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG (ĐỘNG CƠ SHUNT) 6/ Công suất - Công suất điện vào động : P1 = U I pk = U k I k = I k2 R f - Tổn hao mạch kích từ : pCu.ư = I ư2 Rư - Tổn hao đồng phần ứng : - Còn lại công suất tạo gọi công suất điện từ : Pđt = I - Sau trừ tổn hao không tải (tổn hao quay): P0 = pmq + pFe lại công suất có ích P2 (công suất ra) : P2 = Pđt – P0 = Pđt – (pmq + pFe) = M2.ω ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP 1/ Mạch tương đương phương trình I = In = Iư = U – Iư (Rư +Rn) = kE.n.Φ * Lưu ý : mạch từ chưa bão hòa, từ thông Φ tỉ lệ thuận với dòng kích từ In, có nghóa tỉ lệ thuận với Iư Do : I ư1 Φ = I ư2 Φ với Iư1, Φ1 Iư2, Φ2 dòng từ thông ứng với trường hợp khác ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP 2/ Đặc tuyến vận tốc Đó đường cong n = f(Iư) U=hằng số U − I ( Rư + Rn ) I ( Rư + Rn ) U n= = − k E Φ k E Φ k E Φ Khi Iư nhỏ, mạch từ chưa bão hòa Φ = kΦ.Iư (do Φ tỉ lệ với Iư), suy : ( Rư + Rn ) U n= − k E k Φ I k E k Φ Không cho phép động kích từ nối tiếp mở máy tình trạng không tải non tải ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP 3/ Đặc tuyến momen Đó đường cong M = f(Iư), U = số Theo công thức : M = kM.Φ.Iư Khi Iư nhỏ, Φ = kΦ.Iư, suy : M = kM.kΦ.Iư2 nên đặc tuyến có dạng parabol ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP 4/ Đặc tuyến momen - vận tốc (đặc tuyến cơ) Đó đường cong n = f(M), U = số k M ( Rư + Rn ) U n= − k E k Φ k E kΦ M Nhận xét : Động chiều kích từ nối tiếp có đặc tính mềm, mạch từ chưa bão hòa, momen quay động tỷ lệ với bình phương dòng điện tốc độ giảm theo tải Động kích từ nối tiếp phù hợp chế độ tải nặng nề ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ HỖN HP 1/ Mạch tương đương phương trình Trong đó, sức điện động trường hợp : = kE.n.Φ Φ = kE.n.(Φ Φs ± Φn) Rẽ ngắn • Dấu + ứng với hỗn hợp cộng (từ trường hai dây quấn chiều) • Dấu – ứng với hỗn hợp trừ (từ trường hai dây quấn ngược chiều) Rẽ dài ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ HỖN HP 2/ Đặc tuyến momen - vận tốc (đặc tuyến cơ) Động kích từ hỗn hợp có dây quấn kích từ nối tiếp kích từ phụ nối ngược (hỗn hợp trừ), có đặc tính cứng nghóa tốc độ quay không thay đổi momen thay đổi, tải tăng, dòng I tăng, dây quấn kích từ song song làm tốc độ giảm ít, Các độưng làm việc nặng nề, dây quấn kích từ nối tiếp dây quấn có dây quấn kích từ nối tiếp nối ngược làm từ thông máy kích từ chính, dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ phụ giảm, tốc độ máy lại tăng lên nối thuận (hỗn hợp cộng) Ưu điểm động lúc không tải (Iư nhỏ, Φ nhỏ), vận tốc không lớn nhờ có từ thông cuộn song song ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ HỖN HP BÀI TẬP Một động điện chiều kích từ hỗn hợp cộng, rẽ dài lấy 27A từ nguồn 240V quay 1750 v/p Biết điện trở cuộn kích từ nối tiếp 0,05Ω , điện trở phần ứng 0,4Ω; tổn hao kích từ song song 460W; tổn hao phụ sắt từ 540W (dòng ứng không tải Iư0≈0) Tính hiệu suất, phần trăm thay đổi tốc độ Biết lúc đầy tải, mạch từ chưa bão hòa từ thông kích từ song song 2,5 lần từ thông kích từ nối tiếp ĐS : η = 80% ; ∆n% = 46,91% Một động chiều kích từ song song có điện trở mạch phần ứng 1Ω, điện trở cuộn dây kích từ 200Ω, điện áp cấp cho động U = 100V Động có tốc độ khơng tải 3300 vòng/phút dòng điện dây khơng tải 1,5A Động vận hành với dòng điện dây 10,5A a Tính tốc độ động n (RPM) b Tính dòng điện khởi động Imm động cơ? c Tính Mơmen điện từ động Mđt d Tính Momen ngõ động Tính hiệu suất động cơ? [...].. .5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 1/ Rotor cực lồi 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 1/ Rotor cực lồi 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 1/ Rotor cực lồi Đường kính D của rotor cực lồi có thể lớn tới 15 m trong khi chiều dài l lại nhỏ, với tỷ lệ l/D=0 , 15 ÷0,2 Rotor của máy điện đồng bộ cực lồi công suất nhỏ và trung bình... hình thành mặt cực từ 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 2/ Rotor cực ẩn Máy điện đồng bộ cực ẩn thường chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay của rotor là 3000 vòng/phút (với tần số f = 50 Hz), và để hạn chế lực ly tâm, đường kính D của rotor không được vượt quá 1, 1 1, 5m Để tăng công suất của máy, chỉ có thể tăng chiều dài l của rotor Chiều dài tối đa của rotor vào khoảng 6, 5m 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN... 4,44.f.W1.kdq.Φ0 (V) a y c N S x z b 5. 3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ E0 = 4,44.f.W1.kdq.Φ Φ0 (V) (3 .1) E0 : sức điện động pha W1 : số vòng dây 1 pha dây quấn phần ứng kdq :hệ số dây quấn Φ0 : từ thông cực từ rotor 5. 3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ Nếu rotor có p đôi cực, khi rotor quay n vòng/phút, thì tần số sức điện động sinh ra trong các cuộn dây ax, by, cz là : n.p f = 60 ( Hz ) 5. 3... trong không gian 1 góc 12 0° điện cho nên sức điện động các pha lệch nhau 1 góc 12 0° Khi dây quấn stator nối với tải, trong các dây quấn sẽ có dòng điện 3 pha giống như ở máy điện không 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 độ n p của rotor 5. 3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ a y z N Ft n c + Fư S + x + b 5. 3 NGUYÊN LÝ LÀM... 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 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 1/ Rotor cực lồi 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 1 Rotor cực lồi 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 2/ Rotor cực ẩn 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 2/ Rotor cực ẩn Rotor của máy điện đồng bộ cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng... được hình thành bởi các tấm thép dày 1 6mm được dập hoặc đúc đònh hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 1/ 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 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 1/ Rotor cực lồi Dây quấn cản (trường... 3 PHA 2/ Rotor cực ẩn 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA 2/ Rotor cực ẩn 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA Máy phát nhiệt điện turbine khí 5. 2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 3 PHA Lắp đặt máy phát tại thủy điện Trị An 5. 3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ a Khi cho dòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường rotor y c N S x z b 5. 3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC... trường cực từ Ft Từ trường phần ứng theo hướng ngang trục, làm méo từ trường cực từ, ta gọi là phản ứng ngang trục 5. 4 PHẢN ỨNG NG PHẦN ỨNG NG CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 5. 4 .1 Tải trở _ phản ứng ngang trục Ft a y N z n Fư c + + S + x b 5. 4 PHẢN ỨNG NG PHẦN ỨNG NG CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 5. 4.2 Tải thuần cảm _ phản ứng dọc khử từ Dòng ứng chậm pha 90° so với sức điện động nên sẽ đạt cực đại sau khi rotor... Ft n c Fư S x b 5. 4 PHẢN ỨNG NG PHẦN ỨNG NG CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ Khi máy điện làm việc có tải, dòng điện trong dây quấn stator sẽ sinh ra từ trường của dây quấn stator còn gọi là từ trường phần ứng Tùy theo tính chất của tải mà trục từ trường phần ứng với từ trường cực từ sẽ hợp thành 1 góc nhất đònh Tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi là phản ứng phần ứng 5. 4 PHẢN ỨNG NG PHẦN... từ trường phần ứng với từ trường cực từ sẽ hợp thành 1 góc nhất đònh Tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi là phản ứng phần ứng 5. 4 PHẢN ỨNG NG PHẦN ỨNG NG CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG NG BỘ 5. 4 .1 Tải trở _ phản ứng ngang trục Khi trục của hai cực từ kề nhau đối diện với cạnh cuộn dây, sức điện động cảm ứng trong cuộn dây đạt cực đại Khi tải thuần trở, góc lệch pha giữa E và I là Ψ=0; E và I