Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy điện 3 pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát PHẦ N I GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Máy đ iện đồng sử dụng rộ ng rãi công nghiệp Phạm vi sử dụng biến đổi thành điện năng, nghĩa làm máy phát đ iện Điện ba pha chủ yếu dùng kinh tế quốc dân đời sống sinh hoạt sản xuất từ máy phát điện quay tuabin khí nước Ngoài máy phát ện kéo động khác động Điêzel, động xy lanh n ước, động chạy nhiên liệu Hyđro…được chế tạ o v ới công suất vừa nhỏ nhằm dùng cho tải địa phương, dùng làm máy phát dự phòng Ngoài động đồng công su ất nhỏ( đặc biệt động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu ) dùng rộng rãi trang bị tự động điều khiển I ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG I.1 Định nghĩa Những máy phát đ iện xoay chiều có tốc độ quay Rôtor n tốc độ quay từ trườ ng n1 gọi máy điện đồng bộ, có tốc độ quay Rôtor không đổi tải thay đổi I.2 Công dụng Máy phát điện đồng nguồn điện quan trọng lưới điện công nghiệp Trong động sơ cấp tuabin nước tuabin nước Công suất đơn máy đạt đến 1200MW máy phát tuabin đến 560MW máy phát tuabin nước Các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đượ c kéo b ởi động Điêzel tuabin khí, chúng làm việc riêng lẻ hai ba máy làm việc song song với Các máy phát điện đồng hầu hết đặt tr ạm phát ện xoay chiều, chúng s d ụng rộng rãi lĩnh vực : cu ộc sống, công nghiệp, giao thông vận tải, nguồn điện dự phòng, điện phương tiện di động… ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO AI Đặc điểm Máy phát điện đồng thường kéo tuabin tuabin nước, chúng gọi máy phát tuabin máy phát tuabin nước Đối với máy phát điện tuabin hơi, đặc trưng tốc độ cao tới vài nghìn vòng/phút nên AI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát máy phát ện thường có k ết cấu Rôtor cực ẩn với đường kính nhỏ để giảm thiểu lực ly tâm Và ngượ c lại, đối v ới máy phát điện tuabin nước, tố c độ thấp nên thường có Rôtor cực lồi, đường kính lên tới 1,5m tùy theo công suất máy Máy phát điện ba pha thường gặp máy phát điện mà dòng ện chiều đưa vào cuộn dây kích từ thông qua hệ thống vành trượt Cực t máy phát đ iện ba pha kích thích dòng điện chi ều đặt phần quay, dây quấn phần ứng với ba pha đặt phần tĩnh nối tải Cũng đặt cực từ ph ần tĩnh dây quấn phần ứng phần quay giống máy đ iện chiều, máy điện đồng công suất nhỏ, trao đổi vị trí không làm thay đổi nguyên lý làm việc máy Nguyên lý làm việc máy điện nói chung máy phát điện đồng nói riêng dựa định luật cảm ứng điện từ Nguyên lý làm việc sau : Stator máy phát điện đồ ng đồng có dây quấn ba pha đặt cách góc 120 không gian, gọi phần ứng, m ứng sức điện động cung cấp tải ( hình 1.1 ) Còn Rôtor máy phát điện, với cấu tạo dây quấn cực từ ( cực lồi v ới đố i với máy phát có tuabin tốc độ thấp máy phát tuabin nước, máy phát công suất nh ỏ cực ẩn v ới tuabin có tốc độ cao máy phát Điêzel, tuabin khí ) làm nhiệm vụ tạo từ trường phần cảm A N C B Khi Rôtor quay với tốc độ n từ trường cực từ quét cảm ứng lên dây quấn phần ứng sức điện động xoay chiều hình sin lệch pha Hình 1.1 cấu tạo Stator 120 theo chu kỳ thời gian, có trị số hiệu dụng : EO=4,44.f.Wl.Kdq.Φ0 Trong : E0 sức điện động pha f tần số máy phát Kdq hệ số dây quấn Với tần số : f = p.n 60 Với p số đôi cực máy W1 số vòng dây pha Φ0 từ thông cực từ Rôtor (1.1) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Khi máy phát điện đồng làm việc khép kín mạch với t ải, có dòng điện ba pha chạy ba dây quấn lệâch góc 120 thời gian tạo từ trường quay với tốc độ n1 : n1 = So sánh (1.1) (1.2) ta thấy n = n , có nghiã tốc độ quay Rôtor tôc độ từ trường quay Vì ta có máy phát điện đồng II.2 Cấu tạo II.2.1 Máy cực ẩn Rôtor đượ c làm thép h ợp kim chất lượng cao, rèn thành khối hình tr ụ, ngườ i ta gia công phay để tạo rãnh đặt dây quấn kích từ Phần không phay rãnh hình thành mặt cực từ Các máy phát ện đồng ba pha cực ẩn thường chế tạo với số cực 2p = , tốc độ quay củ a Rôtor 3000 vòng/phút Để hạn chế lực ly tâm phạm vi an toàn đối v ới thép hợp kim chế tạo thành lõi thép Rôtor, đường kính D Rôtor không 1,1 đến 1,5mét Tăng công suất máy cách tăng chiều dài l lõi thép Chiều dài tối đa Rôtor vào khoảng 6,5mét Dây quấn kích từ đặt cực từ Rôtor đượ c chế tạo từ dây đồng trần, tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành bối dây Các vòng dây lớp dây cách điện với lớp mica mỏng Dây quấn kích t nằm rãnh cố đị nh ép chặt nêm phi từ tính đưa vào miệng rãnh Phần đầu n ối đai ch ặt ống trụ thép phi từ tính nhằm bảo vệ chống lại l ực điện độ ng dòng điện gây Hai đầu dây qu ấn kích từ luồn trục nối với hai vành trượt đặt đầu trục thông qua hai chổi điện, nối với dòng kích từ chiều Dòng điện kích t mộ t chiều thường cung cấp máy phát chiều, xoay chiều chỉnh lưu ( có vành trượt ), nối chung trục với máy phát điện Stator máy phát điện đồng ba pha cực ẩn bao gồm lõi thép, có đặt dây qu ấn ba pha, thân vỏ máy Lõi thép Stator ghép ép tôn silic có phủ cách đ iện Các đường thông gió làm mát cho máy chế tạo cố định thân máy để đảm bảo độ bền cách điện dây quấn máy II.2.2 Máy cực lồi Các máy phát đ iện có tốc độ quay thấp thường chế t ạo dạng cực lồi, nên khác với máy cự c ẩn, đường kính D củ a Rôtor lên đến 15met chi ều dài lại nhỏ v ới tỷ lệ l/D = 0,15 – 0,2 Rôtor máy phát điện đồng cực lồi công su ất nh ỏ trung bình có lõi thép chế tạo thép đúc gia công thành khối hình trụ mặt có đặt cực từ Ở máy lớn, lõi thép ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát chế t ạo từ thép dày từ đến 6mm, dập đúc định hình sẵn để ghép thành kh ối l ăng trụ lõi thép thường không trực tiếp lồng vào trục máy mà đặt giá đỡ Rôtor, giá lồng vào trục máy Hình 1.2 Cực từ máy phát đồng cực lồi Cực từ đặt lõi thép Rôtor ghép thép dày – 1,5mm ch ế tạo đuôi có hình T bulông bắt xuyên qua mặt cực vít chặt vào lõi thép Rôtor Dây quấn kích từ chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành cuộn dây Cách ện vòng dây lớp mica amiăng Sau hoàn thiện gia công, cuộn dây lồng vào thân cực từ Dây quấn cản máy phát điện đồng đặt đầu cực có cấu tạo dây qu ấn kiểu lồng sóc máy đ iện không đồng bộ, nghĩ a làm đồng đặt vào rãnh đầu cực hai dầu nối với hai vành ngắn mạch Stator máy phát điện đồ ng cực l ồi giống máy phát ện đồng cự c ẩn Để đảm bảo vận hành ổn đị nh, yêu cầu chặt chẽ kết cấu đ iện kết cấu họ c hệ th ống làm mát thiết kế chế t ạo phù hợp tương thích với t ừng loại máy phát điện, đáp ứng môi trường chế độ làm việc Máy phát điện đồng làm mát gió công suất nhỏ , có khoang thông gió làm mát thiết kế chế t ạo n ằm vỏ máy lõi thép Stator Đầu trục máy gắn cánh quạt gió để quay không khí thổi qua khoang thông gió Bên vỏ máy chế tạo với sống gân cánh toả nhiệt nhằm làm tăng diện tích bề mặt trao đổ i nhiệt cho máy Phổ biến máy phát điện đồng làm mát nước khí áp dụng cho máy có công suất từ vài chục kW trở lên Trong trường hợp máy phát điện có công suất nhỏ cần di động thường dùng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Điêzel làm độ ng sơ cấp gọi máy phát điện Điêzel Máy phát điện Điêzel thường có cấu tạo cực lồi Đặ c điểm khác biệt máy điện công suất nhỏ máy ện công suất lớn kích thước chúng khác chúng khác hiệu suất làm việc, giá thành máy cũ ng giá điện sản xuất ra, thời gian làm việc nó… Máy phát điện công suất nh ỏ có cấu tạo gọn nhẹ, thu ận l ợi để làm máy phát dự phòng điện lưới, máy phát ện Điêzel linh động vận chuyển nơi khác để phục vụ cần thiết Tuy nhiên máy ện công suất nhỏ giá thành không rẻ trái vơí máy có công suất đơn lớn giá thành đơn vị công suất hạ nên chưa đươc sử dụng phổ biến mà sử d ụng n cần thiết bệnh vi ện, truy ền hình, quân thông tin liên lạc…Ngoài sử d ụng số h ộ dân cần điện để phục vụ sản xuất kinh doanh liên tục thi ếu ện lưới Hiệu suất làm việc máy điện công suất nhỏ thấp máy công suất lớn III CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Để làm thí nghiệm lấ y đặc tính máy phát điện đồ ng cần phải có sơ đồ nối dây máy phát điện Tải máy phát tổng trở Z thay đổi Dòng điện kích thích I t máy điện lấy từ nguồn điện bên điều chỉnh nhờ vào biến trở rt Khi v ận hành thường máy phát điện cung cấp cho tải đối xứng Chế độ phụ thuộc vào h ộ tiêu thụ điện nối với máy phát ện, công suất cấp cho tải không vượt định mức mà định mức thấp định mức chút Mặt khác đại lượng thông qua đaị lượng khác dòng điện, điện áp, dòng kích từ, hệ số Cosϕ, tần số f, tố c độ quay n Để phân tích đặc tính máy phát ện đồng ta dựa vào ba đại lượng chủ yếu U, I, i t thành lập đặc tính sau : Đặc tính không tải E = Uo = f(it) I = f = fđm Đặc tính ngắn mạch In = f(it) U = ; f = fđm Đặc tính U = f(It) it = const ; cosϕ = const ; f = fđm Đặc tính điều chỉnh It = f(I) U = const ; cosϕ = const ; f = fđm Đặc tính tải U = f(it) I = const ; cosϕ = const ; f = fđm MFĐ A VRt Hình 1- 7: Sơ đồ đấu dây xác định đặc tính máy phát điện đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát III.1 Đặc tính không tải E = U0 = f(it) Khi I= f= fđm Đặc tính không tải quan hệ sức điện động E cảm ứng cuộn dây Stator với dòng điện kích từ dòng điện tải không Trong hệ đơn vị tương đối máy phát điện đồng cực ẩn máy phát điện đồng cực lồi khác không nhiều, đặc tính không tải hiển thị đơn vị tương đối giống hình 1.3 E∗ it∗ Hình 1.3 Đặc tính không tải máy phát điện Trong đơn vị tương đối : E= Với itđmo dòng điện không tải U = Uđm III.2 Đặc tính ngắn mạch tỷ số ngắn mạch In = f(It) U= f = fđm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát E Hình 1.4 Đồ thị véc tơ mạch đ iện thay máy phát điện lúc ngắn mạch Đặc tính ngắn mạch quan hệ dòng điện t ải ngắn mạch dòng điện kích thích đ iện áp không , tần số b ằng tần số đị nh mức ( dây quấn phần ứng nối tắt đầu máy) Nếu bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng( rư = ) mạch điện dây quấn phần ứng lúc ngắn mạch cảm ( ψ = 90o ) Iq = cosψ = Id = I.sinψ = Và đồâ thị véc tơ máy phát điện lúc hình 1.4 Cũng từ biểu thức cân sức điện động : có Euđ = +j.I.xd mạch điện thay máy có dạng hình 1.4 Lúc ngắn mạch phản ứng phần ứng khử từ, mạch từ máy không bão hoà, t thông khe h Φδ cần thiết để sinh E δ = E – I.xưd = i.xσư nhỏ Do quan hệ I = f(it) đường thẳng hình 1.5 I I = f(It) It Hình 1.5 - Đặc tính ngắn mạch Tỷ số ngắn mạch K t ỷ số dòng điện ngắn mạ ch I no ứng với dòng điện kích thích sinh sức điện động E = Uđm không tải với dòng điện định mức Iđm, nghĩa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Với xd trị số bão hoà củ a ện kháng đồng dọc trục ứng với E = U đm Thay trị số Ino vào biểu thức K ta có : K= ngắn mạch xác lập Ino < Iđm , kết luận dòng điện ng ắn mạch xác lập máy phát điện đồng không lớn Sở dĩ khử từ mạnh phản ứng phần ứng U.I U dm Hình 1.6 Xác định tỷ số ngắn mạch K Tỷ số ngắn mạch : I K= Trong : Tỷ số ngắn mạch K tham số quan trọng máy điện đồng Máy có K lớn có ưu điểm cho độ thay đổi điện áp mo I Ito dòng điện kích thích không tải lúc Uo = Uđm Itn dòng điện kích thích lúc ngắn mạch I = Iđm U nhỏ theo biểu thức Id = Iq = máy làm việc ổn định tải dao động Nhưng muốn K lớn nghĩa x d∗ nhỏ, phải tăng khe hở δ đòi hỏi ph ải tăng cường dây quấn kích từ tươ ng ứng phải t ăng kích thước máy Kết phải dùng nhiều vật liệu giá thành máy cao III.3 Đặc tính độ thay đổi điện áp Uđm máy phát đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Trong với nguồn nuôi Vcc = ±12V điện áp vào A1 UV ≈ 12V Dòng điện vào hạn chế để Ilv < 1mA Do ta chọn R3 = R4 = 15KΩ Khi I dòng vào A1 cực đại : Chọn Vmax R5 = Rht = R5 = Rht = 15KΩ III.5.4 Tính chọn khâu đồng pha Điện áp tụ hình thành nạp tụ C Mặt khác để đảm bảo điện áp tụ có n ửa chu kỳ điện áp lưới tuyến tính số thời gian tụ nạp Tr = R2.C = 0,005s Chọn tụ C = 0,1μF điện trở R2 = Tr/C = 0,005/0,1.10-6 = 50.103Ω Vậy R2 = 50KΩ Điện áp bão hòa khuếch đại thuật toán : Ubh = ±E ± = ± 11V Chọn ghép quang DQ - TQ loại 4N35 có thông số sau : Điện cách điện : 3350V Điện : Vcc = 30V Dòng điện qua Diod quang lớn : Imax = 10mA Chọn dòng làm việc chạy qua Diod quang : IDQ = 3mA Vậy R1 = UV/IDQ = 30,15/3.10-3 = 10,05KΩ III.5.5 Tạo nguồn nuôi Tính chọn máy biến áp tạo nguồn nuôi, chọn kiểu máy biến áp ba pha ba trụ, trụ có bốn cuộn dây gồm cuộn sơ cấp ba cuộn thứ cấp *Cuộn cấp thứ Tạo nguồn điện áp ±12V (có ổn áp) để cấp cho nuôi IC , điều chỉnh dòng ện, tốc độ, đ iện áp Nguồn cấp cuộn dây thứ cấp a1,b1, c1 Ta dùng mạch chỉnh lưu cầu ba pha dùng Diod , điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi : U2 = 12/2,34 = 5,13V, ta chọn U2 = 9V Để ổn định điện áp nguồn nuôi ta dùng hai vi mạch ổn áp 7812 7912 Thông số chung vi mạch : +Điện áp đầu vào : UV = ÷ 35V +Điện áp đầu : Ura = 12V với IC 7812 Ura = - 12V với IC 7912 +Dòng điện đầu : Ira = ÷ 1A Tụ C4, C5 dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao Chọn : C4 = C5 = C6 = C7 = 470μF *Cuộn cấp thứ hai 96 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát a2, b 2, c2 tạo nguồn nuôi cho biến áp xung, cấp xung điều khiển cho Thyristor (+12V) Do mức độ sụt xung cho phép tương đối lớn nguồn không cần ổn áp Cần chế tạo cuộn dây riêng rẽ cới cuộn dây cấp nguồn cho IC để tránh gây sụt áp nguồn nuôi *Cuộn cấp thứ ba a3, b3, c3 cuộn dây cấp điện cho chỉnh lưu cầu ba pha để lấy tín hiệu âm điện áp cung cấp cho khâu phản hồi điện áp Đố i với nguồn cấp cho khâu đồng pha ta sử dụng trực tiếp điện áp thứ cấp biến áp chỉnh lưu đưa vào khâu đồng pha A B 400V∼ C a2 b2 C' c2 97 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Hình III.21 Sơ đồ nguyên lý tạo nguồn nuôi mạch điều khiển III.6 Tính chọn khâu phản hồi III.6.1 Sơ đồ khâu phản hồi dòng DZ2 Uph.I R8 Uđặt • • RV1 R9 ĐỒ ÁN U TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Hình III.22 Sơ đồ mạch cộng đảo Khâu đồng pha tạo điện áp cưa Urc nút A U'A Tín hiệu khâu pha với tín hiệu vào Điện áp cưa gởi qua khâu so sánh A2 Tại A2 thực phép so sánh điện áp cưa U rc điện áp điều khiển Uđk Nguyên lý ổn định điện áp sơ đồ mô tả sau : Điện áp điều khiển Uđk lấy từ mạch cộng đảo A3 ba tín hiệu Uđặt, Uph.U Uph.I Hệ thống ổn định điện áp đầu cực máy phát xoay chiều không máy phụ Đại lượng cần điều chỉnh điện áp đầu cự c máy phát xoay chiều U mf vàø dòng điện Imf Giá trị chủ đạo Uđk phát từ biến trở RV1, giá trị Uđặt có nguồn cung cấp +E lấy từ nguồn +12V vi mạch ổn áp 7812 qua điện trở R8 Xác định giá tri tín hiệu điều khiển : U = − K (U − U Trong : dk dat +U ph U ) ph I K : Hệ số điện trở Uđặt : Điện áp lấy từ chiết áp RV1 qua R8 Uph.U : Điện áp phản hồi tỷ lệ với điện áp máy phát lấy từ chiết áp RV2 qua R9 Uph.I : Điện áp phản hồi dòng lấy từ chiết áp R V3 qua điện trở R10 Khi phụ tải máy phát giảm điện áp cuỉa máy phát U mf tăng lên Lúc nhiệm vụ mạch ổn định điện áp phải giảm dòng kích từ (I kt) tức giảm Ukt giảm Uđk để điện áp máy phát giảm mức ổn định cho phép Với sơ đồ mạch điều khiển thiết kế có phản hồi âm điện áp, dương dòng điện Umf tăng dẫn đến Uph.U tăng Uph.I giảm (có ngắt nên Uph.I = 0) ta có : Uđk = -K(Uđặt - Uph.U) Mà Uph.U tăng nên dẫn đến Uđk giảm kéo theo Ukt giảm Umf giảm mức ổn định 99 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Ngược lại, phụ tải máy phát tăng lên làm cho U mf giả m Imf tăng mạch điều khiển cần phải tự động tăng U đk để tăng Ukt dẫn đến tăng Umf đến mức ổn định điện áp Như nguyên lý ổn áp điện áp củ a máy phát giảm (U mf giảm ) dẫn đến Uph.U giảm , đồng thời Uph.I tăng ( có phản hồi dòng) Cho ta U đk tăng làm cho điện áp máy phát tăng đến điện áp ổn định Ta có sơ đồ khối mạch ổn định điện áp sau : Uđặt Điều khiển ph.i ph.u Hình III.23 Sơ đồ khối hệ thống ổn định điện áp máy phát III.6.2 Tính chọn khâu phản hồi dòng phản hồi áp Ta có : U dk = − ( Khi điện áp đầu cực máy phát Umf có giá trị nằm khoảng 0,95.Ufđm[...]... 65% t ổng tổn hao Trong khi tổn hao trong lõi thép Stator ( kể cả tổn hao chính và tổn hao phụ ) chỉ chiếm khoảng 14% Trong máy phát điện 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát tuabin nước cơng su ất l ớn, tốc độ chậm thì tổn hao trong dây quấn phần tĩnh và trong dây quấn kích từ chiến khoảng 35 %, còn tổn hao trong lõi thép Stator thì chiếm t ới 37 %... kỹ thuật và độä tin cậy lúc làm việc của máy Vì vậy giai đoạn 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát này là giai đoạn rất cơ bản của cơng việc thiết kế máy điện Mặt khác kích thước D và l phụ thuộc vào cơng suất P, tốc độ quay n, tải điện từ A, B δ của vật liệu tác dụng của máy Việc chọn A và Bδ ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu D và l Về... 31 Đường kính d1 của rãnh : d1 = π ( D − 2.h ' ) − b ' Z n g1 z1 = Z+π = π (32 ,7 − 2 .3) − 0,98 .36 = 1, 20 ( cm) 36 + π 32 Chiều cao rãnh : h =h rSr1 33 Chiều cao phần thẳng của rãnh : 34 Diện tích rãnh : S' r 2 2 = π (1, 20 + 1,10 ) + 35 Diện tích cách điện rãnh : 21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Hình 2.2 Cách điện rãnh Stator 1 - tấm cách điện. .. đường 3 ) E0 −j.xưd.I − j.xσư.I Eδ U 11 I O ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Hình 1.10 Đồ th ị véc tơ sứ c đi ện động của máy phát điện đồng bộ ở tải thuần cảm Để có được đặc tính đó phải điều chỉnh r t và Z ( khi đó phải có cuộn cảm có thể điều ch ỉnh được ) sao cho I = Iđm Dạng của đặc tính tải thuần cảm như đườ ng 3 trên hình 1.9 và đồ thị... có kích thước và cách điện như sau : Chọn chiều cao miệng rãnh : Bề rộng miệng rãnh : Chiều dầy cách điện rãnh : Chiều dầy cách điện của nêm : c’ = 2,0mm 20 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Hình 2.1 Kích thước rãnh Stator 30 Đường kính d2 của rãnh : d2 = π ( D + 2.h ) − b ' Z 41 z1 = Z−π = π (22 ,3 + 2.0,05) − 0,98 .36 = 1,10 ( cm) 36 − π Trong đó... điện : dkcđ = 1,04(mm) Đường kính dây kể cả cách điện : d cđ = 1,12(mm) Tính lại mật độ dòng điện J1 : 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát J1 = 21 Kiểu dây quấn : Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y < τ1 bước dây quấn y = 8 = Z = 36 = 9 τ 1 2 p 2.2 22 Hệ số bước ngắn : ky = sin β π = sin 23 Hệ số bước rải sin q kr = : q.sin Trong đó : α = p .36 0... 0, 23 ( cm) Trị số khe hở khơng khí trung bình : δ'=δ+ 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát CHƯƠNG III TÍNH TỐN CỰC TỪ RƠTOR 50 Chiều rộng mặt cực từ : = 12, 26 ( cm) bm = αm τ = 0,7.17,514 0,75 Chọn αm = 0,7 Với máy nhiều cực thì αm = 0,7 ÷ 51 Bán kính mặt cực từ : Rm = 2 52 Chiều cao mặt cực từ : Bởi vì máy phát này là máy phát cơng suất nhỏ cho. ..ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát Đặc tính ngồi là quan hệ U = f(I) khi It = const ; cosϕ = const và f =fđm U cosϕ = 0,8 (®iƯn dung) Udm Udm cosϕ = 1 cosϕ = 0,8(®iƯn c¶m) Hình 1.7 Đặc tính ngồi của máy phát điện đồng bộ Từ hình vẽ ta thấy dạng đặc tính ngồi phụ thuộc vào tính chất tải Nếu tải có tính cảm khi... lập tam giác điện kháng như sau : 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát U.I Idm xδ−Idm O k−dF−d C Q P it Hình 1.9 Xác đặ c tính tải thuần cảm từ đặc tính khơng tải và tam giác điện kháng Từ đặc tính ngắn mạch (đường 2 ) để có trị số I n = Iđm dòng đ iện kích thích itn hoặc sức từ động Ftn cần thiết b ằng Ftn = itn = OC Như đã biết khi máy làm việ... ;2=p ;36 =Z =y τ;8 q;9= 3= 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát b'z1= B l t δ 1 1 = 0,690. 13, 5.1,95 = 0,80 ( cm) Bz 1 l1 kc 1,8. 13, 5.0,95 Chọn b’Z1 = 0,98cm Ở đây lấy mật độ từ thơng trên răng Bz1 = 1,8T theo bảng 10.5b [1] và kc = 0,95 theo bảng 2.2 hệ số ép chặt lõi sắt 28 Sơ bộ chiều cao gơng Stator : h' g1 Chọn chiều cao gơng Stator : h’g1 = 3cm