Bài giảng Máy điện Phần 2

Bài giảng Máy điện TS Nguyễn Quang Nam 2011 – 2012, HK2 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng Đặc tính công suất – góc trạng thái xác lập Dưới khảo sát hệ đơn giản Dựa vào mạch tương đương, thấy trường hợp riêng toán giới hạn công suất truyền qua trở kháng Công suất P2 truyền sang phía tải E2 P2 = E2 I cos(ϕ2 ) E E I = ∠(δ − φZ ) − ∠(− φZ ) Z Z R jX I E1 E2 E1 jXI δ E2 RI I Bài giảng Đặc tính công suất – góc trạng thái xác lập (tt) Phần thực vế phải hình chiếu I lên phương E2 I cos(ϕ ) = E1 E E E cos(δ − φZ ) − cos(φZ ) = cos(δ − φZ ) − 22 R Z Z Z Z E1 E2 E22 E1 E2 E22 P2 = cos(δ − φZ ) − R = sin (δ + α Z ) − R Z Z Z Z với αZ = 90 – φZ = arctan(R/X), thường có giá trị nhỏ Tương tự, E1E2 E12 P1 = sin (δ − α Z ) + R Z Z Bỏ qua điện trở phần ứng, P1 = P2 = E1 E2 sin (δ ) X Nếu điện áp không đổi bỏ qua điện trở, công suất cực đại E1E2/X Bài giảng Các đặc tính xác lập Các đặc tính xác lập: tương quan điện áp đầu cực, dòng kích từ, hệ số công suất, hiệu suất Đặc tính điều chỉnh: đường cong cho thấy dòng kích từ cần thiết để Tải định mức Điện áp đầu cực Kích từ cần thiết để trì Ut định mức trì điện áp đầu cực định mức tải thay đổi (với nhiều PF khác nhau) Tải, kVA dòng phần ứng Dòng phần ứng Bài giảng Các đặc tính xác lập (tt) Các máy phát ĐB thường định mức theo kVA tải tối đa điện áp hệ số công suất cụ thể mà chúng vận hành liên tục không phát nóng mức Công suất tác dụng phát thường bị giới hạn giá trị nằm định mức kVA khả động sơ cấp Do hệ thống ổn định điện áp, máy thường hoạt động dải điện áp ± 5% điện áp định mức Khi công suất tác dụng điện áp cố định, công suất phản kháng khả dụng bị giới hạn phát nóng phần ứng (PF = 0,85 – 1) hay phần kích từ (PF thấp) Bài giảng Các đặc tính xác lập (tt) Hệ số công suất, dòng phần ứng tương ứng, máy ĐB điều chỉnh cách thay đổi kích từ Đường cong hình V quan hệ dòng phần ứng dòng kích từ điện áp đầu cực định mức công suất tác dụng không đổi Dòng phần ứng đạt giá trị nhỏ hệ số công suất 1, tăng lên hệ số công suất giảm Các đường đứt nét quỹ tích điểm có PF nhau, chúng đặc tính điều chỉnh động ĐB, cho thấy thay đổi dòng kích từ để giữ cho PF số Bài giảng Các đặc tính xác lập (tt) Bên phải đặc tính điều Công suất tương đối thái kích thích máy với dòng điện ngõ vào sớm pha Dòng kích từ chỉnh ứng với PF = trạng Dòng phần ứng Bài giảng 7 Các đặc tính xác lập (tt) Nếu bỏ qua điện trở phần ứng, đặc tính điều chỉnh máy phát động ĐB trùng hoán đổi nhánh cho hệ số công suất trễ sớm Tổn hao máy ĐB bao gồm tổn hao RI2 dây quấn, tổn hao lõi thép, tổn hao Hiệu suất quy ước tính theo quy tắc ANSI Giới hạn tải ngắn hạn máy ĐB xác định từ mômen cực đại đặt vào mà không làm máy đồng Bài giảng Ảnh hưởng cực từ lồi – Lý thuyết hai điện kháng Các cực từ lồi có từ dẫn dọc trục lớn đáng kể so với từ dẫn ngang trục Khi dòng phần ứng Ia trễ sức điện động kích từ Ef góc 900, sóng từ cảm bao gồm họa tần không gian họ họa tần bậc lẻ (có ảnh hưởng không đáng kể) Khi dòng phần ứng Ia pha với sức điện động kích từ, sóng từ thông phản ứng phần ứng méo dạng, gồm họa tần họa tần bậc ba đáng kể Bài giảng Ảnh hưởng cực từ lồi (tt) Do từ trở khe hở không khí cực từ lớn, từ thông phản ứng phần ứng không gian vuông góc với cực từ nhỏ từ thông phản ứng phần ứng dọc theo cực từ Do đó, điện kháng từ hóa nhỏ dòng phần ứng pha thời gian với sđđ kích từ, so với vuông pha thời gian với sđđ kích từ Ảnh hưởng cực từ lồi xét đến cách tách dòng phần ứng thành thành phần: thành phần Id vuông pha với sđđ kích từ tạo từ thông dọc theo trục từ trường, thành phần Iq pha với sđđ kích từ, với từ thông sinh vuông pha không gian với trục từ trường Bài giảng 10 Ảnh hưởng cực từ lồi (tt) Sẽ có hai thành phần điện áp rơi tương ứng với Id Iq, jIdxd jIqxq Các điện kháng xd xq tương ứng điện kháng đồng dọc trục ngang trục Tác dụng cảm ứng sóng từ thông phản ứng phần ứng dọc ngang trục xét đến điện kháng từ hóa dọc ngang trục xϕd xϕq, tương tự điện kháng từ hóa xϕ rôto cực ẩn Do đó, xd = xl + xϕd xq = xl + xϕq xl điện kháng tản phần ứng, giả thiết giống dòng điện dọc ngang trục Bài giảng 11 Giản đồ vectơ máy cực từ lồi r r r r r Eaf = U t + I a Ra + jI d X d + jI q X q a’’ O ' a ' = jI a X q E’af O' b" = jI d X d b' a ' = jI q X q Eaf a’ O ' b' = jI d X q Iq b' b" = jI d (X d − X q ) δ Id b’’ b’ ϕ O' a" = jI a X d Ut IaRa O’ Ia Bài giảng 12 Đặc tính công suất – góc máy cực lồi Xét máy phát ĐB cực lồi nối vào lưới vô lớn có điện áp Ee qua điện kháng Xe (mỗi pha) Ef X d = xd + X e X q = xq + X e Ia δ Máy phát cung cấp cho lưới Ee P = I d Ee sin (δ ) + I q Ee cos(δ ) P= E f Ee Xd sin (δ ) + Ee2 Xd − Xq 2Xd Xq jIqxq Ut jIqXe jIdxd jIdXe sin (2δ ) Ảnh hưởng cực từ lồi (công suất ứng với mômen từ trở) Bài giảng 13 Nối song song máy phát đồng Các điều kiện để máy phát đồng làm việc song song: Điện áp máy phát phải trùng pha Tần số máy phát phải Thứ tự pha máy phát phải giống Xét hệ gồm hai máy phát G1 G2, cung G1 L cấp cho tải L hình bên Tại thời điểm điện áp pha điện áp hai đầu G2 S2 S2 S2 đóng Bài giảng 14 Nối song song máy phát đồng (tt) Thiết bị thị thời điểm thích hợp để đóng S2 gọi đồng kế Sau hai máy phát đồng bộ, máy chia sẻ công suất tác dụng phản kháng nhờ việc điều chỉnh động sơ cấp kích từ máy Phân bố công suất tác dụng máy điều chỉnh động sơ cấp Trước hết, động sơ cấp máy G2 tăng lên, tần số hệ tăng lên Tần số hệ phục hồi cách giảm công suất động sơ cấp máy G1 Bài giảng 15 Nối song song máy phát đồng (tt) Việc thay đổi kích từ làm ảnh hưởng đến điện áp đầu cực phân bố công suất phản kháng Giả sử tăng kích từ máy G1, điện áp Ut tăng lên Việc giảm kích từ máy G2 đưa trạng thái bình thường Điện áp đầu cực, dòng tải, hệ số công suất tải không thay đổi Vì công suất ĐCSC không đổi, điện áp kích từ bị dịch pha cho Efsin(δ) không thay đổi Máy phát tăng kích từ mang tải cảm nhiều Hình 5.28b (giáo trình) minh họa trường hợp máy G1 cung cấp toàn công suất phản kháng, máy G2 hoạt động PF Bài giảng 16 ... góc trạng thái xác lập (tt) Phần thực vế phải hình chiếu I lên phương E2 I cos(ϕ ) = E1 E E E cos(δ − φZ ) − cos(φZ ) = cos(δ − φZ ) − 22 R Z Z Z Z E1 E2 E 22 E1 E2 E 22 P2 = cos(δ − φZ ) − R = sin... trị nhỏ Tương tự, E1E2 E 12 P1 = sin (δ − α Z ) + R Z Z Bỏ qua điện trở phần ứng, P1 = P2 = E1 E2 sin (δ ) X Nếu điện áp không đổi bỏ qua điện trở, công suất cực đại E1E2/X Bài giảng Các đặc tính... áp pha điện áp hai đầu G2 S2 S2 S2 đóng Bài giảng 14 Nối song song máy phát đồng (tt) Thiết bị thị thời điểm thích hợp để đóng S2 gọi đồng kế Sau hai máy phát đồng bộ, máy chia sẻ công suất tác