Trình bày lý thuyết thực hiện tính toán các thông số của MFĐB, ứng dụng tính toán các thông số và viết phương trình của máy phát đồng bộ ở hệ trục d, q

MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN BÀI TẬP LỚN MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Bài 1.Trình bày lý thuyết thực tính toán thông số MFĐB, ứng dụng tính toán thông số viết phương trình máy phát đồng hệ trục (d, q) theo giá trị tương thông số sau: Un = 380 + Số thứ tự sinh viên danh sách (V) In = 170 + Số thứ tự sinh viên danh sách/2 (A) r = 0.035 -Số thứ tự sinh viên danh sách/5000 (Ω) f n = 50 Hz , ,X = (tđ), X = 0.83 (tđ), X = 0.065, X d' = 0.25 , X d" = 0.17 , d q S X q" = 0.19 T f = 1.64( s) Td" = 0.018( s ) , , 1.1 Trình bày lý thuyết thực tính toán thông số MFĐB Trong hồ sơ, tài liệu máy điện biết số thông số có hệ phương trình máy phát đồng viết hệ phương trình tương đối, số khác hệ số tương quan, số thời gian cuộn ổn định không tra cứu mà phải tính toán từ thông số khác, thường hồ sơ có thông số sau: : Những thông số định mức: r : điện trở cuộn stator () : điện trở cuộn kích từ () : trở kháng theo trục d : trở kháng theo trục q : trở kháng tản cuộn stato chung cho trục d q (cho giá trị tương đối) : trở kháng độ theo trục d : trở kháng siêu độ theo trục d Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN : trở kháng siêu độ theo trục q : số thời gian cuộn kích từ : số thời gian siêu độ cuộn stator theo trục dọc : số thời gian siêu độ cuộn stator theo trục ngang Như để viết phương trình mát phát đồng cần phải tính toán thông số: Trở kháng siêu độ xác định tỉ số gia số từ thông tăng với gia số dòng điện ứng với trục Còn trở kháng độ định nghĩa trở kháng siêu độ không tính cuộn ổn định: Tìm công thức : Ta có : (1) Mặt khác : Giải hệ phương trình tìm nghiệm Do đặc thù cấu trúc máy phát đồng quán tính cuộn dây đặt roto lớn nhiều quán tính cuộn dây stator giả thiết so sánh chúng với Khi ta tính theo : Thay biểu thức tính vào (1) phương trình ta có : (2) Mặt khác ta có: Với Sau biến đổi (2) ta thu biểu thức tính Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Đại lượng trở kháng độ cuộn stato theo trục dọc định nghĩa tương tự đại lượng trở kháng siêu độ bỏ qua cuộn ổn định Bằng phép biến đổi tương tự ta nhận công thức tính Từ (3),(4),(5) ta đưa sơ đồ thay máy phát đồng sau: XS X d" X ad X fS X DS XS XS X ad X d' X fS X q" X aq X QS Từ công thức thu được, người ta đưa phương pháp tính hệ số hệ phương trình máy phát đồng sau: Ta có • Tính : • Tính : Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Hằng số thời gian siêu độ cuộn stato cuộn ổn định coi nhau: Ta có: Từ (3) : Tương tự ta nhận được: Ta có: Nên: 1.2 Ứng dụng lý thuyết để giải tập sau: ĐỀ BÀI : SỐ THỨ TỰ 35 Un = 380 + 35 = 415(V) In = 170 + 55/2 = 197.5(A) r = 0.035 -35/5000 = 0.023 (Ω) Bài giải: Tìm giá trị sau: Ta có: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Tính Vì: Vậy hệ phương trình máy phát đồng cho viết (d,q ) giá trị trương đối sau: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Bài Trình bày lý thuyết thực tính toán thông số Động không đồng bộ, ứng dụng tính toán thông số viết phương trình Động không đồng hệ trục (d,q) theo giá trị tương thông số sau: ;;;; 2.1 Phần lý thuyết 2.1.1 Chọn giá trị so sánh - Điện áp stato : U b =U n Biên độ điện áp định mức - Dòng điện : I b = 2I n - Tổng trở : Zb = Ub Ib - Công Suất : Pb = 3U n I n = U b I b Công Suất định mức động - Tốc độ : ω b = ω n = 2π f n - Mô Men : Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Pb ωb Mb = - Từ thông : ψ b = Lb I b = Ub U Lb = b Zb ωb ψ b : Giá trị từ thông định mức động quay không tải với giá trị định mức - Dòng điện roto : I Db = Ψb M dD I Qb = Ψb M Qq - Từ thông móc vòng roto : ΨDb = LD I Db ΨQb = LQ I Qb 2.1.2 Thực chuyển đổi + Các pt (3.4), (3.5) viết giá trị tương đối + Từ pt (3.8) rD i D + dψ D −ψ Q S ωS = dt dψ D = −rD iD +ψ Q S ωS dt ψQ dψ D r i ⇔ = − D D + S ωS ψ Db dt LD I Db ψ Db ⇔ dψ D* r ⇔ = − D iD* + S ωS ψ Q* dt LD  M dD = M qQ ⇒ I Db = I Qb ⇒ψ Db = ψ Qb  L = L  Q (Vỡ  D ) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN dψ D* iD* ⇔ = − + S ω S ψ Q* dt Tr Tr = Trong LD LQ = rD rQ (3.16) số thời gian mạch rotor + Từ pt(3.9) : Tương tự (3.8) ta nhận được: dψ Q* dt =− iQ* Tr − S ω S ψ D* (3.17) Tr : Được dựng để biểu diễn động không đồng roto lồng sóc hay dây quấn + Từ pt(3.10) : ψ d = Ld id + M dD iD ⇔ ψ d Ld id M i = + dD D ψ b Lb I b M dD I Db ⇔ ψ d* = Ld * * id + iD Lb ⇔ ψ d* = X * id* + iD* (3.18) Ld ω.Ld X = = d = X d* = X q* = X ( Với: Lb ω.Lb X b ) + Từ pt (3.11) : Tương tự (3.10) ψ q* = X * iq* + iQ* (3.19) + Từ pt (3.12) : Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN ψ D = LD iD + M Dd id M i ψ L i ⇔ D = D D + Dd d ψ Db LD I Db ψ Db Do cách chọn ψ Db = LD I Db = LD ⇒ ψ D* = iD* + X * ψb L L L L = D b I b = *D d I b M dD M dD X M dD M Dd M dD * id LD Ld Đặt : M Dd M dD =µ LD Ld : Hệ số tương quan mạch roto stato theo trục dọc, hệ số chung cho hai trục d q ⇒ ψ D* = iD* + X * µ.id* (3.20) + Từ pt (3.13) : Tương tự (3.12) ta nhận được: ψ Q* = iQ* + X * µ iq* µ= M Qq M qQ LQ Lq = (3.21) M Dd M dD LD Ld + Từ pt (3.14) : dωr dt M M  dωr ⇔  e − c .M b = J ωb ωb dt  Mb Mb  dωr* * * ⇔ ( M e − M c ).M b = J ωb dt M e − M c = J ⇔ M e* − M c* = J ωb dω r* M b dt Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN dωr* ⇔ M − M = TM dt * e * c (3.22)  J ωb   TM =  M b   : Hằng số thời gian khí + Từ pt (3.15) : (ψ d iq −ψ q id ) M ψ d iq ψ q id ⇔ e =  − Mb  Mb Mb Me = Do Mb =    Pb U b I b = = ψ b I b ω b ωb    ψ q id  ψ d iq  ⇒ M e* =  −  ψ I ψ b I b   b b 2  (3.15) ⇔ M e* = ψ d* iq* − ψ q* id* (3.23) Như ta nhận 10 phương trình sau viết hệ trục tương đối ngầm định bỏ dấu (*) u d = r.id + u q = r.iq + dψ d − ω S ψ q ωb dt dψ q − ω S ψ d ωb dt dψ D i = − D + S ω ST ψ Q dt Tr (3.24) (3.25) (3.26) (ωST: Vận tốc từ trường quay giá trị thật) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN dψ Q dt =− iQ Tr − S ω ST ψ D (3.27) ψ d = X id + iD (3.28) ψ q = X iq + iQ (3.29) ψ D = iD + X µ.id (3.30) ψ Q = iQ + X µ.iq (3.31) M e − M c = TM dω r dt (3.32) M e = ψ d iq − ψ q id (3.33) + Hệ phương trình viết chung cho động không đồng roto lồng sóc roto dây quấn, cuộn stato nối hình Để chuyển từ roto lồng sóc sang roto dây quấn cần giảm giá trị Tr + Nếu động không đồng mà cuộn stato nối hình tam giác ta sử dụng phương trình (3.24) → (3.33) với ý : - Vế trái phương trình (3.24) , (3.25) ta nhân lên nguyên - Các phương trình lại giữ nguyên - lần, vế phải giữ Lý thuyết thực tính toán thông số ĐCKĐB Ta nhận thấy trở kháng cuộn dây bao gồm thành phần: Trở kháng thân cuộn dây trở kháng hỗ cảm cuộn dây Sơ đồ tương đương cho trục: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN r X 2' X1 r2' Xm r: Điện trở cuộn stator X1: Trở kháng cuộn Stator Xm: Trở kháng hỗ cảm mạch stator mạch roto X’2: Trở kháng mạch Roto r’2: Điện trở mạch Roto Như trở kháng đồng cuộn Stator X= X1+ Xm Trở kháng mạch Roto: Xr= X’2 + Xm Khi số thời gian mạch roto: Lr r '2 Xr ωb r '2 T r= = Hệ số tương quan mạch roto stato μ μ= M Dd M dD LD Ld = X m2 X r X 2.2 Ứng dụng xây dựng mô hình động không đồng với thông số sau Một động không đồng roto lồng sóc 4A160 M80 M2 Bài giải Tìm giá trị sau: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Tính toán thông số ta có: Như ta có mô hình động biểu diễn hệ trục (d,q) sau: ( Nếu ) (Nếu ) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Bài Mô trình khởi động động từ máy phát tính từ câu hỏi Biết máy phát lai Dieasel ổn định tốc độ nhờ điều tốc liên hợp Mô hình tổng thể hệ thống động sơ cấp – máy phát đồng - tải Mô hình động sơ cấp – máy phát đồng - tải sau: Kcs Kcs1 id w w Me w id ud ud iq uq uq iq Me scope D scope DT wr Scope DC Me DCSC va BDT uf DCKDB u MFDB XY Graph DCDA u Scope DT uf uq id Scope mf Xây dựng mô hình động không đồng Từ hệ phương trình động không đồng Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN U d = r.i d − ψ q U q = r.iq + ψ d dψ D i i = − D + ψ Q s.ϖ ST = − D + (1 − ω r ).314.ψ Q dt Tr Tr dψ Q dt =− iQ Tr − ψ D s.ϖ ST = − iQ Tr − (1 − ω r ).314.ψ D ψ d = x.id + i D ψ q = x.i q + iQ ψ D = µ x.id + i D ψ Q = µ x.i q + iQ dω r = Me − Mc dt M e = ψ d i q − ψ q i d TM ⇒ ψ q = −U d + r.id ψ d = U q − r.iq  i 1 ψ D = − D + (1 − ω r ).314.ψ Q   Tr  s  iQ 1 ψ Q = − − (1 − ω r ).314.ψ D   Tr  s id = (ψ d − i D ) x iq = (ψ q − iQ ) x i D = ψ D − µ x.id iQ = ψ Q − µ x.iq ω r = ( M e − M c ) 1 TM s M e = ψ d iq − ψ q id Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN s 1 s P ro d u c t4 w Add4 P ro d u c t5 X iQ X iD In te g to r1 /T r -K - iD id X iQ s P ro d u c t6 Add5 sc o p e D In te g to r2 X iD -K - /T r1 u M a th F u n c ti o n X iq wr P ro d u c t ud i hypot r id M a th F u n c ti o n -K - Me id -K - u M a th F u n c tio n Add /X -K - X m uy X iD X id iD uq iD -K - P ro d u c t1 r1 iq -K - -K Add1 iq -K - /X X1 iQ -K m uy1 X iQ iQ iq Me s P ro d u c t3 Add2 Add3 /T M s wr In te g to r P ro d u c t2 Mc Xây dựng mô hình máy phát đồng Hệ phương trình hệ thống: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN ud = ω X q iq uq = ω ( i f − X d id ) u f = i f + Tf ψf dψ f dt = i f − µd X d id Từ ta xây dựng sau : iq -K - w ud P ro d u c t Xq h yp o t u M a th F u n c tio n uq P ro d u c t1 id -K Xd m u yd /T f uf X if s -K - if In te g to r Add Me P ro d u c t2 -K X id i q r X id P ro d u c t3 -K X i q id r1 4.Xây dựng mô hình tự động điều chỉnh điện áp Gồm hệ phương trình sau: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN u f = uq + X d id + ∆e u f ≤ U f max k TP + −∆E max ≤ ∆e ≤ ∆E max ∆e = ( un − u ) Từ ta xây dựng sau: id xd 10 u s+ Add T n sfe r F c n 1 S a tu ti o n Add1 S a tu ti o n uf C o n sta n t uq 5.Mô hình động sơ cấp điều tốc Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN 1 Me Add T n sfe r Fcn 1 s 0 s+1 /T j In te g to r 2 s+ Co n sta n t sco p e DT T n sfe r Fcn Kp phi 33 Co n sta n t1 w Chạy mô MATLAB ta được: Đặc tính XY Graph Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Đặc tính Scope DCKDB (Động không đồng bộ) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN i= f(f) w = f(t) M e = f(t) -1 4 Đặc tính Scope DT(động sơ cấp điều tốc) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 5 10 Đặc tính Scope MF(máy phát) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 [...]... Các phương trình còn lại vẫn giữ nguyên - 3 lần, vế phải giữ Lý thuyết thực hiện tính toán các thông số ĐCKĐB Ta nhận thấy trở kháng của từng cuộn dây bao gồm 2 thành phần: Trở kháng của bản thân cuộn dây và trở kháng hỗ cảm giữa các cuộn dây Sơ đồ tương đương cho cả 2 trục: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN r X 2' X1 r2' Xm r: Điện trở thuần cuộn stator X1: Trở kháng cuộn... Stator Xm: Trở kháng hỗ cảm mạch stator và mạch roto X’2: Trở kháng mạch Roto r’2: Điện trở thuần mạch Roto Như vậy trở kháng đồng bộ cuộn Stator X= X1+ Xm Trở kháng mạch Roto: Xr= X’2 + Xm Khi đó hằng số thời gian mạch roto: Lr r '2 Xr ωb r '2 T r= = Hệ số tương quan giữa mạch roto và stato μ μ= M Dd M dD LD Ld = X m2 X r X 2.2 Ứng dụng xây dựng mô hình của động cơ không đồng bộ với các thông số sau Một... + Hệ phương trình trên được viết chung cho động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và roto dây quấn, nhưng cuộn stato được nối hình sao Để chuyển từ roto lồng sóc sang roto dây quấn chỉ cần giảm giá trị Tr là được + Nếu là động cơ không đồng bộ mà các cuộn stato nối hình tam giác ta sử dụng các phương trình (3.24) → (3.33) với chú ý : - Vế trái của phương trình (3.24) , (3.25) ta nhân lên nguyên - Các phương. .. cơ không đồng bộ roto lồng sóc 4A160 M80 M2 Bài giải Tìm các giá trị cơ bản như sau: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Tính toán thông số ta có: Như vậy ta có mô hình của động cơ trên được biểu diễn dưới hệ trục (d,q) như sau: ( Nếu thì ) (Nếu thì ) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Bài 3 Mô phỏng quá trình khởi động động cơ từ máy phát đã tính được... rằng máy phát được lai bởi Dieasel ổn định tốc độ nhờ bộ điều tốc liên hợp 1 Mô hình tổng thể hệ thống động cơ sơ cấp – máy phát đồng bộ - tải Mô hình động cơ sơ cấp – máy phát đồng bộ - tải như sau: Kcs 1 Kcs1 1 id w w Me w id ud ud iq uq uq iq Me scope D scope DT wr Scope DC Me DCSC va BDT uf DCKDB u MFDB XY Graph DCDA u Scope DT uf uq id Scope mf 2 Xây dựng mô hình động cơ không đồng bộ Từ hệ phương. .. r1 iq -K - -K Add1 iq -K - 1 /X 1 X1 iQ -K m uy1 X iQ 2 iQ iq Me s P ro d u c t3 1 Add2 Add3 1 /T M 1 s wr In te g ra to r 0 3 P ro d u c t2 Mc 3 Xây dựng mô hình con máy phát đồng bộ Hệ phương trình của hệ thống: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN ud = ω X q iq uq = ω ( i f − X d id ) u f = i f + Tf ψf dψ f dt = i f − µd X d id Từ đó ta xây dựng được như sau : 1 3 iq -K... con của bộ tự động điều chỉnh điện áp Gồm các hệ phương trình sau: Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN u f = uq + X d id + ∆e u f ≤ U f max k TP + 1 −∆E max ≤ ∆e ≤ ∆E max ∆e = ( un − u ) Từ đó ta xây dựng được như sau: 3 1 id xd 1 10 u 0 1 s+ 1 Add T ra n sfe r F c n 1 1 S a tu ra ti o n Add1 S a tu ra ti o n 1 uf 1 C o n sta n t 2 uq 5.Mô hình con của động cơ sơ cấp và bộ. .. 5 4 3 2 1 0 -1 4 0 1 2 3 4 5 6 Đặc tính Scope DT(động cơ sơ cấp và bộ điều tốc) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đặc tính Scope MF (máy phát) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 ... Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN 1 1 Me Add T ra n sfe r Fcn 1 1 s 0 5 0 0 1 s+1 1 /T j In te g ra to r 1 2 2 0 1 s+ 1 Co n sta n t sco p e DT T ra n sfe r Fcn 1 Kp phi 33 1 Co n sta n t1 1 w Chạy mô phỏng trên MATLAB ta được: 1 Đặc tính XY Graph Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN 3 Đặc tính Scope DCKDB (Động cơ không đồng bộ) Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV:... ud iq uq uq iq Me scope D scope DT wr Scope DC Me DCSC va BDT uf DCKDB u MFDB XY Graph DCDA u Scope DT uf uq id Scope mf 2 Xây dựng mô hình động cơ không đồng bộ Từ hệ phương trình của động cơ không đồng bộ Sinh Viên:Lưu Văn Thiện MSV: 48382 MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN U d = r.i d − ψ q U q = r.iq + ψ d dψ D i i = − D + ψ Q s.ϖ ST = − D + (1 − ω r ).314.ψ Q dt Tr Tr dψ Q dt =− iQ Tr − ψ D s.ϖ ST = −