Tài liệu Kỹ thuật điện_ Phần 2.10 ( tiếp theo) docx

Đây là đường thẳng Eo (khi I = 0), sau điện áp U tăng dòng tải tăng Nếu ta tiếp tục giảm giá trị tụ điện để tăng dịng điện tải tới E o lúc cực tụ điện chập lại bị ngắn mạch , lúc dòng I = I ngm = X s giống tải kháng Như đặc tính ngồi tải dung biểu diễn hình 12.24 Đoạn vẽ không liên tục đoạn không nhận phép đo bình thường (dùng đồng hồ) c Khi tải thùân trở (Zt=Rt) Do I trùng với U, đồ thị vector biểu diễn hình 10.23d Ta có tam giác vng Vì tam giác vng nên ta viết: E = U + (x s I ) 2 Chia hai vế cho E ta được: 1= U  E    xs  +  E    I   Hay U 1=  E    I   +  I   ngm     Đây phương trình đường elip có hai nửa trục E I ngm (hình 10.24) Trên ta ngiên cưu cho trường hợp điển hình Từ trường hợp ta suy cho trường hợp cos ϕ 0 (đường 1) cos ϕ ω2) nên coi điện áp lưới đứng im, điện áp quay với tốc độ ω1 - ω2 Điện áp bóng đèn tăng dần, đèn sáng dần điện áp bóng đèn đạt giá trị U ml + Ump bóng đèn sáng nhất, sau áp giảm dần, bóng đèn tối dần tắt hẳn lại lặp lại Như nhìn thay đổi cường độ sáng bóng đèn ta biết tần số chúng không Nếu thứ tự pha bị đấu nhầm (ví dụ A lưới với B máy phát (hình 10.27c) ta thấy bóng đèn tắt cịn bóng đèn sáng (điện áp bóng áp dây) Bằng phương pháp quan sát trạng thái đèn ta tìm thời điểm đóng máy phát song song thích hợp (khi bóng đèn tối hết) Phương pháp đèn tắt dễ thực hiện, rẻ tiền độ xác kém, việc tìm bóng đèn có dải điện áp làm việc rộng (từ khoảng 20 von tới điện áp dây) khó, bóng đèn bị đứt dây tóc chẳng phát Do người ta khơng dùng phương pháp đèn tắt đơn độc mà thường kèm thêm đồng hồ von mét để điện áp, hay dùng von mét không Nếu điều kiện không thoả mãn ta phải điều chỉnh dịng kích từ tốc độ quay máy định hoà 156 10.10.3.2 Phương pháp đèn quay Trên hình 10.29 bbiểu diễn sơ đồ nối bóng đèn dùng phương pháp đèn quay A R S T U1 U3 F a) U2 R b) B T R ωp-ωs ωp-ωs A B C A S B T S C c) Hình 10.29 a) Sơ đồ nối đèn điện áp dùng phương pháp đèn quay b)Thỏa mãn tất điều kiện, c) Không thỏa mãn điều kiện Nếu điều kiện đồng thoả mãn đèn tối cịn đèn đèn sáng Ở sơ đồ không cần dùng vôn mét khơng có chênh lệch nhỏ đèn không sáng đèn cịn lại ánh sáng thay đổi rõ rệt nhạy với thay đổi điện áp giá trị gần định mức Khi tần số lưới máy phát khác (điện áp chúng nhau) có tượng ánh sáng quay Khi gần đồng tốc độ quay ánh sáng chậm dần Máy làm việc song song đóng vào tốc độ quay ánh sáng chậm Tốt bóng đèn tối, bóng cịn lại sáng, vơn mét zero Nếu thấy bóng đèn sáng, tắt có nghĩa thứ tự pha khác tần số khác hình 12.28c Ở hệ thống đèn tối xuất hiện tượng pha tần số khác Qua phân tích hệ thống đèn tắt đèn quay thấy tượng chất vấn đề khác nên lắp hệ thống sau sửa chữa phải xác định phương pháp áp dụng kiểm tra cách nối cho Hai phương pháp dùng đèn có ưu điểm đơn giản có nhiều nhược điểm: trước hết bóng đèn sáng điện áp bóng có giá trị 1/3 Uđm hệ thống yêu cầu cao, phương pháp đèn không thoả mãn, nên thường dùng thêm vôn mét kết hợp với đồng kế 10.10.3.3 Hoà đồng dùng đồng kế Đồng kế có cấu tạo khác Trên hình 10.30 biểu diễn sơ đồ đồng kế nối vào máy phát định hồ đồng Cơ cấu đo sen-sin (sẽ học sau) trục có kim, cuộn dây stato rôto nối với điện trở phụ Rp Cuộn stato sen-sin tạo từ trường quay tác động tương hỗ với từ trường rôto Rôto chuyển động với tốc độ tỷ lệ với hiệu tần số f – f2 Căn vào giá trị tần số máy phát định hoà đồng mà kim quay phía nhanh hay chậm ghi mặt đồng hồ đồng kế Căn vào chiều kim ta tăng 157 giảm lượng dầu máy lai Khi f1 = f2 trùng pha, kim đồng kế zero, lúc đóng máy phát định hồ vào lưới A B C CC nhanh A1 B1 C1 CC chậm Hình 10.30 Sơ đồ nối đồng kế 10.10.3.4 Hồ đồng thơ Khi đưa máy phát làm việc song song với lưới điện, không thoả mãn điều kiện ta gọi hồ thơ Hồ thơ thực áp lưới sđđ máy phát trùng vào thời điểm đóng máy phát vào lưới, cịn hiệu tần số đạt 3% Như nói đưa máy phát vào làm việc song song khơng thoả mãn điều kiện có dịng cân lớn Để hạn chế xung cân kéo máy vào đồng người ta dùng cuộn kháng pha (hình 10.31) Cách thực sau: Trước hết đóng cầu dao P2 sau thời gian ngắn đóng Ed1 F1 P3 P1 lưới Ed2 P2 Xp Xd1 Hình 10.31 Thực hịa thơ máy phát đồng F2 Xd2 cầu dao P3 loại cuộn kháng khỏi máy Ở ta không dùng điện trở thay cuộn cảm dùng điện trở vừa gây tổn hao vừa không tạo mômen kéo rơ to vào đồng Để tính chọn gần giá trị Xp ta làm sau: theo sơ đồ 10.31 ta giả thiết: bỏ qua ảnh hưởng siêu độ, bỏ qua điện trở lưới, điện áp lưới điện điện áp máy phát trùng nhau, trường hợp ta có: I’= X ' E ' d +E ' d d1 +X ' d +X p (10.22) 158 Trong E’d1, E’d2 sđđ độ trục dọc trục ngang, X’ d1, X’d2-điện trở kháng độ theo trục dọc trục ngang, X p-trở kháng cuộn cảm Khi hòa thơ dịng I’ khơng vượt q 3,5Iđm Điện áp cực máy phát tính sau: U2=E’d2-I’Xd2 (10.23) Thay (10.22) vào (10.23) ta điện áp cực máy phát F thời điểm đầu đóng máy phát vào lưới: U20= E ' d X ' d +E ' d X ' p −E ' d X ' d X ' d +X ' d +X p Độ sụt điện áp thời điểm t=0 : ∆U0 = E’d2-U20 Nếu hịa song song máy phát có cơng suất thì: E’d2=E’d1, X’d1=X’d2 Giả thiết E’d2=1 ta có: X 'd Xp ∆U0 = X 'd + Cho trước độ sụt áp ∆U giá trị Xp nhận được: 1 − ∆U  ∆U Xp=2     X’ d2   (10.24) 10.10.4 Tính chất máy phát điện làm việc song song Các điều kiện xuất máy phát làm việc song song phụ thuộc vào tỷ lệ công suất máy phát: Nếu ký hiệu Pnx – công suất máy điện nghiên cứu P nz tổng cơng suất định mức máy cịn lại cung cấp cho tải, nghiên cứu làm việc song song máy x ta phân biệt thành trường hợp: Pnx > Pnz – Máy phát x thực tế làm việc độc lập Pnx ≈ Pnz – Máy phát x làm việc lưới mềm a.Máy phát làm việc lưới cứng Lưới cứng lưới có điện áp tần số khơng đổi Cơng suất lưới so với tải lớn Nếu máy phát có cơng suất Pnx nhỏ so với máy phát tương đương máy phát khác Pnz tính chất lượng (điện áp tần số) định máy phát tương đương có cơng suất lớn Tần số điện áp định máy phát có công suất lớn, thay đổi máy phát x (kích từ thay đổi cơng suất máy lai thay đổi) không làm thay đổi điện áp tần số máy cịn làm việc đồng Lúc máy x làm việc lưới cứng 159 Khi máy phát làm việc với lưới cứng mà thay đổi dịng kích từ khơng thay đổi cơng suất máy lai, ta thay đổi thành phần phản kháng dòng điện nghĩa thay đổi công suất phản kháng kết thay đổi hệ số cosϕ Thật thay đổi dịng kích từ ta thay đổi giá trị E0(mút E0 Z cP2 1’ cP1 XI2 E02 2” 2’ E02’ E01 2”’ E02”’ E0Z cIZ cQ XI1 θ1 θ cP E0 U I X E0x I2 cI cQ cIx U Hình 10.33 Máy đồng làm việc lưới mềm Q trình chuyển cơng suuất kháng Hình 10.32 Sưh thay đổi cơng suất tác dụng máy phát làm việc với lưới cứng chạy đường 1(ví dụ điểm làm việc tuiừ sang 1’ ta có góc θ1), góc θ thay đổi, làm cho hệ số cơng suất máy phát thay đổi khoảng cách đường U đại diện cho công suất tác dụng cấp cho tải không đổi (cP1) Nếu thay đổi công suất máy lai ta thay đổi công suất tác dụng phát cho tải ví dụ điểm làm việc điểm tăng mcông suất máy lai sang điểm 2’ Tại điểm 2’ giá trị sđđ thay đổi công suất tác dụng (cP 2>cP1) Để cho giá trị sđđ không thay đổi ta phải thay đổi dịng kích từ (chuyển sang điểm 2”) Tóm lại máy phát làm việc với lưới cứng thay đổi kích từ ta thay đổi công suất kháng, thay đổi công suất máy lai ta thay đổi công suất tác dụng phát điện áp thay đổi, để điện áp không thay đổi với thay đổi công suất máy lai ta phải thay đổi kích từ Bằng cách thay đổi dịng kích từ cơng suất máy lai ta thay đổi hệ số cơng suất máy đồng Nếu điểm làm việc nằm phía đường 3-2’(ví dụ điểm 1) ta có kích từ thừa, máy vừa cấp công suất tác dụng công suất kháng, điểm làm việc nằm đường 2’-3 (ví dụ điểm 2’) máy phát phát cơng suất tác dụng, ta có hệ số cơng suất 1, cịn điểm làm việc nằm phía đường 2’-3 (ví dụ điểm 2’”) máy phát vừa phát công suất tác dụng vừa nhận công suất kháng Lúc hệ số công suất máy phát âm a Máy thực chất làm việc độc lập 160 Khi công suất máy x lớn nhiều so với công suất máy lại (Pnx >> Pnz) lúc máy x làm việc độc lập, máy z làm việc lưới cứng Các thông số lưới (U,f) máy x định, máy z phụ thuộc Nếu động lai máy phát x khơng có điều tốc tải thay đổi tần số thay đổi tốc độ động lai thay đổi Nếu động lai máy x có điều tốc, giữ cho tốc độ không đổi (f = const) tải thay đổi làm cho điện áp thay đổi (đặc tính ngồi) Để điện áp khơng đổi ta phải thay đổi dịng kích từ (đặc tính điều chỉnh) Thông thường máy phát điện làm việc thường có điều chỉnh điện áp tự động b Máy làm việc lưới mềm Khi hai máy có cơng suất tương đương máy có ảnh hưởng lên thông số lưới, máy phát làm việc lưới mềm Ta xét trường hợp máy phát có cơng suất làm việc song song, lúc đầu tải nhau: (I x = Iz, cosϕx = cosϕz) Bây ta muốn cắt công suất tác dụng máy x giữ công suất phản kháng giữ cho điện áp không đổi (tải khơng đổi) Cách làm việc sau (hình 10.33) Xuất phát từ điểm kết thúc trình máy điểm X máy điểm Z Từ ta kết luận trình thực sau: - Giảm công suất động lai máy X tăng công suất động lai máy phát Z lúc phải: giảm dịng kích từ máy phát X tăng dịng kích từ máy phát Z Nếu ta lại muốn cắt tồn cơng suất phản kháng máy X giữ lại cơng suất tác dụng nó, ta làm sau: giảm dịng kích từ máy X tăng kích từ máy Z Nếu muốn cắt máy phát song song khỏi lưới ta cắt từ từ công suất kháng công suất tác dụng, cách tiến hành giống Để lưới không bị nhiễu việc cắt máy thực thời điểm P = Q = 10.10.5 Mômen điện từ máy đồng 10.10.5.1 Mômen điện từ máy cực ẩn Mối quan hệ mômen công suất xác định biểu thức: M = 0,975 Pdt n (10.25) Trong đó: Pdt – Cơng suất điện từ [W], n – Tốc độ quay xác định [vòng/p] M đo [KGm] Công suất tác dụng phát máy phát điện xác định bằng: Pđt = mUI cosϕ (10.26) Trong đó: U - Điện áp pha, m – số pha, I – dòng pha Từ sơ đồ tương đương đơn giản máy đồng (hình 10.34) (R = 0) đồ thị véctơ máy cực ẩn ta có: a = X I cosϕ = Ep sinθ Vậy: 161 P=m UE p Xs sin θ Máy pát E0 A ϕ (10.27) Động a XI B U Ổn định ϕ Không ổn định Ổn định Không ổn định HÌnh 10.34 Chế độ làm việc U=const, E0=const, P=var Bỏ qua tổn hao phần ứng máy, công suất P coi công suất điện từ (P ≈ Pđt) Sau thay vào phương trình mơmen ta có M ≈ 0,975 m UE p sin θ n Xs (10.28) Nếu máy làm việc với n = const thì: M =C UE p Xs sin θ (10.29) hay M = CP (10.29a) Dựa vào biểu thức ta biểu diễn mối quan hệ M = F (θ) ( hình.10.35) có UA, Ikt n khơng đổi Góc θ gọi góc cơng suất Từ đồ thị ta thấy máy phát cho công suất lớn θ = 90o Tỷ số giá trị mô men cực đại M max (ở giá trị U I kt định) giá trị mô men định mức gọi hệ số tải máy đồng 162 ... hao phần ứng máy, công suất P coi công suất điện từ (P ≈ Pđt) Sau thay vào phương trình mơmen ta có M ≈ 0,975 m UE p sin θ n Xs (1 0.28) Nếu máy làm việc với n = const thì: M =C UE p Xs sin θ (1 0.29)... ta biết tần số chúng không Nếu thứ tự pha bị đấu nhầm (ví dụ A lưới với B máy phát (hình 10.27c) ta thấy bóng đèn tắt cịn bóng đèn sáng (? ?iện áp bóng áp dây) Bằng phương pháp quan sát trạng thái... Khi hòa thơ dịng I’ khơng vượt q 3,5Iđm Điện áp cực máy phát tính sau: U2=E’d2-I’Xd2 (1 0.23) Thay (1 0.22) vào (1 0.23) ta điện áp cực máy phát F thời điểm đầu đóng máy phát vào lưới: U20= E '' d