trờng đại học BáCH KHOA khoa điện môn: ĐIệN CÔNG NGHIệP máy điện ii máy điện đồng máy ®iƯn mét chiỊu m¸y ®iƯn xoay chiỊu cã vμnh gãp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phần thứ t Máy điện đồng Chơng Đại cơng máy điện đồng - Hầu hết nguồn điện xoay chiều công nghiệp v dân dụng đợc sãn xuất từ máy phát điện đồng - Động đồng đợc dùng tải lớn v phát công suất phản kháng - Máy bù đồng để nâng cao hệ số công suất 1.1 Phân loại v kết cấu m.đ.đ.b Phân loại Theo kết cấu cực từ: Máy cực Èn (2p = 2); M¸y cùc låi (2p ≥ 4) Dựa theo chức năng: Máy phát (Tuabin nớc; tuabin hơi; diêzen); Động ( P 200 KW); máy bù đồng Kết cấu Hình 1-1 mô tả máy phát đồng cực lồi công suất vừa v hình 1-2 l máy phát tuabin (máy cực ẩn) Hình 1-1 Máy phát điện đồng cực lồi Hình 1-2 Máy phát đồng cực ẩn: bệ máy; lỏi thép stato; Vỏ máy; Giá đở stato; ống dẫn chống cháy; Dây quấn stato; Vnh ép stato; Lá chắn ngoi; Lá chắn trong; 10 Lá chắn thông gió; 11 Che chắn; 12 Cán chổi; 13 Tay giữ chổi; 14 Chổi; 15 ỉ trơc; 16 MiÕng lãt; 17 èng phun dÇu; 18 Giá đở ống phun; 19 Tấm mỏng; 20 Rôto; 21 Cùc; 22 M¸y kÝch thÝch KÕt cÊu cđa stato cđa máy điện đồng hon ton giống nh stato m.đ.k.đ.b, nên giới thiệu phần kết cấu rôto Máy điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt a) Kết cấu máy đồng cực ẩn Rô to máy đồng cực ẩn đợc lm thép hợp kim, gia công thnh hình trụ v phay rãnh để bố trí dây quấn kích thích Phần không phay rãnh tạo nên mặt cực máy Mặt cắt ngang lỏi thep rôto nh hình 1-3 Vì máy cực ẩn có 2p = 2, (n = 3000 vg/ph) nên để hạn chế lực ly tâm D 1,1 - 1,15 m, để tăng công suất ta tăng chiều di rôto l đến 6,5m Dây quấn kích thích thờng l dây đồng trần tiÕt diƯn h×nh chư nhËt, qn theo chiỊu dĐt thμnh bối, vòng dây có lớp cách điện mica mỏng Các bối dây đợc ép chặt rãnh rôto sau miệng rãnh đợc kín thép không từ tính Hai đâud dây quấn kích thích đợc nối với vnh trợc gắn trục Máy phát kích thích thờng đợc nối cùn trục với rôto Hình 1-3 Mặt cắt ngang lỏi thÐp b) KÕt cÊu m¸y cùc låi M¸y cùc låi thờng quay với tốc độ thấp nên Hình 1-4 Cực từ máy đồng cực lồi đờng kính rôto cã thĨ lín tíi 15m, L¸ thÐp cực từ; Dây quấn kích thích; Đuôi cực từ; Nêm; Lỏi thép rôto chiều di lại bÐ Th−êng l/D = 0,15 - 0,2 Víi c¸c m¸y nhỏ v vừa rôto đợc lm thép đúc, gia công thnh khối lăng trụ có cực từ, hình 1-4 Với máy công suất lớn rôto đợc ghÐp tõ c¸c l¸ thÐp dμy tõ 1-6 mm, dËp định hình v ghép giá đở rôto Cực từ đặt rôto ghép thép dy từ 1-1,5 mm Dây quấn kích thích đợc quấn định hình v lồng vo thân cực từ, hình 1.4 Trên bề mặt cực từ có dây quấn ngắn mạch, nh Hình 1-5 Dây quấn cản dây quấn mở máy dây quấn lồng sóc m.đ.k.đ.b Với máy phát điệnđây l dây quấn với động l dây quấn mở máy, nh hình 1.5 Dây quấn mở máy có điện trở lớn dây quấn cản 1.2 Hệ thống kích từ Yêu cầu hệ kích từ - Khi lm việc bình thờng có khả điều chỉnh đợc dòng điện kích từ It = Ut/rt để trì điện áp định mức - Có khả cỡng dòng kích từ tăng nhanh điện áp lới giảm thấp có ngắn mạch xa Thờng khoảng 0,5 giây phải đạt U tm ( 0,5) − U tdm U tdm ≈ , nh− h×nh 1-6 - TriƯt tõ kÝch thÝch cã sù cố điện trở triệt từ RT Máy điện CuuDuongThanCong.com H×nh 1-6 C−ëng bøc kÝch thÝch https://fb.com/tailieudientucntt Các hệ thống kích từ máy điện đồng a) Kích từ máy phát điện chiều gắn trục với máy đồng Máy phát điện chiều kích thích thờng có cuôn dây kích thích: cn song song Ls dïng ®Ĩ tù kÝch thÝch v cuộn độc lập Ln, hình 1.7 b) Kích tõ b»ng m¸y ph¸t kÝch tõ xoay chiỊu cã chØnh lu, hình 1.8a l máy kích từ có phần cảm quay v phần ứng tĩnh v hình 1-8b l máy phát kích từ có phần cảm tĩnh v phần ứng quay c) Hệ thống tự kích thích hổn hợp, hình 1-9, theo sơ đồ ny điện áp v dòng điện kÝch tõ sÏ tû lƯ víi UT vμ UI cđa biến điện áp TU v biến dòng điện TI Hình 1-7 KÝch tõ b»ng m¸y ph¸t kÝch tõ mét chiỊu Phần quay Phần tĩnh Phần quay Phần tĩnh Hình 1-8 Máy kích từ xoay chiều có chỉnh lu Hình 1-9 Hệ thống tự kích thích hổn hợp máy điện đồng Máy điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.3 Nguyên lý lm việc máy điện đồng Khi ta đa dòng điện kích thích chiều it vo dây quấn kích thích đặt cực từ, dòng điện it tạo nên từ thông t Nếu ta quay rôto lên đến tốc độ n (vg/ph), tõ tr−êng kÝch thÝch φt sÏ quÐt qua d©y quÊn phần ứng v cảm ứng nên dây quấn S.Đ.Đ v dòng điện phần ứng biến thiên với tần số f1 = p.n/60 Trong p l số đôi cực máy Với máy điện đồng pha, dây quấn phần ứng nối (Y) nối tam giác () nh hình 1.10 Khi máy lm việc dòng điện phần ứng I chạy dây quấn pha tạo nên từ trờng quay (đã biết Hình 1-10 Nguyên lý LVCB phần MĐ) Từ trờng nμy quay víi tèc ®é ®ång bé n1 = 60.f1/p Nh máy điện đồng ta thấy: n = n1 chÝnh v× vËy mμ ta gäi nã lμ máy điện đồng 1.4 Các trị số định mức Kiểu máy; số pha; tần số (Hz); công suất định mức (kW hay KVA); điện áp dây (v); Sơ đồ dấu dây stato; Các dòng điện stato v rôto; Hệ số công suất; Tốc độ quay (vg/ph); Cấp cách điện Máy điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chơng Từ trờng máy điện đồng 2.1 Đại cơng Từ trờng m.®.®.b bao gåm: Tõ tr−êng cùc tõ Ft dòng điện kích thích it v từ trờng phần ứng F dòng điện phần ứng I tạo nên Khi không tải (I = 0), máy có từ trờng Ft NÕu roto quay Ft quÐt qua d©y quÊn stato v cảm ứng nên S.đ.đ không tải E0 Khi có tải (I 0) , máy ngoi Ft có F Với máy pha F l tõ tr−êng quay, tõ tr−êng nμy bao gåm tõ tr−êng v từ trờng bậc cao Trong từ trờng l quan trọng Tác dụng từ trờng phần ứng F lên từ trờng cực từ Ft gọi l phản ứng phần ứng Khi mạch từ không bảo ho ta xét riêng Ft v F xếp chồng để đợc F Trong chơng ny ta xác định điện kháng từ trờng sinh 2.2 Tõ tr−êng cđa d©y qn kÝch thÝch (Ft) Máy cực lồi Sức từ động cùc tõ: Ft = w t it 2-1 2p Tõ th«ng Ft sinh p = nh− hình 2.1 Trong đó: t l từ thông chính, qua khe hở không khí v móc vòng với dây quấn Stato; t l từ thông tản cực từ Sự phân bố từ trờng v từ cảm khe hë nh− h×nh 2.1 vμ 2.2 H×nh 2.1 Sự phân bố từ trờng kích thích Máy điện CuuDuongThanCong.com Hình 2.2 Phân bố từ cảm khe hở https://fb.com/tailieudientucntt Trên hình 2.2 khác từ cảm v từ cảm kích từ Bt đợc biểu thị qua hệ số dạng sóng B kt = Btm1 (2-2) Btm Trong đó: Btm1 l biên độ sóng từ cảm bản; Btm l trị số cực đại từ cảm B B kt m/; α = bc / τ Th−êng δm/δ = 1-2,5; α = 0,67-0,75 vμ kt = 0.95-1,15 Tõ 2.2 ta cã: μ Ft μ0 w t i t k t k t = Btm1 = k t B tm = k δ k μd δ 2p k δ k μd δ (2-3) kδ lμ hÖ sè khe hë ; kμd lμ hƯ sè b·o hoμ däc trơc cùc tõ Tõ thông ứng với sóng t1 = Btm1 .l = Từ thông móc vòng stato e0 = − μ0 τ.l δ k δ k μd δ w t i t p (2-4) kt td = w.kdq.t1.cost v sức điện động hổ cảm d©y quÊn dΨt−d = ω.w.k dq Φt1 sinω t = E 0m sinω t dt Khi r« to quay với tốc độ góc = 2..f từ thông móc vòng với dây quấn phần ứng l: td = W.kdq.t1.cost Sức điện động hổ cảm dây quấn sÏ lμ: e0 = − dΨ tud = ω.W.k dq φ t1 sinω.t = E 0m sinω.t dt Trong ®ã: E0m = ω.W.k dq μ τ.lδ Wt k t i t = ω.M ud i t = x ud i t πk δ k μd δ p 2-5 VËy hƯ sè hỉ c¶m cđa dq kÝch thÝch vμ dq phÇn øng lμ M ud = μ τ.l δ Wt k t πk δ k μd δ p 2-6 v điện kháng hổ cảm xd = .Md 2-7 Hệ số tự cảm dây quấn kích thích Lt = Ltδ + Lσt 2-8 Víi: Lσt lμ hƯ số tự cảm từ trờng tản gây (tra tμi liƯu TK); Ltδ lμ hƯ sè tù c¶m tõ tr−êng khe hë φtδ g©y NÕu gäi kφ l tỷ số diện tích giới hạn đờng v đờng hình 2.2 t = k.t1 Lt = Máy điện CuuDuongThanCong.com Wt t μ τ.l δ Wt2 k t k φ = it πk δ k μd δ p 2-9 https://fb.com/tailieudientucntt Máy cực ẩn Hình 2.3 biểu diễn phân bố từ cảm cực từ v sóng Lấy trục cực từ lm gốc ta tính đợc Btm1 = π π ∫πBt cosαdαα = π − π γπ sin 2 π ∫0 Btm cosα dα + π (1−∫γ)π γ.π Btm ( − α).cosα.dα = π γπ Btm 2 (1−γ).π 2 VËy víi m¸y cùc Èn: kt = Btm1 Btm γπ = π γπ sin 2-10 Th−êng γ = 0,6 - 0,85, nªn kt = 1,065 - 0,965 − γ π HÖ số hình dáng k = kt 2-11 Hệ số hổ cảm v tự cảm máy cực ẩn đợc xác định theo biểu thức 2.6 v 2.9 2.3 Từ trờng phần ứng Hình 2.3 Sự phân bố từ cảm cực từ Khi máy điện ®ång bé lμm viƯc tõ tr−êng dßng ®iƯn I− chạy dây quấn Stato sinh gọi l từ trờng phần ứng F Tác dụng F lên Ft gọi l phản ứng phần ứng Tuỳ thuộc vo tính chất tải v dạng cực từ m phản ứng phần ứng có dạng khác Phản ứng phần ứng ngang trục v dọc trục Xét máy ®ång bé pha (m = 3), 2p = 2, pha đợc tợng trng vòng dây, thời ®iÓm xÐt I& A = Im; I& B = I& C = - Im/2 a/ Khi tải trở Khi tải đối xứng v trở, I& v E& trùng pha ( = 0) Tại thời điểm xét iA = Im nªn F− ≡ I& A ≡ E& A s.t.đ F& A sinh eA = E& Am sÏ v−ỵt pha tr−íc E& A mét gãc π/2 Nh− vËy tr−êng hỵp nμy F&u − ⊥ F&t , phản ứng phần ứng l ngang trục Đồ thị véc tơ thời gian I& , E& v không gian F&u , F&t nh hình 2.4 Máy điện CuuDuongThanCong.com Hình Phản ứng phần ứng tải trở https://fb.com/tailieudientucntt b/ Khi tải cảm E& A vợt pha tr−íc I& A mét gãc π / vμ F&t v−ỵt pha tr−íc E& A mét gãc π /2, nên F& v F& trùng phơng nhng u t ngợc chiều, phản ứng phần dọc trục khử từ Đồ thị vÐc gian I& , E& vμ kh«ng gian F&u , hình 2.5 ứng l tơ thời F&t nh Hình 2.5 Phản ứng phần ứng tải cảm c/ Khi tải dung E& A chậm pha so với v F&t vợt pha trớc /2, nên F& v F& trïng I& A mét gãc π / E& A mét góc phơng, chiều với nên, phản ứng phần ứng l dọc trục khử từ Đồ thị véc tơ thêi gian I& , E& vμ kh«ng gian F&u , F&t nh hình 2.6 u t Hình 2.6 Phản ứng phần ứng tải dung d/ Khi tải hổn hỵp E& A lƯch so víi I& A mét gãc , ta phân F&u thnh thnh phần: Fd = F−.sinψ - däc trôc F−q = F−.cosψ - ngang trôc Vậy < < /2, phản ứng phần øng lμ ngang trơc vμ khư tõ VËy -π/2 < < 0, phản ứng phần ứng l ngang trục v trợ từ Hình 2.7 Phản ứng phần ứng t¶i cã tÝnh Tõ c¶m tõ tr−êng phần ứng v điện kháng tơng ứng a/ Máy ®ång bé cùc Èn Víi m¸y ®ång bé cùc Èn đều, mạch từ không bảo ho từ trë lμ h»ng sè, nh− vËy nÕu F− lμ sin th× B− còng sin B Bum = μ0 μ m W.k dq Fu = I kδ kμ δ kδ kμ δ π p 2-12 π 2.μ τ lδ m W.kdq I kδ kμ δ π p 2-13 φ u = Bum τ lδ = v Sức điện động phần ứng từ thông cảm ứng nên có trị số: Eu = 2 E μ τ l W k dq ω W.kdq φ u = π 2.f.W.k dq φ u vμ x u = u = 4.m.f δ Iu π.kδ kμ δ p Thờng x = 1,1 - 2,3 Máy điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2-14 b/ Máy đồng cực lồi Máy đồng cực lồi dọc trục v ngang trục không giống nhau, nên s.t.đ l sin nhng từ cảm không sin Sự không sin B phụ thuộc vo tính chất tải Để thuận lợi ta phân F ứng với tải bÊt kú thμnh hai thμnh phÇn däc trơc vμ ngang trục nh hình 2.8 B Hình 2.8 Sự phân bố s.t.đ v từ cảm dọc trục v ngang trục Ta cã: Fud = Fu sinψ = m W.k dq m W.k dq I.sinψ = Id π p π p 2-15 Fuq = Fu cosψ = m W.k dq m W.k dq I.cosψ = Iq π p p 2-16 v từ cảm tơng ứng Budm = μ0 Fud k δ k μd δ vμ Buqm = μ0 Fuq k δ k μq δ 2-17 Thùc tế Bd v Bq phân bố không sin, phân tích thnh sóng v sóng bậc cao Với sóng ta có hệ số dạng sóng: B k ud = Budm1 Budm B vμ k uq = Buqm1 2-18 Buqm C¸c hƯ sè k−d vμ k−q phơ thuộc vo , m/, / đợc tính sẵn ti liệu thiết kế Các điện kháng tơng ứng xác định nh− m¸y cùc Èn: x ud 2 μ τ.l δ W k dq E ud = = 4.m.f k ud π.k δ k μd δ Id p 2-19 2 μ τ.l δ W k dq k uq π.k δ k μq δ p 2-20 x uq = E uq Iq = 4.m.f Th−êng: x−d = 0,5 - 1,5; xq = 0,3 - 0,9 Máy điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Đoạn OB l s.đ.đ Ed = (2 - 3)%U®m øng víi It = lμ tõ d gây nên Đờng trung bình chu trình từ trễ l đặc tính không tải máy Đây l đặc tính từ hóa xác định phần tính toán từ trờng không tải b) Đặc tính ngắn mạch In = f(It), U = 0, n = Cte; Để có đặc tính ngắn mạch tất loại máy phát phải đợc kích từ độc lập Nối ngắn mạch chổi than, quay máy lên tốc độ n = nđm, điều chỉnh It ta đợc giá trị I tơng ứng Khi ngắn mạch, E=R.I R bé nên để I=(1,25-1,5)Iđm It bé nên mạch từ không bảo hòa quan hệ I = f(It) l đờng thẳng Đờng máy cha khử từ; đờng máy khử từ c) Tam giác đặc tính Trên trục tọa độ vẽ đờng đặc tính không tải (1) v đặc tính ngắn mạch (2), hình 6.4 Từ Inm = Iđm chiếu sang (2) v chiếu xuống trục It, ta đợc It = OC Dòng It ny Hình 6.3 Đặc tính ngắn Hình 6.4 Dựng tam giác đặc tính: a) phản ứng phần gồm phần: OD để sinh Enm = AD = BC, phần lại DC = AB để khắc phục phản ứng phần ứng lúc ngắn mạch Ta giác ABC có cạnh AB v BC tỷ lệ với I gọi l tam giác đặc tính hình 6.4a Với máy kích thích hổn hợp dây quấn kích thích nối tiếp đợc nối thuận, bù thừa cạnh AB nằm bên phải cạnh BC, hình 6.4b Máy phát điện chiều kích từ độc lập a) Đặc tính ngoi U=f(I) It=Cte, n=Cte Theo phơng trình ®iƯn ¸p m¸y ph¸t ®iƯn chiỊu U = E - RI nên I tăng, RI tăng v phản ứng phần ứng tăng, nên E giảm xuống, cuối lμ U gi¶m xuèng ΔU dm % = U − U dm 100 = (5 − 10)% U dm - Xây dựng đặc tính ngoi phơng pháp vẽ: Trên hệ trục tọa độ UOIt vẽ đặc tính U = f(It) Trªn trơc It lÊy It = OP = Cte, đặt tam giác đặc tính ABC có cạnh AB vμ BC tû lƯ víi I®m , cho đỉnh A nằm đặc tính không tải, cạnh BC nằm Máy điện CuuDuongThanCong.com Hình 6.5 Đặc tính ngoi máy phát 47 https://fb.com/tailieudientucntt đờng PP' đoạn PC = U I = I®m Dãng sang hƯ trơc UOI ta đợc điểm D' đặc tính ngoi Từ ta tìm tiếp đợc điểm D'' khác, hình 6.6 Chứng minh: Khi không tải I = 0, dòng kÝch tõ It = OP ®Ĩ sinh E = U0 = PP' = OD Khi tải định mức I = Iđm , dòng kích từ lại phần It0 = OQ phần QP = AB để khắc phục phản ứng phần ứng Nh s.đ.đ cảm ứng đợc dq phần ứng l E = QA = PB Điện áp ®Çu cùc sÏ lμ U = E− - R−I− = PB - BC = PC Thùc tÕ m¹ch tõ có bảo hòa Hình 6.6 Đặc tính ngoi xây dựng theo phơng nên đờng đặc tính ngoi thực nghiệm l đờng đứt nét, nằm dới b) Đặc tính điều chỉnh It = f(I) U=Cte, n = Cte Đặc tính điều chỉnh cho biết hớng cần phải điều chỉnh It nh no để giữ cho U = Cte Thờng từ không tải đến tải Iđm để giữ U = Uđm dòng It phải tăng từ (15-25)%, hình 6.7 Xây dựng đặc tính điều chỉnh phơng pháp vẽ: Vẽ đặc tính không tải, trục OU lấy U = Uđm = OF Kẻ đờng FD song song với trục honh, cắt đặc tính không tải điểm M Từ M hạ vuông góc với trục honh xác định đợc điểm M' ứng với dòng kích từ It0 không tải I = Trên đờng FD ta đặt tam gíac đặc tính ứng với I = Iđm, cho đỉnh A nằm đặc không tải, đỉnh C nằm đờng FD v BC// OU Từ điểm C ta xác định đợc điểm N, ON = Itđm, ứng với Iđm Cứ lm nh ta xây dựng đợc đặc tính điều chỉnh, hình 6.8 Đờng đặc tính điều chỉnh thực nghiệm l đờng đứt nét có ảnh hởng bảo hòa Hình 6.7 Đặc tính điều Máy phát điện chiều kích từ song song a) Điều kiện tự kích thích Từ đờng đặc tính không tải ta thấy, máy điện chiều ngừng hoạt ®éng, lái thÐp cùc tõ chÝnh, H×nh 6.8 Dùng tam giác gông từ lợng từ thông d Khi quay máy đến tốc độ định mức n = nđm, ban đầu It = 0, lúc ny đầu cực máy phát có điện áp d cảm ứng nên, U = Ed = (2-3)%Uđm Nếu mạch kích từ đợc nối kín Máy ®iƯn CuuDuongThanCong.com 48 https://fb.com/tailieudientucntt cã dßng ®iƯn kÝch tõ It0 chạy qua Dòng It0 sinh từ thông kích từ d Nếu t0 chiều với d điện áp đầu cực máy phát tăng trởng, trính thnh lập điện áp đợc thiết lËp NÕu φt0 ng−ỵc chiỊu víi φd− chóng sÏ triƯt tiêu v máy không tự kích đợc Điện áp xác lập đầu cực máy phát l giao điểm đờng đặc tính từ hóa mạch từ v đờng đặc tính VolAmpe mạch kích thích, hình 6.9 Từ ®ã ta cã tgα = U/It = Rt NÕu Rt lớn điện áp xác lập điểm ứng với Ed Vậy điều kiện để máy tự kích l: - Máy phải có từ d - Chiều quay máy phải phù hợp để t0 chiều với d - Rt đủ nhỏ để U đạt giá trị yêu cầu Hình6.9 trình b) Đặc tính ngoi U=f(I) Rt=Cte, n=Cte Dạng đặc tính ngoi nh hình 6.10, đờng máy phát kích thích song song, ®−êng cđa m¸y kÝch thÝch ®éc lËp Ta thÊy đờng dốc đờng l vì, với máy phát kích thích song song, tải tăng (I tăng), ngoi nguyên nhân l cho điện áp đầu cực giảm xuống l: - Sụt áp RI tăng - Phản ứng phần ứng tăng lm E giảm Nó nguyên nhân thứ l U giảm It = U/Rt Hình 6.10 Đặc tính giảm, dẫn tới t giảm v E giảm nhiều Từ đờng đặc tính ta thấy tải tăng đến giá trị tới hạn Ith ứng với điểm K sau điện áp tụt nhanh zéro, với dòng điện ngắn mạch xác lập I0 ứng với Ed Điểm K l điểm ứng với điểm chớm bảo hòa đờng đặc tính không tải, sau l phần tuyến tính nên điện áp giảm nhanh Đặc tính ngoi máy phát kích thích song song xây dựng theo phơng pháp vẽ nh hình 6.11 Vì máy phát kích thích song song It Hình 6.11 Đặc tính ngoi xây dựng theo phơng phụ thuộc vo U nên đờng U = RtIt lμ ®−êng 0P ®i qua gèc täa ®é b) Đặc tính điều chỉnh It = f(I) U=Cte, n = Cte Vì việc điều chỉnh dòng điện It không phụ thuộc nguồn kích từ lấy từ đâu nên đờng đặc tính điều chỉnh máy phát kích thích song song còng gièng nh− m¸y ph¸t kÝch thÝch nèi tiếp, nhiên điện áp MF kích thích song song thay đổi nhiều nên It phải điều chỉnh nhiều Máy điện CuuDuongThanCong.com 49 https://fb.com/tailieudientucntt Máy phát điện chiều kích thích hổn hợp Máy phát điện chiều kích thích hổn hợp có d©y quÊn kÝch thÝch lμ song song vμ nèi tiÕp Tuỳ theo cách nối dây quấn nối tiếp m từ tr−êng kÝch thÝch cđa d©y qn cã thĨ cïng chiều (nối thuận) ngợc chiều (nối ngợc) Nối ngợc dùng cho máy phát hn điện chiều a) §Ỉc tÝnh ngoμi U = f(I) n = Cte Cn d©y kÝch tõ nèi tiÕp cã thĨ nèi thn nối ngợc, nên dạng đặc tính ngoi nh Hình 6.12 Đặc tính ngoi MFhình 6.12 Đờng 1, nối thn, bï thõa; ®−êng 2, nèi thn, bï ®đ; ®−êng 3, kích thích song song; đờng 4, nối ngợc Phơng pháp dựng đặc tính ngoi từ đặc tính không tải v tam giác đặc tính tơng tự nh máy phát kích thích song song Trên hình 6.13, đờng (1) l đặc tính không tải, đờng (2) l l quan hệ U = rtIt, đờng (3) l điện áp rơi R−I− Giao ®iĨm cđa ®−êng (1) vμ (2) lμ ®iĨm M øng víi I− = dãng sang trơc tung ta đợc U0, điện áp lúc không tải Tam giác ABC ứng với Iđm v trờng Hình 6.13 Đặc tính ngoi theo phơng hợp bù thừa Cho ABC tịnh tiến theo đờng thẳng 2, cho A' năm đờng (1), C' nằm đờng (2) G0C' = Uđm, dóng sang bên trái cắt đờng Iđm cho ta điểm D l điểm đặc tính ngoi ứng với Iđm Lm tơng tự với tam giác A1B1C1 ứng với Iđm/2 ta đợc điểm D1 Nối điểm U0, D1, D ta đợc đặc tính ngoi Khi cần bù điện áp đờng dây tải ta tăng dòng kích từ nối tiếp v đặc tính ngoi l đờng đứt nét (ứng với điểm D') B b) Đặc tính điều chỉnh It = f(I) U=Cte, n = Cte Đặc tính điều chỉnh máy kích từ hổn hợp nh hình Hình 6.14 Đặc tính 6.14 với đờng 1, nối thuận, bù đủ; đờng 2, nối thuận, bù điều chỉnh máy PĐ1C kích thừa; đờng 3, nối ngợc 10.3 Máy phát điện mét chiỊu lμm viƯc song song §iỊu kiƯn ghÐp song song máy phát Giả sử máy phát phát điện lên cái, ta cần ghép máy ph¸t vμo lμm viƯc song song víi m¸y 1, hình 6.15 Để việc ghép đợc thuận lợi phải đảm bảo điều kiện sau: Cực tính máy phát phải nối cực tính S.đ.đ máy phát điện áp c¸i (E2 = U) Víi m¸y kÝch tõ hỉn hợp cần phải có dây cân điện Máy điện CuuDuongThanCong.com 50 https://fb.com/tailieudientucntt Điều kiện thứ bắt buộc phải đảm bảo: không nối máy vo lới hai máy bị ngắn mạch Điều kiện thứ không đảm bảo: ghép máy vo lới l máy phải nhận tải đột ngột (nếu E2 > U), lμ m¸y sÏ chun sang lμm viƯc theo chÕ độ động (nếu E2 < U) Điều kiện thứ không đảm bảo: Máy kích từ hổn hợp, cuộn kích từ nối tiếp thờng đợc nối thuận Do Hình 6.15 Máy phát điện chiều lm việc vận hnh lý no giả sử tốc độ máy tăng lên, lúc s.đ.đ E1 tăng lên, I1 tăng lên v E1 tiếp tục tăng Cứ nh máy dnh hết tải v bị tải, máy chuyển sang lm việc chế độ động Phân phối v chuyển tải máy phát Giả sử máy phát lm việc với tải I, có đặc tính ngoi, đờng (1) hình vẽ Nếu máy phát có đặc tính ngoi dạng nh đờng (2), ta cần chuyển tải từ máy qua máy 2, trình đợc tiến hnh nh sau: Tăng kích từ máy để đẩy đờng (2) lên phía trên, đồng thời giảm kích từ máy (1) để hạ thấp đờng (1) xuống, cho U = Cte vμ I = I1 + I2 NÕu muèn chuyển ton tải sang máy ta tiến hnh nh trên, E1 = U, cắt hẳn máy khỏi lới v máy mang tải ton bộ, hình 6.16 Chú ý rằng:Nếu ta giảm It1 qua nhanh m E1 < U máy chuyển sang lm việc chế Hình 6.16 Phân phối tải độ động Điều ny nguy hiểm máy phát đợc kéo động nhiệt Từ hình 6.16 ta nhận thấy muốn phân phối tải giũa máy hợp lý v thuận lợi máy phải có đặc tính ngoi có độ dốc nh Máy điện CuuDuongThanCong.com 51 https://fb.com/tailieudientucntt Chơng11 Động điện chiều 11.1 Đại cơng Động điện chiều đợc sử dụng nhiều giao thông v nơi cần điều chỉnh tốc độ liên tục dãi rộng Phân loại động chiều nh máy phát: kích thích độc lập, song song, nối tiếp v hổn hợp 11.2 Mở máy động điện chiều Yêu cầu: - Mômen mở máy cng lớn cng tốt để dể dng thích ứng với tải - Dòng điện mở máy cng bé cng tốt Các phơng pháp mở máy Mở máy trực tiếp Theo phơng pháp ny cần mở máy ta việc đóng thẳng động vo lới Đặc điểm phơng pháp: Tại t = 0, n = nên E = Ce n = 0, dòng ®iƯn më m¸y lóc ®ã lμ: I mm = U−E U = v× R− rÊt bÐ, th−êng R−* = 0,2 Ru Ru 0,1 nên Imm = (5-10)Iđm Phơng pháp ny đợc áp dụng cho động có công suất bé, với động ny R tơng đối lớn Hình 7.1 Mở máy nhờ biến trở Mở máy nhờ biến trở Sơ đồ mở máy nh hình 7.1 Do có biến trở mắc nối tiếp vo mạch phần ứng nên dòng điện mở máy đợc tính I mm = U−E U = Ru + R f Ru + R f Điện trở Rf đợc chọn cho Imm = (1,4-1,7)Iđm động lớn v Imm = (2,0-2,5)Iđm với động bé Theo sơ đồ hình 7.1 trình mở máy đợc tiến Hình 7.2 Quá trình mở máy hnh nh sau: nhờ biến trở mắc vo mạch phần Khi t < 0, trợt Rđc để vị trí b để t có giá trị cực đại, chuyển mạch CM đặt vị trí số 1, ton điện trở phụ đợc nèi nèi tiÕp víi dq phÇn øng Khi t = 0, động đợc đóng vo lới điện, có dòng điện I v t phần ứng xuất mômen M = CMtI M > MC động quay, tốc độ động tăng từ đến giá trị no đó, s.đ.đ tăng theo n, (E = Cetn) Khi E tăng lên I u = Máy ®iÖn CuuDuongThanCong.com 52 https://fb.com/tailieudientucntt U −E Ru + R f gi¶m xng, dÉn tíi M gi¶m xng, gia tèc gi¶m xuèng I− vμ M gi¶m theo quy luËt hμm mò, phơ thc vμo h»ng sè thêi gian R−-L− cđa dây quấn phần ứng Tại thời điểm t = t1 I = (1,1 - 1,3)Iđm quay chuyển mạch sang vị trí 2, cắt bớt phần Rf khỏi mạch phần ứng, dòng điện I lại tăng lên, M tăng lên v n lại tiếp tục tăng I v M tăng gần nh tức thời R bé Quá trình tiếp tục nh ton Rf đợc cắt khỏi mạch phần ứng v tốc độ động đạt đến giá trị định mức, hình 7.2 Mở máy cách giảm điện áp Phơng pháp mở máy ny gần giống nh mở máy nhờ biến trở nhng cần phải có nguồn điều chỉnh đợc điện áp 11.3 Đặc tính động điện chiều Đặc tính động điện chiều l quan hệ n = f(M), l đặc tính quan trọng động Từ biểu thức s.đ.đ v phơng trình điện áp động chiều ta có: n= U − IRu E = Ce φ Ce φ v× M = CMφ I nªn 7.1 n= Ru M U − C e φ C M Ce φ 7.2 Xét lm việc ổn định động theo phối hợp đặc tính động v đặc tính tải, hình 7.3a,b Trờng hợp hình 7.3a, lý no tốc độ động tăng lên n = nlv + n MC > M v động bị hãm lại ®Ĩ trë vỊ nlv ban ®Çu øng víi ®iĨm P Cũng tốc độ động giảm xuống MC < M v động đợc gia tốc để trở điểm P Sự phối hợp đặc tính động v tải nh hình 7.3b ngợc lại Nếu tốc độ Hình 7.3 (a) chế độ lm việc ổn định, (b) chế độ lm việc không động tăng lên MC < M v động tiếp tục đợc gia tốc v tăng Nếu tốc độ động giảm tiếp tục giảm n = Vậy điều kiện để hệ lm việc: ổn định l dM dM C dn dn v không ổn định Máy điện CuuDuongThanCong.com 7.4 dM dM C > dn dn 7.5 53 https://fb.com/tailieudientucntt Đặc tính động điện chiều kích thích song song độc lập Nếu U = Uđm = Cte v It = Cte, M thay đổi, không đổi, ảnh hởng lm giảm phản ứng phần ứng ngang trục bé không đáng kể nên ta có phơng trình đặc tÝnh c¬: n = n0 − Ru M K 7.6 Đặc tính n = f(M) l đờng thẳng, hình 7.4 Vì R bé nên từ không tải đến định mức, n = (2-8)% , hai loại động có đặc tính cứng, phù hợp cho máy cắt gọt kim loại a) Điều chỉnh n cách thay đổi Từ phơng trình đặc Ru M U tÝnh c¬ n = − C e φ C M Ce Hình 7.4 Đặc tính động Khi tăng Rđc ta giảm đợc từ thông , ta đợc họ đờng đặc tính có độ dốc khác ứng với: φ''' φ®m > φ' > φ'' > vμ n®m < n1 < n2 < n3 Hình 7.5 Điều chỉnh Nh theo phơng pháp ny ta điều chỉnh n > nđm hình 7.5 n Hình 7.6 Điều chỉnh n cách b) Điều chỉnh n cách thay đổi Rf Khi đa thêm Rf vo mạch phần ứng, đặc tính l: n = n0 (Ru + R f ).M K 7.7 Theo phơng pháp ny n0 = Cte, tăng Rf độ dốc đặc tính tăng lên, tức l tốc độ thay đổi nhiều tải thay đổi, hình 7.6 Hình 7.7 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi c) Điều chỉnh n cách thay đổi U Vì thay đổi đợc U < Uđm, nên giảm U ta đợc họ đặc tính độ dốc (độ cứng), hình 7.7 Uđm > U1 > U2 v nđm > n1 > n2 Phơng pháp ny điều chỉnh đợc kích từ độc lập Máy điện CuuDuongThanCong.com n < nđm v áp dụng cho động 54 https://fb.com/tailieudientucntt Đặc tính động điện chiều kích thích nối tiếp Loại ®éng c¬ nμy cã It = I− = I vμ φ = KφI, ®ã Kφ = Cte I < 0,8Iđ,m, I > 0,8Iđm K giảm xuống ảnh hởng bảo hòa mạch tõ M = CM φ I u = CM Tõ φ2 Kφ 7.8 Kφ suy φ = thay n= M CM vμo biÓu thøc Ru M U ta cã: − C e φ C M Ce φ n= C M U Ce K φ M − Ru Ce K Hình 7.9 Các sơ đồ đ/c tốc độ ®.c.®.1.c kÝch tõ 7.9 bá qua R− th× n ~ U M hay M= C2 n2 7.10 Vậy đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp có dạng đờng hypecpon, hình 7.8 (đờng 1) Từ đờng đặc tính ta thấy động kích từ nối tiếp M tăng n giảm nhiều Đặc biệt không tải (I = 0, M = 0), tốc độ có trị số lớn Điều ny nguy hại lm gãy trục, với loại động ny không đợc ®Ĩ mÊt t¶i (trun ®éng ®ai) ChØ cho phÐp lμm việc với công suất tối thiểu P2 = (0,2-0,25)Pđm Hình 7.8 Đặc tính Khi xét đến bo hòa, đờng M = f(n) lμ ®−êng ®.c.®.1.c víi ®øt nÐt a) Điều chỉnh n cách thay đổi từ thông Với động kích từ nối tiếp việc thay đổi từ thông đợc thực cách: mắc sun dây quấn kích thích, hình 7.9a; điều chỉnh số vòng dây kích thích, hình 7.9b; mặc sun vo phần ứng, hình 7.9c Hai sơ đồ 7.9a v 7.9b có kết quả, đờng hình 7.8 Lúc đầu It = I, sau mắc sun điều chỉnh Wt It = K.It Khi mắc sun K= Khi thay ®ỉi Wt, K = Rst