CHUONG 5 MAY DIEN DONG BO

BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I Khái niệm II Cấu tạo máy điện đồng III Nguyên lý hoạt động máy điện đồng IV Các phương trình cân điện áp V Đặc tính góc cơng suất BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I Khái niệm Máy điện đồng loại máy điện xoay chiều mà tốc độ quay rotor tốc độ từ trường quay Được dùng làm máy phát điện, điện áp máy phát thường từ 13 kv đến 28kv, cơng suất đến 1000 MVA Được dùng làm động đồng , tiêu thụ công suất tác dụng, bù công suất phản kháng vào lưới điện, nâng cao hệ số công suất lưới điện BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ II Cấu tạo Stator: Stator máy điện đồng giống stator máy điện không đồng bộ, gồm có lõi thép dây quấn Rotor: a)Rotor cực lồi:(xd, xq) b) Rotor cực ẩn(xđb) BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ II Cấu tạo Bộ kích từ: Tạo từ thông không đổi theo thời gian Nguồn cung cấp dịng điện chiều cho dây quấn kích thích Máy phát chiều chỉnh lưu III Nguyên lý hoạt động Khi động sơ cấp quay, kéo rotor máy phát đồng máy phát chiều quay theo tới tốc độ định mức, máy phát kích thích thành lập điện áp cung cấp dòng điện chiều vào dây quấn phần cảm máy đồng bộ, phần cảm trở thành nam châm điện rotor (phần cảm) quay nên từ trường phần cảm cắt dẫn dây quấn phần ứng (stator) làm cảm ứng dây quấn sức điện động hình sin pn E = 4,44.f.kdq.w1.0 60 Dây quấn pha stator có trục lệch khơng gian góc 1200 điện, dòng điện pha chạy dây quấn phần ứng sinh e a  2E sin t từ trường quay với tốc độ f e b  2E sin( t  120 o ) e c  2E sin( t  240 o ) n1  60f n p máy điện đồng - Khi máy điện trạng thái khơng tải : máy có từ trường tĩnh phần cảm (DC) - Khi máy điện có tải : ngồi từ trường tĩnh phần cảm (DC) cịn có từ trường quay phần ứng Sự tương tác từ trường phần cảm từ trường phần ứng có tải gọi phản ứng phần ứng Tải trở Eư I   Tải cảm Eư S N  S Do ư   pưpư ngang trục khử từ Đóng tải  sụt áp   ư Do ư ngược chiều với  pưpư dọc trục khử từ Đóng tải  sụt áp Tải cảm Eư   ư I S    N Do ư chiều với  pưpư dọc trục trợ từ Đóng tải  tăng áp Tải dung Eư I S I N Tải dung Eư N Do ư hợp với  hai thành phần pưpư ngang trục khử từ dọc trục khử từ Đóng tải  sụt áp  I ư S  N Do ư hợp với  hai thành phần pư pư ngang trục khử từ dọc trục trợ từ Đóng tải  tăng áp BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ IV Phương trình cân điện áp Sơ đồ tương đương pha Ep : sức điện động cảm ứng dây quấn phần ứng từ trường phần kích từ tạo Eư : sức điện động cảm ứng dây quấn phần ứng dòng điện biến thiên dây quấn phần ứng tạo E: sức điện động cảm ứng dây quấn phần ứng từ trường tản tạo Rư : điện trở pha dây quấn phần ứng Up , Ip : điện áp pha, dòng điện pha máy điện đồng Phương trình cân điện áp cho máy phát điện đồng : Phương trình cân điện áp cho động điện đồng bộ: V Giản đồ vector máy phát điện: Xư : điện kháng dây quấn phần ứng phần ứng/ pha     jX  I p E X : điện kháng tản dây quấn phần ứng phần ứng/ pha Máy phát điện đồng cực từ ẩn: (Do khe hở khơng khí đều) Xđb = X + Xư : điện kháng đồng dây quấn phần ứng phần ứng/ pha Sơ đồ tương đương pha jxđb  E p Rư I  I u p p U Z t ˆ   I p , U p   u  i ˆ   Ep , I p  ˆ   Ep , U p  góc tải, góc điện áp, góc moment, góc cơng suất Có U p , Ip , X db , Ru Tìm - Tải trở:  = - Tải dung: Ip sớm so với Up ,  < p E  E p jX db Ip    I p jX db Ip  I p Ru I p p U  U p - Tải cảm: Ip trễ so với Up ,  > jX db Ip  E p Ru Ip  U p  Ru I p  p = Up0o  I p - Nếu chọn U + Tải cảm : I p = Ip- + Tải dung : I p = Ip - Nếu chọn I p = Ip0o   = Up + Tải cảm : U p  = Up- + Tải dung : U p   I p  E p p U Máy phát điện đồng cực từ lồi: Do khe hở không khí khơng nên từ trường hai phương khác nhau, khảo sát hai phương d, q I p  I q  I d E    jX  I p   jX  Id  jX  Iq Xq = X + Xưq : điện kháng đồng ngang trục Xd = X + Xưd : điện kháng đồng dọc trục  Có U p , I p , X d , X q , Ru Tìm E p Tìm Iq , Iq I q  I p cos  I d  I p sin  I q I p  I d Máy phát điện đồng cực từ lồi: A E p  U p  Ru I p  jX q Iq  jX d Id  I q  I p cos  I d  I p sin  jX d I d Các bước tính tốn: jX q I p OA  U p  Ru I p  jX q I p  OA E p  U p cos   Ru I p cos   X d I d jX q I q     I d  I p sin    E  E p p   p E Ru I p p U I q O    I d I p BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ V Đặc tính góc cơng suất máy điện đồng Đặc tính góc cơng suất tác dụng: Up , Ep =const, P = f() Công suất tác dụng máy điện đồng : P  m.U p I p cos  m.U p I p cos(  )  m.U p I p (cos cos  sin  sin)  m.U p (I q cos  I d sin) (5.1)  U   R I  jX I  jX I Từ phương trình:E p p u p q q d d Chiếu lên phương q : Ep = Upcos + Rư Iq + Xd.Id (5.2) Chiếu lên phương d : = Up sin + Rư Id - Xq.Iq (5.3) Từ (5.2) (5.3)  Iq , Id P (Xd , Xq >> Rư ) P Thay vào (5.1) ta : m.U p E p ( X q sin   Rö cos  ) Xd Xq  R u m.U p Ep sin Xd  mU p2 ( X d  X q ) sin 2 mU2p  1     sin2    Xq Xd  X d X q  Ru2 ĐC Máy điện đồng cực từ ẩn: Xd = Xq = Xđb P P MP Pmax m U p E p sin   X đb  180o 90o 180o Máy điện đồng cực từ lồi: P P m.U p Ep sin Xd mU2p  1     sin2    Xq Xd  Pmax Để vận hành máy phát ổn định: o max 90    max ĐC MP 180o  BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ V Đặc tính góc cơng suất Đặc tính góc công suất phản kháng: Q= f(Up , Ep ) Công suất phản kháng máy : Q  m.U p I p sin  m.U p I p sin(  )  m.U p I p (sin  cos  cos sin)  m.U p (I d cos  I q sin) Từ (5.2) (5.3)  Iq , Id Q m.U p Ep cos Xd Thay vào (5.4) ta :  mU2p  mU2p  1       cos2    X q X d   X q X d  Q Qmax Để vận hành ổn định:  o  90 o -    + (5.4) ĐC o  45 o o 45 90o MP  Giản đồ lượng máy điện đồng + Tổn hao : Pcơ (pcơ) ma sát, quạt gió, khơng phụ thuộc tải vận tốc khơng đổi + Tổn hao phụ : Pf (pf) dịng xốy dây dẫn phần ứng & tổn hao lõi từ trường bị xoắn dạng + Tổn hao đồng cuộn dây kích từ  Pkt = pkt = Rkt I2kt = Ukt.Ikt + Tổn hao đồng phần ứng  P Cu = pCu = mRư I2p + Tổn hao mạch từ  P Fe = pFe tổn hao sắt từ dịng xốy & từ trễ mạch từ U(Uđm) Uo(Eư) M1 = P1 P1 Pđt  Pđt P2 (Pđm) Mđt =  (điện) (cơ) p pf p kt Máy phát P = pcơ + pf + pkt + pCu + pFe p Fe p Cu S đm  3U đm I đm Pđm  S đm cos  Qđm  S đm sin  P1 P2 (Pđm) Pđt (cơ) (điện) p Cu p Fe p kt pf Động P1  3U đm I đm cos  Q1  3U đm I đm sin  P = pcơ + pf + pkt + pCu + pFe  Pđm P1 Pđm  3U đm I đm cos   M2 = Pđm  Mđt = Pđt  p BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ VI Máy phát điện làm việc song song (ghép vào lưới điện ghép với máy phát điện khác) Mục đích: - Đảm bảo công suất điện cấp cho phụ tải - Giảm cơng suất nguồn dự phịng - Tăng độ tin cậy cung cấp điện - Cho phép sử dụng nhiều nguồn lượng sơ cấp khác - Cho phép vận hành kinh tế Điều kiện máy phát điện làm việc song song: - Cùng điện áp - Cùng tần số - Cùng thứ tự pha - Cùng góc lệc pha 3 Phương pháp hịa đồng bộ: a Phương pháp hòa đồng dùng ba đèn tối: A a c s C b Khi ba đèn tối, bật công tắc S G 3 B Phương pháp hòa đồng bộ: b Phương pháp hòa đồng dùng ba đèn sáng quay: A a c s C b B Khi ba đèn sáng quay đều, bật công tắc S G 3 ... sin) (5. 1)  U   R I  jX I  jX I Từ phương trình:E p p u p q q d d Chiếu lên phương q : Ep = Upcos + Rư Iq + Xd.Id (5. 2) Chiếu lên phương d : = Up sin + Rư Id - Xq.Iq (5. 3) Từ (5. 2) (5. 3)... Từ (5. 2) (5. 3)  Iq , Id Q m.U p Ep cos Xd Thay vào (5. 4) ta :  mU2p  mU2p  1       cos2    X q X d   X q X d  Q Qmax Để vận hành ổn định:  o  90 o -    + (5. 4)... X q X d   X q X d  Q Qmax Để vận hành ổn định:  o  90 o -    + (5. 4) ĐC o  45 o o 45 90o MP  Giản đồ lượng máy điện đồng + Tổn hao : Pcơ (pcơ) ma sát, quạt gió, khơng phụ thuộc