Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Phần 4: Máy điện đồng PHẦN MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Chương I: Đại cương máy điện đồng Nguyên lý làm việc máy điện đồng Khi quay rơto với tốc độ n từ trường rơto (do dịng kích từ chiều chạy qua dây quấn rơto sinh ra) qt qua dây quấn phía stato cảm ứng sức điện động có tần số f =pn/60 Từ điểm cách dây quấn phần ứng lấy hệ thống điện áp pha đối xứng Khi máy phát nối với tải pha đối xứng xuất dịng pha đối xứng chạy qua dây quấn tải Hệ thống dòng điện sinh không gian khe hở máy từ trường quay với tốc độ n1 = 60f/p Như ta thấy n = n1 tức rôto quay đồng với từ trường quay Kết cấu *) Vỏ máy Stator: Có kết cấu tương tự máy điện không đồng *) Rotor: Gồm cực từ, dây quấn kích từ, vành trượt để nối nguồn kích từ chiều với dây quấn kích từ Tùy theo kết cấu ta có máy điện đồng cực ẩn máy điện đồng cực lồi Phân loại *) Theo kết cấu: + Máy đồng cực ẩn: Thích hợp với tốc độ cao (2p = 2) + Máy đồng cực lồi: Thích hợp với tốc độ thấp (2p 4) *) Theo chức năng: + Máy phát đồng tuốc bin hơi: rôto chế tạo cực ẩn, tốc độ làm việc cao, trục máy đặt nằm ngang (trục máy kéo tuốc bin hơi) + Máy phát đồng tuốc bin nước: rôto chế tạo cực lồi, tốc độ làm việc thấp, trục máy thường đặt thẳng đứng (được kéo tuốc bin nước) + Máy phát điện Điezen: trục máy kéo động điezen, kiểu trục ngang Thường chế tạo rôto cực lồi, sử dụng làm máy phát điện có cơng suất nhỏ cần di động Hệ thống kích từ *) Yêu cầu hệ kích từ: – Khi làm việc bình thường có khả điều chỉnh dịng điện kích từ để trì điện áp đủ định mức – Có khả cưỡng dịng kích từ tăng nhanh điện áp lưới giảm thấp ngắn mạch từ xa ( thường phải đạt lần định mức khoảng thời gian 0,5s ) Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 23 Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Phần 4: Máy điện đồng – Triệt từ trường điện trở triệt từ mà không gây điện áp mức mạch kích từ *)Các phương pháp kích từ nguồn chiều: - Sử dụng máy phát chiều nối trục với máy phát đồng - Sử dụng máy phát kích từ xoay chiều kết hợp với chỉnh lưu - Phương pháp tự kích thích Chương II: Từ trường máy điện đồng Khái niệm chung Từ trường MĐ ĐB bao gồm: Từ trường cực từ Ft dịng điện kích thích itvà từ trường phần ứng Fư dòng điện phần ứng Iư tạo nên Khi không tải (I = 0), máy có từ trường Ft Nếu roto quay Ft quét qua dây quấn stato cảm ứng nên S.đ.đ khơng tải E0 Khi có tải (I 0) , máy ngồi Ft cịn có Fư Với máy pha Fư từ trường quay, từ trường bao gồm từ trường từ trường bậc cao Trong từ trường quan trọng Tác dụng từ trường phần ứng Fư lên từ trường cực từ Ft gọi phản ứng phần ứng Khi mạch từ khơng bão hồ ta xét riêng Ft Fư xếp chồng để F Từ trường dây quấn kích thích (Ft) *) Máy cực lồi Sức từ động cực từ: Ft Hệ qua số dạng sóng kt Wt it 2p Btm1 Btm Trong đó: Btm1 biên độ sóng từ cảm bản; Btm trị số cực đại từ cảm kt m/; =b c/ Thường m/= 1-2,5; = 0,67-0,75 kt = 0.95-1,15 Từ ta có: Btm1 kt Btm 0 Ft 0 W i kt t t kt k kd k kd p Từ thông ứng với sóng t1 l Wt it Btm1. l kt k kd p Từ thơng móc vịng tud W kdq t1 cos t sức điện động hổ cảm dây quấn stato e0 d tud .W k dq t1 sin t E0 m sin t dt Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 24 Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Phần 4: Máy điện đồng Trong E0 m .W kdq 0 l Wt kt it .M ud it xud it k kdq p Vậy hệ số hỗ cảm dq kích thích dq phần ứng là: M ud 0 l Wt kt k kdq p điện kháng hổ cảm x ưd = .Mưd Hệ số tự cảm dây quấn kích thích Lt= Lt + Lt Với: L t hệ số tự cảm từ trường tản gây (tra tài liệu TK); Lt hệ số tự cảm từ trường khe hở t gây Nếu gọi k tỷ số diện tích giới hạn đường biểu B t đường biểu diễn Bt1 t k t1 Lt Wt t 0 l Wt kt k it k kdq p *) Máy cực ẩn • Sự phân bố từ trường kích từ khe hở có dạng hình thang • Hệ số hỗ cảm Mưd tính theo cơng thức máy cực lồi – Gọi tỷ lệ phần có dây quấn bước cực so với bước cực: Thường = 0,6 ÷ 0,85 nên kt = 1,065 ÷ 0,965 Hệ số hỗ cảm Mưd tự cảm L tính theocơng thức máy cực lồi với k 2 1 kt Từ trường phần ứng Dòng chạy qua dây quấn phần ứng (stato) sinh từ trường gọi từ trường phần ứng Tuỳ theo tính chất tải mà từ trường phần ứng hợp với từ trường cực từ góc định +) Khi tải trở (R): Fu Ft nên phản ứng ngang trục +) Khi tải cảm (L): Fu // Ft ngược chiều nên phản ứng dọc trục khử từ +) Khi tải dung (C): Fu // Ft chiều nên phản ứng dọc trục trợ từ Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 25 Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Phần 4: Máy điện đồng +) Đối với tải hỗn hợp, R-L vừa có phản ứng ngang trục vừa dọc trục khử từ ; RC vừa có phản ứng ngang trục vừa dọc trục trợ từ Chương III : Các quan hệ điện từ máy điện đồng Các phương trình máy điện đồng *) Phương trình cân sức từ động: F Ft Fu *) Phương trình cân điện áp: • Đối với máy phát đồng bộ: U E I(ru jxu ) • Đối với động đồng bộ: U E I( ru jxu ) Khi mạch trưa bão hòa ta sử dụng nguyên lý xếp chồng E E E u ; mạch từ bão hòa ta phải xác định F Ft Fu trước sau sử dụng đường cong từ hóa xác định E Đồ thị véc tơ máy phát điện mạch từ chưa bão hòa + Máy cực ẩn: U E I.ru j.I( xu xu ) U I.ru j.I.xdb Với E u jI.xu : Sức điện động cảm ứng từ trường phần ứng gây nên ; xdb xu xu : Điện kháng đồng + Máy cực lồi: U E E ud E uq I( ru jxu ) U E I.ru j.I.xu j.Id xud j.Iq xuq Hay: E U I.ru j.I.xu j.Id xud j.Iq xuq Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 26 Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Phần 4: Máy điện đồng Giản đồ lượng máy điện đồng Chế độ máy phát điện Chế độ động điện Đặc tính góc cơng suất MĐ ĐB *) Đặc tính góc cơng suất tác dụng P=f() E=const, U=const, với góc tải gữa E U (=-) +) Với máy cực lồi; Để đơn giản, ta bỏ qua rư