chương 4 máy điện đồng bộ

MÁY ĐIỆN I Nội dung Chương Máy biến áp Chương Những vấn đề chung MĐ quay Chương Máy điện không đồng Chương Máy điện đồng Chương Máy điện chiều Chương Máy điện đồng Nội dung I Khái niệm chung MĐĐB II Từ trường MĐĐB III Quan hệ điện từ MĐĐB IV MFĐĐB làm việc với tải đối xứng V MĐĐB làm việc song song VI ĐCĐĐB máy bù đồng Chương Máy điện đồng Nội dung I Khái niệm chung MĐĐB II Từ trường MĐĐB III Quan hệ điện từ MĐĐB IV MFĐĐB làm việc với tải đối xứng V MĐĐB làm việc song song VI ĐCĐĐB máy bù đồng I Khái niệm chung MĐĐB 1.1 Cấu tạo Lõi thép stato gồm thép KTĐ dày 0,5 mm khe hở không khí rôto vành trượt trục nối trục Động sơ cấp chổi than dây quấn kích từ (rôto) _ Nguồn kích từ + dây quấn stato I Khái niệm chung MĐĐB 1.2 Phân loại  Theo _- kết cấu: + Lõi thép It N N  S  S S Dây quấn kích từ Cực từ Lõi thép N Rôto cực ẩn Dây quấn kích từ Rôto cực lồi I Khái niệm chung MĐĐB 1.2 Phân loại (tiếp) Chức năng:  o Máy phát phát điện đồng bộ:    o Động điện đồng bộ:  o Tua bin hơi: tốc độ cao, cực ẩn, trục máy đặt nằm ngang Tua bin nước: tốc độ thấp, cực lồi, trục máy đặt thẳng đứng Máy phát công suất nhỏ: ĐC Diezen kéo rotor, cấu tạo cực lồi Thường cực lồi, kéo tải thay đổi tốc độ, P ≥ 200 kW Máy bù đồng bộ:  Cải thiện hệ số công suất cos I Khái niệm chung MĐĐB 1.3 Kết cấu  Máy đồng cực ẩn: o Rotor làm thép hợp kim chất lượng cao o Rotor rèn, phay rãnh đặt dây quấn kích từ o 2p = 2, n = 3000 (v/ph) o D = 1,1 ÷ 1,15 m (nhỏ) => hạn chế lực ly tâm o L ≤ 6,5 m (dài) => tăng công suất máy o Dây quấn: Cu, tiết diện chữ nhật, bọc cách điện, quấn đồng tâm o Rãnh nêm kín gỗ thép không từ tính o Máy kích từ nối trục, đồng trục I Khái niệm chung MĐĐB 1.3 Kết cấu (tiếp) đồng cực lồi: Tốc độ quay thấp, đường kính lớn D  15m, l ngắn: l/D = 0,15÷0,2 Máy nhỏ TB: rotor chế tạo từ thép đúc, gia công lại Máy lớn: rotor ghép từ thép KTĐ dày ÷ mm, cực từ ghép từ thép dày ÷ 1.5 mm Bề mặt cực từ đặt dây quấn cản (MF) hay dây quấn mở máy (ĐC)  Máy     I Khái niệm chung MĐĐB 1.4 Nguyên lý làm việc MĐĐB a Máy phát điện iA N - n + A S n1 iB iC Tải B C Rôto quay với tốc độ n Rôto đóng vai trò nam châm điện (do có dòng kích từ) tạo từ trường quay, cảm ứng dây quấn stato sức điện động hình sin Nếu MFĐĐB mang tải (mạch kín) có dòng điện pha: iA, iB, iC Các dòng iA, iB, iC tạo từ trường quay với tốc độ n1 = n I Khái niệm chung MĐĐB 1.4 Nguyên lý làm việc MĐĐB (tiếp) b Động điện iA N + A n S n1 iB iC Nguồn pha B C Đặt điện áp pha vào dây quấn stato Trong dây quấn stato có dòng điện pha iA, iB, iC tạo từ trường quay với tốc độ n1 = 60f/p Từ trường dây quấn stato kéo rôto quay với tốc độ n = n1 V MĐĐB làm việc song song Cách thức Điều chỉnh UF = UL Phải điều chỉnh cho thời gian đèn sáng - tắt chậm 3-5 giây Thứ tự pha (đã biết) Lúc đèn tắt hẳn, đóng cầu dao hoà đồng V MĐĐB làm việc song song Dùng ánh sáng đèn quay C B A UAL UAF C B MF MF A UCL UCF UBF UBL V MĐĐB làm việc song song Cách thức Điều chỉnh UF = UL Các đèn tắt, sáng có ánh sáng đèn quay; điều chỉnh cho ánh sáng quay thật chậm Đợi đèn tắt, đèn 2, sáng đóng cầu dao hoà đồng 2 3 V MĐĐB làm việc song song 5.2 Các phương pháp hoà đồng xác (tiếp) b Hòa đồng bộ đồng kiểu điện từ o Dùng cột đồng - đồng kiểu điện từ o Dùng cho MF công suất lớn o Cột đồng gồm ba dụng cụ đo:  Voltmet có kim: kim UF, UL  Tần số kế có dãy phiến rung để tần số lưới fL máy phát fF  Một dụng cụ đo có kim quay với tần số: fF – fL Cột đồng F Chỉ fF ,fL V Chỉ UF,UL S Chỉ góc lệch pha o Thao tác phải tập trung, tránh nhầm lẫn gây cố nghiêm trọng hệ thống V MĐĐB làm việc song song 5.3 Phương pháp hoà đồng không xác Cách thực hiện: • Quay máy phát không kích thích (UF = 0), • Dây quấn kích từ nối tắt qua điện trở triệt từ đến tốc độ sai khác với tốc độ đồng khoảng 2% • Đóng cầu dao ghép máy phát vào lưới điện kích thích cho máy phát điện  Do tương tác t ư sinh mômen đồng Mđb kéo MF vào làm việc đồng bộvào tốc độ đồng (fF = fL) –Chú ý: sử dụng trường hợp Ixg < 3.5Iđm V MĐĐB làm việc song song 5.4 Điều chỉnh công suất P công suất Q MFĐĐB  Có hai trường hợp điển hình: o MF ĐB làm việc HTĐ có công suất vô lớn với U, f = C o Chỉ có hai vài MF có công suất tương tự làm việc song song a Điều chỉnh công suất tác dụng mEoU mU  1  P sin     sin2  Pe  Pu xd  xq xd  V MĐĐB làm việc song song 5.4 Điều chỉnh công suất P công suất Q MFĐĐB a Điều chỉnh công suất tác dụng (tiếp) • P cân với Pcơ trục • Muốn thay đổi P => thay đổi  cách thay đổi Pcơ • P đạt max dP/d = V MĐĐB làm việc song song 5.4 Điều chỉnh P Q MFĐĐB (tiếp) a Điều chỉnh công suất tác dụng P • Máy cực ẩn: mUEo  m  90 & Pm  xdb o • Máy cực lồi: cos m  A2  8B  A 4B 1  mEoU A ; B  mU    x x  xd d   q mEoU mU  1  P sin m     sin2 m xd  xq xd  • Chú ý: máy làm việc ổn định tĩnh <  < m dP/d > • Thực tế:  < 30o • Hệ số tải: km = Pm/Pđm – thể lực tải máy • Điều chỉnh công suất tác dụng  thay đổi => Q thay đổi V MĐĐB làm việc song song Kết luận: Muốn điều chỉnh P(điện) phải điều chỉnh Pcơ (θ) Công suất chỉnh Pcb = dP d mUE cos = f(θ) = Xd đặc trưng cho khả giữ cho MF làm việc đồng Tại θ = 0, P = 0, Pcb = max  khả giữ đồng lớn θ = max, Pcb =  dễ đồng Pmax (km - hệ số tải) Thực tế MFĐ làm việc với Pđm= km V MĐĐB làm việc song song 5.4 Điều chỉnh P Q MFĐĐB (tiếp) a Điều chỉnh công suất phản kháng Q MF làm việc với lưới công suất vô lớn: U = const, f = const Để điều chỉnh Q = mUIsinφ cần điều chỉnh Isinφ Điều chỉnh Q giữ P = const = mUIcosφ  Icosφ = const Xét MFĐĐB cực ẩn với tải điện cảm b mUE P= sin  = const  Esinθ= const j.XđbI Xd E = E - Eư = U + (Rư + jXư)I + jXư I = U + j(Xư + Xư)I + RưI E θ Rư U E Itđm It < Itđm MF làm việc chế độ kích từ MF làm việc chế độ thiếu kích từ MF phát P, phát Q MF phát P, nhận Q Đặc tính V (xem sách GK) Chương Máy điện đồng Nội dung I Khái niệm chung MĐĐB II Từ trường MĐĐB III Quan hệ điện từ MĐĐB IV MFĐĐB làm việc với tải đối xứng V MĐĐB làm việc song song VI ĐCĐĐB máy bù đồng VI Động ĐĐB máy bù đồng 5.1 Ứng dụng động điện đồng So sánh động không đồng động đồng Động KĐB Động ĐB Cấu tạo Đơn giản, giá thành hạ Phức tạp, giá thành đắt, cần nguồn chiều cos Thấp ( lưới điện lớn mở máy trực tiếp – Máy cực ẩn: dòng cảm ứng mặt rotor gây nóng cục => phải hạ điện áp mở máy MBA tự ngẫu – Quá trình mở máy: hai giai đoạn o (1): it = 0, dây quấn kích từ nối tắt qua Rt – điện trở diệt từ (10  12 x rt ) Cấp điện cho stator, MKĐB kéo rotor quay tăng tốc đến n1 o (2): n  n1, cấp điện cho dây quấn kích từ Lúc này, MKĐB  s Mgia tốc  ds/dt, có MĐB   Khi <  < 180o MĐB & MKĐB kéo rotor vào tốc độ đồng sau vài trình dao đông b Mở máy theo phương pháp hòa đồng 68 VI Động ĐĐB máy bù đồng 5.3 Máy bù đồng o KN: ĐC ĐB làm việc với it điều chỉnh để phát tiêu thụ Q lưới nhằm trì UL= C o Chế độ làm việc bình thường chế độ kích thích, phát công suất phản kháng lên lưới  tiêu thụ công suất điện dung lưới o Tiêu thụ công suất tác dụng (bù lại phát nóng) o Cấu tạo cực lồi, có đặt dây quấn mở máy o Mở máy phương pháp hạ điện áp, dùng ĐC KĐB o Mcản nhỏ => xd lớn => khe hở nhỏ, kích thước máy nhỏ o Công suất định mức (chế độ kích thích): Sdm  mU dm I dm o Ở chế độ thiếu kích thích tối đa: S '  mU dm I ' o Bỏ qua tổn hao: Eo  U dm U dm U dm I'   j  S '  m jxd xd xd U S'  dm  Sdm I dm xd xd * o Đối với máy bù đồng xd* = 1,5  2,2; S’/Sđm = 0.45  0.67 69