máy điện đồng bộ và từ trường trong máy điện đồng bộ

Phần thứ năm Máy điện đồng Chơng 19 Đại cơng máy điện đồng Máy điện đồng đợc sử dụng rộng r i công nghiệp Phạm vi sử dụng biến đổi thành điện năng, nghĩa làm máy phát điện Điện ba pha chủ yếu dùng kinh tế quốc dân đời sống sản xuất từ máy phát điện quay tuabin khí nớc Máy điện đồng đợc dùng làm động cơ, đặc biệt thiết bị lớn, khác với động không đồng bộ, chúng có khả phát công suất phản kháng Thông thờng máy đồng đợc tính toán cho chúng phát công suất phản kháng gần công suất tác dụng Trong số trờng hợp, việc đặt máy đồng gần trung tâm công nghiệp lớn để phát công suất phản kháng đủ bù hệ số công suất cos cho lới điện hợp lý Những máy nh đợc gọi máy bù đồng Các động đồng công suất nhỏ (đặc biệt động kích từ nam châm vĩnh cửu) đợc dùng rộng r i trang bị tự động điều khiển 19-1 Nguyên lý lm việc máy điện đồng Nếu sơ đồ hình 1-1 ta đem thay hai vành đổi chiều hai vành trợt tì hai chổi than A B khung dây abcd quay với tốc độ không đổi n, hai vành trợt mạch khép kín qua tải ta có đợc s.đ.đ dòng điện xoay chiều có tần số f pn , p số đôi cực máy Đó nguyên lý làm 60 việc máy điện đồng pha Thờng máy điện đồng cực từ đợc đặt rôto, dây quấn phần ứng (khung dây) đợc đặt phần tĩnh (stato) gồm ba cuộn dây đặt lệch không gian 1200 góc độ điện, đấu thành hình (Y) hay tam giác () nh hình 20-1 n n b) a) Hình 19-1 Sơ đồ nguyên lý máy điện đồng ba pha a) Đấu hình Y; b) Đấu tam giác 86 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Cũng nh máy điện quay khác, máy điện đồng có tính thuận nghịch: làm máy phát điện động điện 19.1.1 Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng Khi động sơ cấp quay rôto máy phát tới tốc độ định mức, đồng thời cho dòng điện chiều vào dây quấn rôto (dây quấn kích thích), rôto trở thành nam châm điện, từ trờng rôto quét qua dẫn dây quấn stato (dây quấn phần ứng) làm cảm ứng nên chúng s.đ.đ xoay chiều Tần số s.đ.đ cảm ứng là: f pn (19-1) 60 n tốc độ quay rôto, p số đôi cực máy Giá trị hiệu dụng s.đ.đ cảm ứng m ỗi pha dây quấn phần ứng là: (19-2) E = 4,44f.W.kdq.0 đó: - từ thông khe hở dới cực từ; W - số vòng dây pha dây quấn phần ứng ; kdq - hệ số dây quấn Khi dây quấn phần ứng máy đợc nối với phụ tải bên ngoài, dòng điện ba pha đối xứng lệch góc 120 thời gian chạy dây quấn ba pha đặt lệch góc 1200 không gian tạo từ trờng quay quay với tốc độ là: n1 60 f (19-3) p So sánh (19-1) (19-3) ta thấy n = n1, nghĩa tốc độ quay rôto tốc độ từ trờng quay Chính mà máy điện đợc gọi máy điện đồng Trong máy điện đồng bộ, từ trờng cực từ dòng điện chiều sinh từ trờng quay dòng điện xoay chiều ba pha sinh tốc độ tơng đối Từ trờng khe hở không khí tổng hợp từ trờng cực từ từ trờng quay làm sở cho quan hệ điện từ biến đổi lợng máy điện đồng 19.1.2 Nguyên lý làm việc động điện đồng A Cho dòng điện ba pha iA, iB, iC vào dây quấn ba pha stato, dòng điện ba pha stato sinh từ trờng quay với tốc độ n1 60 f Ta p hình dung từ trờng quay stato nh nam châm có hai cực quay đợc nét đứt hình 19-2 Đồng thời cho dòng điện chiều vào dây quấn rôto, rôto biến thành nam châm điện Tác dụng tơng hỗ từ trờng stato từ trờng rôto tạo lực tác dụng lên rôto Từ trờng stato quay với tốc độ n = n1 nên lực tác N S C Hình 19-2 Nguyên lý làm việc động đồng 87 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com n1 dụng kéo rôto quay với tốc độ n = n1 Nếu trục rôto nối với máy sản xuất động đồng kéo máy quay với tốc độ n Chú ý: Động điện chiều động điện không đồng làm việc theo nguyên tắc lực điện từ tác dụng Còn động điện đồng làm việc theo nguyên tắc lực tác dụng hai từ trờng 19-2 Phân loại v kết cấu máy điện đồng 19.2.1 Phân loại Theo kết cấu chia máy điện đồng thành hai loại: máy đồng cực ẩn thích hợp với tốc độ quay cao (số cực 2p = 2) máy đồng cực lồi thích hợp với tốc độ quay thấp ( 2p 4) Theo chức năng, chia máy điện đồng thành loại chủ yếu sau: Máy phát điện đồng Máy phát điện đồng thờng đợc kéo tuabin tuabin nớc đợc gọi máy phát tuabin máy phát tuabin nớc Máy phát tuabin có tốc độ quay cao, đợc chế tạo theo kiểu có cực ẩn có trục máy đặt nằm ngang Máy phát điện tuabin nớc thờng có tốc độ quay thấp nên có kết cấu theo kiểu cực lồi nói chung cực máy đợc đặt thẳng đứng Trong trờng hợp máy phát điện có công suất nhỏ cần di động thờng dùng điezen làm động sơ cấp đợc gọi máy phát điện điêzen Máy phát điện điêzen thờng có cấu tạo cực lồi Động điện đồng Động điện đồng thờng đợc chế tạo theo kiểu cực lồi đợc sử dụng để kéo tải không đòi hỏi phải thay đổi tốc độ, với công suất chủ yếu từ 200 kW trở lên Máy bù đồng Máy bù động chủ yếu dùng để cải thiện hệ số công suất cos lới điện Ngoài loại có máy điện đồng đặc biệt nh máy biến đổi phần ứng, máy đồng tần số cao, máy đồng công suất nhỏ dùng tự động, nh động đồng nam châm vĩnh cửu, động đồng phản kháng, động đồng từ trễ, động bớc, 19.2.2 Kết cấu máy điện đồng Để thấy rõ đặc điểm kết cấu máy điện đồng bộ, ta xét riêng rẽ kết cấu máy cực ẩn máy cực lồi Kết cấu máy đồng cực ẩn Rôto máy đồng cực ẩn có lõi thép làm thép hợp kim chất lợng cao, đợc rèn thành khối hình trụ, sau gia công phay r nh để đặt dây quấn kích từ Phần không phay r nh rôto Hình 19-3: 19-3 Mặt cắt ngang trục lõi thép rôto 88 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com hình thành mặt cực từ Mặt c ngang trục lõi thép rôto nh hình vẽ 19- Các máy điện đồng đại cực ẩn thờng đợc chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay rôto 3000 vg/ ph để hạn chế lực ly tâm, phạm vi an toàn thép hợp kim chế tạo thành lõi thép rôto, đờng kính D rôto không đợc vợt 1,1 1,15 m Để tăng công suất máy, tăng chiều dài l rôto Chiều dài tối đa rôto vào khoảng 6, m Dây quấn kích từ đặt r nh Đờng sức từ rôto (hình 19-4), đợc chế tạo từ Dây quấn kích từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành bối Lõi thép rôto dây đồng tâm Các vòng dây Dây quấn stato bối dây đợc cách điện với lớp mica mỏng Để Vòng trợt cố định ép chặt dây quấn kích từ Lõi thép stato r nh, miệng r nh đợc nêm Dây quấn kích từ kín bới nêm thép không từ tính Phần đầu nối (nằm r nh) dây quấn kích từ Hình 19-4 Mặt cắt ngang đợc đai chặt ống trụ thép máy điện đồng cực ẩn không từ tính Hai đầu dây quấn kích từ luồn trục nối với hai vành trợt đặt đầu trục thông qua hai chổi điện để nối với dòng điện kích từ chiều Dòng kích thích đợc cung cấp từ máy phát kích thích, máy kích từ thờng đợc nối trục có trục chung với máy đồng Stato máy đồng cực ẩn bao gồm lõi thép, có đặt dây quấn ba pha thân máy, nắp máy Lõi thép stato đợc ép tôn silic dày 0,5 mm, hai mặt có phủ sơn cách điện Dọc chiều dài lõi thép stato cách khoảng cm lại có r nh thông gió ngang trục, rộng 10 mm Lõi thép stato đợc đặt cố định thân máy Trong máy đồng công suất trung bình lớn, thân máy đợc chế tạo theo kết cấu khung thép, mặt bọc thép dát dày Thân máy phải thiết kế chế tạo để cho hình thành hệ thống đờng thông gió làm mát máy điện Nắp máy đợc chế tạo từ thép từ gang đúc máy đồng công suất trung bình lớn, ổ trục không đặt nắp máy mà giá đỡ ổ trục đặt cố định bệ máy Kết cấu máy phát điện đồng cực ẩn đợc trình bày hình 19-5 Hình 19-5 Máy phát điện tuabin (cực ẩn) Phần kích thích; vỏ máy; lõi thép stato; phận làm lạnh khí hyđrô; rôto 89 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Kết cấu máy đồng cực lồi Máy đồng cực lồi thờng có tốc độ quay thấp, khác với máy đồng cực ẩn, đờng kính rôto D lớn tới 15 m chiều dài l lại nhỏ với tỉ lệ l/D = 0,15 0,2 Rôto máy điện đồng cực lồi nh hình 19-6 Rôto máy điện đồng công suất nhỏ trung bình có lõi thép đợc chế tạo thép đúc gia công thành khối lăng trụ khối hình trụ (bánh xe) mặt có đặt cực từ máy lớn, lõi thép đợc hình thành thép dày Hình 19-6 Rôto máy phát điện đồng cực lồi mm, đợc dập đúc định hình sẵn để ghép thành khối lăng trụ lõi thép thờng không trực tiếp lồng vào trục máy mà đợc đặt giá đỡ rôto, giá lồng vào trục máy Cực từ đặt l õi thép rôto đợc ghép thép dày 1,5 mm Việc cố định cực từ lõi thép đợc thực nhờ đuôi hình T bulông xuyên qua mặt cực vít chặt vào l õi thép rôto (hình 19-7) 43 Hình 19-7 Cực từ máy điện đồng cực lồi thép cực từ, dây quấn kích thích, 3.đuôi hình T, nêm, lõi thép rôto Hình 19-8 Dây quấn cản (dây quấn mở máy) máy điện đồng Dây quấn kích từ đợc chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn uốn theo chiều mỏng thành cuộn dây Cách điện vòng dây lớp mica amiăng Các cuộn dây sau đ gia công đợc lồng vào thân cực Dây quấn cản (trờng hợp máy phát đồng bộ) dây quấn mở máy (trờng hợp động đồng bộ) đợc đặt đầu cực Các dây quấn giống nh dây quấn kiểu lồng sóc máy điện không đồng bộ, nghĩa làm đồng đặt vào r nh đầu cực đợc nối hai đầu hai vòng ngắn mạch (hình 19-8) Dây quấn mở máy khác dây quấn cản chỗ điện trở dẫn lớn Stato máy đồng cực lồi có cấu tạo tơng tự nh máy đồng cực ẩn 90 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Converter You can only convert pages with the trial version To get all the pages converted, you need to purchase the software from: http://www.anypdftools.com/buy/buy-pdf-converter.html