BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Bài 4: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 4.1 Định nghĩa công dụng: 4.1.1 Định nghĩa: Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n với tốc độ quay từ trường n1 gọi máy điện đồng Máy điện đồng có hai dây quấn: dây quấn stato nối với lưới điện có tần số f không đổi, dây quấn rôto kích thích dòng điện chiều Ở chế độ xác lập máy điện đồng có tốc độ quay rôto không đổi tải thay đổi 4.1.2 Công dụng máy điện đồng Máy phát điện đồng nguồn điện lưới điện quốc gia, động sơ cấp tuốc bin nước, tuốc bin khí, tuốc bin nước v.v Công suất máy phát đạt đến 600 MVA lớn chúng thường làm việc song song Ở lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng kéo động diezen tuabin khí, làm việc đơn lẻ hai ba máy làm việc song song Động đồng sử dụng truyền động công suất lớn, đạt đến vài chục MW Trong công nghiệp luyện kim, khai thác mỏ, thiết bị lạnh, động đồng sử dụng để truyền động máy bơm, nén khí, quạt gió v.v với tốc độ không đổi Động đồng công suất nhỏ được sử dụng thiết bị đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trình, thiết bị điện sinh hoạt v.v Máy bù đồng dùng để phát công suất phản kháng cho luới điện để bù hệ số công suất ổn định điện áp 4.2 Phân loại, cấu tạo nguyên lí làm việc: 4.2.1 Phân loại kết cấu máy điện đồng a Phân loại - Theo kết cấu chia máy điện đồng làm loại: + Máy điện đồng cực ẩn thích hợp với tốc độ cao (2p = 2) + Máy điện đồng cực lồi thích hợp tốc độ thấp (2p = 4) -Theo chức chia máy điện máy điện đồng thành: + Máy phát điện đồng bộ: * Máy phát tuốc bin có n cao thường chế tạo cực ẩn có trục máy nằm ngang * Máy phát tuốc bin nước: Vì tốc độ thấp, thường chế tạo theo cực lồi * Máy phát Diézen: Kéo động diézen thường cấu tạo cực lồi + Động điện đồng bộ: Thường chế tạo cực lồi, để kéo tải không đòi hỏi phải thay đổi tốc độ + Máy bù đồng bộ: Để cải thiện hệ số cosϕ lưới b Kết cấu α Kết cấu máy đồng cực ẩn: - Rotor làm thép hợp kim chất lượng cao rèn thành khối trục, gia công phay rãnh để đặt dây quấn kích từ, phần không phay rãnh hình thành mặt cực từ Máy chế tạo với số cực từ 2p = 2p = nên có tốc độ quay cao Máy đồng đại cực ẩn thường 2p = 2, D = 1,11 ÷ 15 m ; lmax = 6,5 m tối đa roto -Dây quấn kích từ đặt rãnh roto chế tạo dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành bối dây đồng tâm Các vòng dây cách điện vớí Hai đầu dây quấn luồn vào trục nối với hai vành trượt chổi than 146 - Stator tương tự máy điện không đồng bộ, lõi thép ép tôn silic 741 dày 0,5 mm có phủ sơn cách điện mặt, dọc theo lõi thép stator từ cm có rãnh thông gió ngang trục rộng 10 mm β Kết cấu máy đồng cực lồi: Các cực lồi chế tạo với số cực 2p ≥ Đường kính rôto D lớn tới 15 m Chiều dài l nhỏ lại với tỉ lệ l/D = 0,15 đến 0,2 - Rôtor máy điện đồng cực lồi công suất nhỏ trung bình có lõi thép chế tạo thép đúc gia công thành khối lăng trụ khối hình trụ, có đặt cực từ Cực từ lõi thép rotor ghép thép dày ÷1,5 mm (hình 4.1), cố định cực từ lõi thép nhờ đuôi hình T, ốc v v Hình 4.1 Cố định cực từ liên tiếp lõi thép Dây quấn kích từ chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật, cuộn dây sau gia công lồng vào thân cực - Dây quấn cản (trường hợp máy phát điện đồng bộ) dây quấn mở máy (trường hợp động điện đồng bộ) đặt đầu cực Được làm đồng nhôm, hai đầu cực nối hai vòng ngắn mạch Dây quấn mở máy có điện trở lớn dây quấn cản Dây quấn cản mục đích để cản dịu dao động rotor có trình độ làm bớt không đối xứng chế độ làm việc Dây quấn kích từ chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật, cuộn dây sau gia công lồng vào thân cực - Dây quấn cản (trường hợp máy phát điện đồng bộ) dây quấn mở máy (trường hợp động điện đồng bộ) đặt đầu cực Được làm đồng nhôm, hai đầu cực nối hai vòng ngắn mạch Dây quấn mở máy có điện trở lớn dây quấn cản Dây quấn cản mục đích để cản dịu dao động rotor có trình độ làm bớt không đối xứng chế độ làm việc - Stator máy điện đồng cực lồi giống stator máy điện cực ẩn - Trục máy đồng cực lồi đặt nằm ngang động đồng bộ, máy bù đồng bộ, máy phát điện Diézen, máy phát tuốc bin nước công suất nhỏ Đối với máy phát tuốc bin nước công suất lớn, tốc độ chậm, trục máy đặt thẳng đứng Hình 4.2 Dây quấn cản dây quấn mở máy máy điện không147 đồng 4.2.2 Nguyên lí làm việc máy điện đồng A, B, C A, B, C a Cực lồi 2pa.= Cực lồi 2p = b Cực b Cực ẩn ẩn 2p 2p = 2= Hình 4.3 1.Stato (phần ứng), Rotor (phần cảm), Cuộn kích từ Stator máy điện đồng có cấu tạo giống stator máy điện không đồng Dây quấn ba pha hay m pha nói chung stator có số đôi cực rotor Stator có dây quấn gọi phần ứng Rotor máy điện đồng có cuộn dây kích từ, cung cấp dòng điện chiều từ nguồn qua vòng tiếp xúc chổi than Công dụng cuộn kích từ tạo máy từ trường sơ cấp Rotor cuộn kích từ gọi phần cảm ứng Nguyên làm việc sau: Cho dòng điện kích từ chiều vào dây quấn kích từ rotor tạo từ trường rotor Khi quay rotor động sơ cấp, từ trường rotor cắt dây quấn phần ứng stator cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là: E0 = 4,44.f.w1.k dq Φ Trong đó: E0, w1, kdq, Φ0 s.đ.đ pha, số vòng dây pha, hệ số dây quấn, từ thông cực từ rotor Nếu rotor có p đôi cực tần số s.đ.đ là: f1 = p.n Hz, n tính vòng / giây p.n f1 = Hz, n tính vòng / phút 60 Sức điện động stator gồm hệ thống sức điện động pha đối xứng, có trục lệch không gian 1200 điện, s.đ.đ pha lệch 1200 Khi nối dây quấn stator với tải đối xứng cuộn dây mang hệ thống dòng điện đối xứng lúc máy làm việc chế độ máy phát Khi có tải dây quấn stator tạo nên theo đặc tính từ trường quay dây quấn stator máy điện không đồng Từ trường quay stator quay theo chiều quay rotor với tốc độ: 60 f1 n1 = p f1 vào công thức ta có n = n1 Nghĩa tốc độ quay rotor tốc độ từ trường quay Chính gọi máy điện đồng 148 Máy điện đồng làm việc động cơ, mắc vào cuộn dây stator dòng pha lưới Lúc rotor quay theo chiều với tốc độ trường stator 4.3 Phản ứng phần ứng máy điện đồng 4.3.1 Định nghĩa: Từ trường máy điện đồng dòng điện dây quấn stator rotor sinh Khi máy điện làm việc không tải, dây quấn xoay chiều stator dòng điện (I = 0) từ trường máy điện dòng điện chiều I t chạy dây quấn kích từ đặt cực từ sinh Nếu rotor quay, từ trường cực từ quét dây quấn stator cảm ứng sức điện động không tải E0 máy Khi máy làm việc có tải (I ≠ 0) từ trường cực từ từ trường dòng điện tải I sinh Khi có tải từ trường máy tổng cộng hai từ trường; - Từ trường dây quấn kích từ sinh ra, tạo sức điện động E0 - Từ trường dòng điện phụ tải I qua dây quấn phần ứng gây nên gọi từ trường phần ứng tạo sức điện động Eư Nếu máy ba pha từ trường dòng điện tải ba pha chạy dây quấn ba pha sinh từ trường quay Từ trường phân tích thành từ trường từ trường bậc cao có chiều quay tốc độ khác Trong số từ trường này, có từ trường quan trọng có tốc độ chiều quay giống từ trường cực từ Sức điện động từ trường khe hở Eδ = E0 + Eö sinh ra: Tác dụng từ trường (từ trường phần ứng) với từ trường cực từ (từ trường phần cảm) gọi phản ứng phần ứng Phản ứng phần ứng: Khi máy phát điện làm việc, từ trường cực từ rotor F cắt dây quấn stator cảm ứng sức điện động E chậm pha so với Φ0 góc 900 Dây quấn stator nối với tải tạo nên dòng điện I cung cấp cho tải Dòng điện I dây quấn stator tạo nên từ trường quay phần ứng Góc lệch pha E I tính chất tải định, tác dụng từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi phản ứng phần ứng 4.3.2.Tải trở R Khi tải đối xứng trở dòng điện ba pha dây quấn stator trùng pha với sức điện động tương ứng (ψ = 0) Hình 4.4 Dòng điện sinh từ thông phần ứng pha với dòng điện Phương Fư thẳng góc với phương Ft phản ứng ngang trục (làm méo từ trường cực từ) 4.3.3.Tải cảm L Hình 4.4 Đồ thị véctơ sức điện động tải trở ψ = 149 Sức điện động E vượt trước dòng điện I góc ψ = + 900 hình 4.5 ta thấy Fư Ft phương ngược chiều phản ứng phần ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ trường tổng Hình 4.5 Đồ thị véc tơ sức điện động Hình 4.6 Đồ thị véc tơ sức điện động tải trở ψ = + 900 tải dung ψ = - 900 4.3.4.Tải dung C Sức điện động E chậm sau I góc 90 nghĩa ψ = -900 chiều Fư trùng với chiều Ft, phản ứng phần ứng dọc trục từ có tác dụng làm tăng từ trường tổng 4.3.5.Tải hỗn hợp Có thề phân tích Fư làm hai thành phần dọc trục ngang trục Fưd = Fư sinψ Fưq = Fư cosψ Tương tự ta phân tích dòng điện I làm hai thành phần Id = I.sinψ Hình 4.7 Đồ thị véc tơ sức điện động tải hỗn hợp (0 Pcơ, kết rotor bị ghìm máy phát điện trở lại làm việc góc θ ban đầu sau vài chu kỳ dao động Trái lại máy phát điện làm việc xác lập θ2 > θm, ví dụ điểm B hình 4.10 công suất thay đổi trên, góc tăng thêm ∆θ làm cho P máy phát điện giảm, P < P cơ, kết 152 Hình 4.10 Công suất tác dụng công suất chỉnh máy phát điện đồng cực lồi qủa rotor quay nhanh thêm, góc θ tăng máy phát điện đồng với lưới điện Từ điều nói ta thấy rằng, điều chỉnh công suất tác dụng mà dP muốn giữ cho máy phát điện làm việc ổn địnhthì phải có điều kiện sau: >0 dθ dP Trong đó: gọi công suất chỉnh đặc trưng cho khả giữ dθ cho máy làm việc đồng lưới điện ký hiệu Pcb Từ biểu thức (1), (2) suy hệ số công suất chỉnh máy cực lồi: mEU 1 Pcb = cos θ + mU2 ( − ) cos 2θ Xd xq xd Và máy cực ẩn: Pcb = mEU cos θ Xd Đường biểu diễn công suất chỉnh hình 4.10 Ta thấy không tải ( θ = ), khả chỉnh tức khả ∆P công suất đưa vào máy công suất tác dụng đưa lưới điện ứng với thay đổi ∆θ làm cho máy phát trì làm việc đồng với lưới điện lớn nhất, θ = θm khả chỉnh Trên thực tế vận hành để đề phòng trường hợp U E giảm nguyên nhân khác làm cho công suất P đưa lưới điện giảm theo trì đồng bộ, máy phát điện thường làm việc với công suất định mức P đ m ứng với θ < 30  Như khả tải máy phát điện đồng xác định tỉ số: P k m = m gọi hệ số lực tải Đối với máy cực ẩn Km = Pñm sin θ ñm Theo qui định cần đảm bảo km > 1,7 muốn máy phải có tỉ số ngắn mạch K lớn, nghĩa xd phải nhỏ (hoặc khe hở lớn) Cần ý điều chỉnh công suất tác dụng P, θ thay đổi nên công suất phản kháng thay đổi theo b Trường hợp máy phát điện công suất tương tự làm việc song song Giả thử có hai máy phát điện công suất làm việc song song Ở trường hợp này, điều kiện tải lưới điện không đổi, tăng công tác dụng máy mà không giảm tương ứng công suất tác dụng máy tần số lưới điện thay đổi có cân vàkhiến cho hộ dùng điện phải làm việc điều kiện tần số khác định mức Vì vậy, để giữ cho f = const tăng công suất tác dụng máy phải giảm công suất tác dụng máy Chính cách mà thay đổi phân phối công suất tác dụng hai máy 4.4.2.2 Điều chỉnh công suất phản kháng máy phát điện đồng Ta xét việc điều chỉnh công suất phản kháng máy phát điện đồng làm 153 Hình 4.11 Điều chỉnh công suất phản kháng máy phát điện đồng việc lưới điện vô lớn (U, f = const) công suất tác dụng máy giữ không đổi Giả thử máy có cực ẩn để đơn giản, bỏ qua tổn hao dây quấn phần ứng (rư=0) Trong trường hợp đó, đồ thị vectơ sức điện động có dạng hình (4.11) suất phản kháng máy phát điện đồng Vì P= mUIcosϕ ≡ OA không đổi, với điều kiện U= const nên thay đổi Q, mút vectơ I nằm đường thẳng 1, thẳng góc với U Với trị số I có trị số cosϕ vẽ đồ thị véctơ sức điện động tương ứng xác định độ lớn véc tơ E, từ suy dòng điện khích thích i t cần thiết để sinh E cần ý θ P = mEU sin ≈ P1 = const Xd Trong U, xd không đổi nên mút vectơ E nằm đường thẳng thẳng góc với OB Kết phân tích cho thấy rằng, muốn điều chỉnh công suất phản kháng Q phải thay đổi dòng điện khích thích it máy phát điện Với trị số P = const, thay đổi Q vẽ đồ thị vectơ sức điện động ta xác định quan hệ gọi đặc tính hình V máy phát điện đồng Thay đổi trị số P với phương pháp thành lập họ đặc tính hình V hình 4.12 Trên hình, đường Am qua điểm cực tiểu họ đặc tính hình V tương ứng với cosϕ =1 Khu vực bên phải đường Am ứng với tải có tính cảm ϕ >0 chế độ làm việc kích thích máy phát điện khu vực bên trái đường ứng với tải có tính dung (ϕ n đèn sáng dần lên, Hình 4.15 Đố thị véc tơ điện áp pha lưới máy phát nối theo phương pháp ánh sáng đèn quay đèn sáng nhiều lên đèn sáng yếu Vậy nếu: n/ > n ánh sáng quay từ 1-2-3 156 n/ > n ánh sáng quay từ 1-3-2 n/ = n đèn tắt Do nhìn chiều quay đèn biết cần phải tăng hay giảm tốc độ máy phát ghép với lưới để đến gần vận tốc đồng Chú ý: Nếu ta nối dây theo sơ đồ đèn tối mà kết đèn quay hay ngược lại nối theo đèn quay mà đèn sáng, tối chứng tỏ thứ tự pha m nối sai Lúc cần đổi thứ tự nối hai ba pha máy phát với mạng điện b Hoà đồng kiểu điện từ (dùng cột đồng bộ) Cột đồng dùng ba đồng hồ để kiểm tra điều kiện hoà đồng bộ: - Hai vôn mét để kiểm tra điện áp UL UF - Hai hécmét để kiểm tra tần số fL fF tần số kế kép có hai dãy phiến rung để đồng thời tần số fF fL - Một đồng kế tác động theo khác f L fF định hoà đồng Khi fL= fF kim quay chậm (fL ≈ fF) thời điểm đóng cầu dao lúc kim trùng với đường thẳng đứng hướng lên 4.5.3 Phương pháp tự đồng Thường sử dụng với máy phát điện công suất nhỏ, đóng vào lưới theo phương pháp tự đồng sau: Nối mạch kích từ qua điện trở để tránh dòng điện cảm ứng dây quấn rotor lớn, cầu dao D2 đóng phía điện trở Quay rotor đến gần tốc độ đồng bộ, đóng D để nối máy phát vào lưới điện chưa có kích từ, cuối đóng dây quấn kích từ vào nguồn kích từ, máy làm việc đồng Tuyệt đối không đóng stator máy phát điện vào lưới theo phương pháp tự đồng mạch kích từ hở mạch lúc cuộn dây kích từ cảm ứng s.đ.đ lớn làm hỏng cách điện.Phương pháp tự đồng cho phép hoà đồng nhanh chóng cần xử lý khẩn cấp Tuy nhiên có khuyết điểm dòng điện đóng cầu dao lớn Hình 4.16 Phương pháp tự đồng Câu hỏi: 1) Phân tích hậu xảy máy phát điện hòa đồng mà không thỏa mãn điều kiện ghép song song với lưới điện 2) Vì ghép song song máy phát điện vào lưới điện phương pháp tự đồng bộ, dây quấn kích thích phải nối tắt qua điện trở triệt từ? 3) Ổn định tĩnh gì? Về mặt máy điện cực lồi cực ẩn khác chổ nào? 4.6 Động máy bù đồng 4.6.1 Động điện đồng 4.6.1.1 Khái quát động điện đồng Các động điện xoay chiều dùng nhiều sản xuất thường động điện không đồng bộ, loại động điện có nhũng đặc điểm cấu tạo đơn giản, làm việc chắn, bảo quản dễ dàng giá thành hạ Tuy nhiên động điện đồng có ưu điểm định nên thời gian gần sử 157 dụng rộng rãi so sánh với động không đồng lĩnh vực truyền động điện Về ưu điểm, trước hết phải nói động điện đồng kích thích dòng điện chiều nên làm việc với cosϕ = không cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện, kết hệ số công suất lưới điện nâng cao, làm giảm điện áp rơi tổn hao công suất đuờng dây Ngoài ưu điểm đó, động điện đồng chịu ảnh huởng thay đổi điện áp lưới điện mômen động điện đồng tỉ lệ với U mô men động không đồng tỉ lệ với U2 Vì điện áp lưới sụt thấp cố, khả giữ tải động điện đồng lớn hơn; trường hợp tăng kích thích, động điện đồng làm việc an toàn cải thiện điều kiện làm việc lưới điện Cũng phải nói thêm rằng, hiệu suất động điện đồng thường cao hiẹu suất động không đồng động đồng có khe hở tương đối lớn khiến cho tổn hao sắt phụ nhỏ Nhược điềm động đồng so với động không đồng chỗ cấu tạo phức tạp, đòi hỏi phải có máy kích từ nguồn cung cấp dòng điện chiều khiến cho giá thành cao Hơn việc mở máy động đồng phức tạp việc điều chỉnh tốc độ thực cách thay đổi tần số nguồn điện Việc so sánh động đồng với động không đồng có phối hợp với tụ điện cải thiện cosϕ giá thành tổn hao lượng dẫn đến kết luận P đm > 200 ÷ 300 kW, nên dùng động đồng nơi không cần thường xuyên mở máy điều chỉnh tốc độ Khi Pđm > 300 kW dùng động đồng với cosϕđm = 0,9 Pđm > 1000 kW dùng động đồng với cosϕđm = 0,8 có lợi dùng động không đồng Các quan hệ điện từ phương trình điện áp, đồ thị véc tơ, công suất mô men điện từ động điện đồng xét chương trước Ở đề cập đến vấn đề mở máy động điện đồng bộ, đặc tính chế độ làm việc 4.6.1.2 Các phương pháp mở máy động điện đồng bộ: a Mở máy theo phương pháp không đồng Các động đồng phần lớn mở máy theo phương pháp không đồng Thông thường động điện đồng cực lồi có đặt dây quấn mở máy Dây quấn mở máy có cấu tạo kiểu lồng sóc đặt rãnh mặt cực, hai đầu nối với hai vành ngắn mạch tính toán để mở máy trực tiếp với điện áp lưới điện Trong số động cơ, mặt cực thép nguyên khối nối với hai đầu hai vòng ngắn mạch hai đầu rôto thay cho dây quấn ngắn mạch dùng việc mở máy Ở lưới điện lớn cho phép mở máy trực tiếp với điện áp lưới động đồng công suất vài trăm có đến hàng nghìn kW Đối với động đồng cực ẩn, việc mở máy theo phương pháp không đồng có khó khăn hơn, dòng điện cảm ứng lớp mỏng mặt rotor nguyên khối gây nóng cục đáng kể Trong trường hợp đó, để mở máy dễ dàng cần hạ điện áp máy biến áp tự ngẫu cuộn kháng Quá trình mở máy động đồng phương pháp không đồng chia thành hai giai đoạn 158 Lúc đầu việc mở máy thực với i t= 0, dây quấn kích thích nối tắt qua điện trở RT hình 4.17 Sau đóng cầu dao nối dây quấn stato với nguồn điện, tác dụng động đồng lúc mở máy với dây quấn momen không đồng roto quay tăng tốc độ đến gần tốc độ đồng n1 từ trường quay Trong giai đoạn nối dây quấn kích thích với điện trở RT có trị số 10 ÷12 lần điện trở rt thân dây quấn kích từ cần thiết để dây quấn hở mạch có điện áp cao, làm hỏng cách điện dây quấn, lúc bắt đầu mở máy từ trường quay stato quét với tốc độ đồng Cũng cần ý đem nối ngắn mạch dây quấn kích thích tạo thành mạch pha có điện trở nhỏ rotor sinh momen cản Hình 4.17 Sơ đồ mạch kích từ động đồng lúc mở lớn khiến cho tốc độ quay rotor máy với dây quấn kích thích nối tắt qua điện trở Rt (a) nối vượt qúa tốc độ thẳng vào máy kích thích (b) tốc độ đồng Hiện Phản ứng động đồng tượng giải thích Dây quấn máy kích thích sau Dòng điẹn có tần số f 2= sf1 Dây quấn kích từ động đồng Dây quấn kích từ máy kích thích dây quấn kích thíchbị nối ngắn mạch sinh từ truờng đập mạch Từ truờng phân tích thành hai từ trường quay thuận ngược với chiều quay rotor với tốc độ tương đối so với rotor n 1-n, n1 tốc độ từ Hình 2.18 Đường cong mômen động đồng mở máy không đồng với dây quấn kích từ bị nối ngắn mạch trường quay stato n tốc độ rotor Từ trường quay thuận có tốc độ so với dây quấn phần tĩnh: 159 nt h= n+ (n1 - n)= n1 nghĩa quay đồng với từ trường quay stato Tác dụng với trường quay stato tạo nên momen không đồng hổ trợ với momen không đồng dây quấn máy sinh có dạng đường hình 4.18 Từ tường quay ngược có tốc độ so với dây quấn phần tĩnh Nng = n - (n1 - n) = 2n-n1 = 2n1(1-S) - n1= n1(1 - 2S) sinh dây quấn phần tĩnh dòng điện tần số: f / = f1(1 − 2s) Như 0,5 < s n/2) từ trường quay ngựơc chiều với chiều quay rotor Tác dụng với dòng điện phần tỉnh tần số f / lúc sinh momen phụ trái dấu với momen không đồng từ trường quay thuận, có tác dụng momen hãm Kết dây quấn kích từ bị nối ngắn mạch,đừơngm biểu diển momen động trình mở máy tổng đường có tác dụng đường hình 4.18 Rõ ràng mômen cản Mc trục động đủ lớn rotor làm việc điểm A ứng với tốc độ n ≈ n1/2 đạt đến tốc độ gần tốc độ đồng rotor quay đến tốc độ n ≈ n1 tiến hành trình thứ hai trình mở máy đem nối dây quấn kích từ vói điện áp chiều dây quấn kích thích Lúc mômen không đồng tỉ lệ với hệ số trượt s mômen gia tốc tỉ lệ với ds/dt có mômen đồng phụ thuộc vào góc θ tác dụng Do rotor chưa quay đồng nên tốc độ tay đổi Khi < θ < 180° mômen đồng cộng tác dụng với mômen không đồng làm tăng thêm tốc độ quay rotor hoà vào tốc độ sau môt trình dao động Kinh nghiệm cho biết, để đảm bảo cho rotor đưa vào tốc độ đồng cách thuận lợi, hệ số trượt cuối giai đoạn thứ lúc chưa có dòng điện kích thích cần phù hợp với điều kiện sau: KmPñm i tñb S < 0.04 GD2n2 i tñm ñm Trong đó: Km: lực tải chế độ đồng với dòng điện kích từ định mức itđm Pđm: công suất định mức, kW Itđb : dòng điện kích từ đồng hóa GD2: mômen dđộng lượng động máy công tác nối trục với nó, kGm2 Để tránh việc mở máy qua hai giai đoạn trình bày trên, phải thao tác tách dây quấn kích thích khỏi điện trở R T sau nối máy kích từ, 160 nối thẳng dây quấn kích thích với máy kích từ suốt trình mở máy theo sơ đồ hình 4.17-1b thường gặp gần Như vậy, dây quấn phần ứng máy kích từ có dòng điện xoay chiều điều không gây tác hại Khi rotor đạt đến tốc độ quay n = (0,6 ÷ 0,7) nđm, máy kích thích bắt đầu tăng tốc dòng điện kích từ cho động điện đồng bộ, nhờ mà lúc đền gần tốc độ đồng động kéo vào tốc độ đồng Cần ý trình mở máy theo sơ đồ hình 4.17-1b thực điều kiện khó khăn động điện đồng kích thích sớm, tạo nên dòng điện ngắn mạch (1 − s) E In = (28-2) rö2 + (1 − s) x d Trong đó: E: s.đ.đ cảm ứng dòng điện kích từ it xd: điện kháng đồng dọc trục s = Do động phải tải thêm công suất: 2r Pn = mIn ö kết trục động điện có thêm mômen cản p.Pn Mc = ω khiến cho trình kéo động vào tốc độ đồng gặp khó khăn hơn, phương pháp mở máy động đồng theo sơ đồ hình 4.17b áp dụng tốt m6men cản trục động điện Mc = (0,4 ÷ 0,5)Mđm Chỉ dây quấn mở máyđược thiết kế hoàn hảo cho phép mở máy với M c = Mđm Do cách mở máy đơn giản, hoàn toàn giống cách mở máy động điện không đồng nên ngày ứng dụng rộng rải Hình 4.19 trình bày biến đổi dòng điện phần ứng I, dòng điện kích từ i t tốc độ quay n trình mở mày lúc không tải động đồng (P đm= 1500 kW; Uđm= KV; nđm= 1000 v/p) trực tiếp vời điện áp định mức theo sơ đồ hình 4.17 b Các phương pháp mở máy khác Mở máy theo phương pháp hòa đồng Các điều kiện hóa đồng động đồng hoàn toàn giống máy phát điện đồng bộ.Trừơng hợp động đồng quay máy nối trục với (ví dụ động đồng - máy phát điện chiều, máy phát điện chiều lúc mở máy làm việc động điện để quay động đồng đến tốc độ đồng bộ) Trong số trường hợp mở máy động điện đồng nguồn có tần số thay đổi Muốn động đồng phải lấy điện từ máy phát điện riêng có tần số điều chỉnh từ không đế tần số định mức trình mở máy.Như động quay đồng với máy phát từ lúc tốc độ thấp Cần ý trường hợp này, dòng điện kích thích động vào máy phát điện điều phải nguồn điện chiều riêng cung cấp c Các đặc tính làm việc động điện đồng Các đặc tính động điện đồng làm việc với dòng điện kích từ it = const lưới điện có U,f= const bao gồm quan hệ P1; I1; η; cosϕ = f(P2) có dạng trình bày hình 4.19 161 Cũng máy phát điện đồng bộ, động điện đồng thường làm việc với góc θ = 20 ÷ 30° Đặc điểm động đồng làm việc với cosϕ cao không tiêu thụ công suất phản kháng Q lưới điện nhờ thay đổi dòng điện từ hóa i t điều thấy dựa vào đặc tính hình V tức quan hệ I = f(i t) động điện đồng cách thành lập đặc tính động đồng hoàn toàn giống máy phát điện Hình 4.19 Đặc tính làm việc động đồng Pđm =500 KW, 600 V, 50 Hz, 600 v/p, cos ϕ= 0,8 (quá tự kích) Ta thấy kích thích thiếu động tiêu thụ công suất điện cảm lưới điện (ϕ >0) ngược lại kích thích, động phát công suất điện cảm vào lưới điện (ϕ