Tài liệu Giới thiệu khái quát về máy phát điện đồng bộ xoay chiều& về hệ thống kích từ docx

Giới thiệu kháI quát máy phát điện đồng xoay chiỊu& vỊ hƯ thèng kÝch tõ I Giíi thiệu máy phát điện đồng xoay chiều: I.1 Định nghĩa: Máy phát điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n tốc độ quay từ tr-ờng n1 gọi máy phát điện đồng chế ®é x¸c lËp m¸y ph¸t ®iƯn ®ång bé cã tèc độ quay rôto không đổi tải thay đổi I.2 Cấu tạo máy phát điện đồng Cấu tạo máy phát điện đồng gồm hai phận xtato rôto Trên hình I-1 vẽ mặt cắt ngang trục máy Trong 1: thép xtato; 2: dây quấn xtato; 3: thép rôto; 4: dây quấn rôto Xtato Roto máy đồng cực ẩn Rôto máy phát điện đồng cực từ cực lồi I.3 Nguyên lí làm việc máy phát điện ®ång bé Cho dßng ®iƯn kÝch tõ (dßng ®iƯn mét chiều) vào dây quấn kích từ tạo nên từ tr-ờng rôto Khi quay rôto động sơ cấp, từ tr-ờng rôto cắt dây quấn phần ứng xtato cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là: Eo = 4,44fW1kgqo Trong ®ã: Eo , w1, kdq, o : Søc ®iƯn động pha, số vòng dây pha, hệ số dây quÊn, tõ th«ng cùc tõ roto NÕu r«to cã p đôi cực, rôto quay đ-ợc vòng, sđđ phần ứng biến thiên p chu kỳ Do tốc độ quay rôto n (v/s), tần số f sđđ là: f = p.n Dây quấn ba pha stato cã trơc lƯch kh«ng gian góc 1200 điện, sđđ pha lệch gãc pha 1200 Khi d©y qn stato nèi víi tải, có dòng điện ba pha Giống nh- máy phát điện không đồng bộ, dòng điện ba pha ba dây quấn tạo nên từ tr-ờng quay, với tốc độ n1 = 60f/p, tốc độ n rôto Do kiểu máy điện máy điện đồng I.4 Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng Khi máy phát điện làm việc, từ tr-ờng cực từ rôto cắt dây quấn stato cảm ứng sđđ E0 chậm pha so với từ thông góc 900 (hình A-4a) Dây quấn stato nối với tải tạo nên dòng điện I cung cấp cho tải Dòng điện I dây quấn stato tạo nên từ tr-ờng quay gọi từ tr-ờng phần ứng quay đồng với tõ tr-êng cđa cùc tõ 0 Gãc lƯch pha gi÷a E0 I tính chất tải định Eo Eo I o  o 90o N S a) =00 =900 I  S N b) =900 H×nh I-4a:pha = 0, E0 I pha Dòng điện I sinh tõ tr-êng phÇn øng  cïng pha với dòng điện Tác dụng từ tr-ờng phần ứng  lªn tõ tr-êng cùc tõ 0 theo h-íng ngang trục, làm méo từ tr-ờng cực từ, ta gọi phản ứng phần ứng ngang trục Tr-ờng hợp tải cảm(hình I-4b) góc lệch pha = 900, dòng điện I sinh từ tr-ờng phần ứng ng-ợc chiều với ta gọi phản ứng phần ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ tr-ờng tổng Tr-ờng hợp tải dung = -900(hìnhI-4c) dòng điện sinh tõ tr-êng phÇn øng , cïng chiỊu víi 0, ta gọi phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ, có tác dụng làmg tăng từ tr-ờng tổng Tr-ờng hợp tải (hìnhI-4d) ta phân tích dòng điện I làm thành phần : thành phần dọc trục Id = Isin thành phần ngang trục Iq = Icos, dòng điện I sinh từ tr-ờng phần øng võa cã tÝnh chÊt ngang trôc võa cã tÝnh chất dọc trục trợ từ khử từ tuỳ theotính chất tải có tính chất điện cảm có tính chất điện dung I.5 Ph-ơng trình điện áp máy phát điện đồng cực lồi Khi máy phát ®iƯn lµm viƯc, tõ tr-êng cùc tõ 0 sinh sđđ E0 dây quấn stato.Khi có tải có dòng điện I điện áp U tải Ta có ph-ơng trình cân điện áp máy phát ®iÖn ®ång bé cùc låi: U = E0 - jidX-d - jidXt - jidX-q - jiqXt = E0 – jid(X-d + Xt) – jiq(X-q + Xt) Gäi X-q + Xt = Xd điện kháng đồng dọc trục X-q + Xt = Xq điện kháng đồng ngang trơc, ta cã thĨ viÕt gän l¹i; U = E0 jidXd - jiqXq Ph-ơng trình t-ơng ứng với đồ thị vectơ ta thấy góc lệch pha điện áp U sđđ E0 tải định E0 jIdXd A E0 JiqXq U jIXdb B C  Iq   (a) I    I Id (b) Hình I-5 Đối với máyphát cực ẩn tr-ờng hợp đặc biệt cực lồi Xđb = Xđ = Xq gọi điện kháng đồng Xđb ph-ơng trình cân điện áp máy phát điện đồng bé cùc Èn cã thÓ viÕt : U = E0 jiXđb đồ thị vectơ đ-ợc vẽ hình I-5b I.6 Công suất điện từ máy phát điện đồng cực lồi I.6.1 Công suất tác dụng: Công suất tác dụng máy phát cung cấp cho tải là: P = mUIcos Trong m số pha.Theo đồ thị vectơ hình I-5a ta thấy = - đó: Ta có công suất điện tõ: P®t = mU E0 U2 sin   m Xd  1   sin 2   x xd  q   Ta nhËn thÊy công suất điện từ gồm hai thành phần(hìnhI-6) Thành phần mUE sin Xd dòng điệnkích từ tạo nên tỷ lệ với sin Đó thành phần công suất chủ yếu máy phát Thành phần mU 2  1    sin 2 ,  x xd   q  tõ xuất xd xq Đối với máy cực ẩn Xd = Xq thành phần không Đặc tính P = f() gọi đặc tính góc công suất Máy phát làm việc không phụ thuộc vào dòng điệnkích Pđt Pđt m 900 ổn định  kho¶ng  /2; t¶i 1800 m H×nh I-6 UE sin  Xd  U2 1 (  ) sin 2 Xq Xd định mức = 200 300 Điều chỉnh công suất tác dụng Máy phát biến đổi thành điện năng, muốn điều chỉnh công suất tác dụng P, phải điều chỉnh công suất động sơ cấp (tuabin tuabin khí v.v ) I.6.2 Công suất phản kháng: Công suất phản kháng máy phát điện đồng là: Q = mUIsin = mUIsin(-) = m[UIsin cos - UIcossin] mUE cos  mU Q  X db X db §iỊu chØnh công suất phản kháng Từ biểu thức công suát phản kháng Q mU (E cos U ) X db Giữ U, f P không đổi thì: Khi Q < (E0cos (E0cos > U) máy phát công suất phản kháng cung cấp cho tải, máy kích từ Nhìn công thức trên, muốn thay đổi công suất phản kháng, phải thay đổi E0, nghĩa phải điều chỉnh dòng điện kích từ Muốn tăng công suất phản kháng phát ra, phải tăng kích từ I.7 Đặc tính đặc tính điều chỉnh I.7.1 Đặc tính máy phát điện đồng bộ: Đặc tính máy phát điện quan hệ điện áp U cực máy phát dòng điện tải I tính chất tải không đổi (cost = const) tần số dòng điện kích từ máy phát không đổi Từ ph-ơng trình cân điện áp (I-5), ta vẽ đồ thị vectơ máy phát ứng với loại tải khác Ta thấy tải tăng, tải cảm trở, điện áp giảm (tải cảm điện áp giảm nhiều hơn), tải dung điện áp tăng Bằng đồ thị ta thấy rằng, điện áp máy phát phụ thuộc vào dòng điện đặc tÝnh cđa t¶i U t¶i R-C U0 U0 T¶i R-L (a) Iđm U Uđm I Hình I-7 (b) Iđm Hình I-7a vẽ đặc tính máy phát Ikt = const(E0 = const) cost không đổi, ứng với hệ số công suất khác Khi tải có tính chất cảm phản ứng phần ứng dọc trục khử từ làm từ thông tổng giảm đặc tính dốc tải điện trở Để giữ điện áp U định mức, phải thay đổi E0 cách điều chỉnh dòng điện kích từ vẽ hình I-7b Độ biến thiên điện áp đầu cực máy phát làm việc định mức so với không tải xác định nh- sau: U% U  U dm mU dm  100% U db U dm Độ biến thiên điện áp U máy phát đồng đạt đến vài chục phần trăm điện kháng đồng Xđb lớn I.7.2 Đặc tính điều chỉnh: Ikt cos=0,8 Đặc tính điều chỉnh quan hệ dòng điện kích I ktđm từ dòng điện tải khi: U = Uđm = const Hình I-7.c vẽ đặc tính điều chỉnh máy phát đồng với hệ số công suất khác cos=1 cos=-0,8 I Hình I-7.c Đ-ờng đặc tính điều chỉnh cho biết h-ớng điều chỉnh ikt máy phát đồng để giữ điện áp U đầu máy phát không đổi Ví dụ, tải cảm I tăng, tác dụng khử từ phản ứng phần ứng tăng dẫn đến U giảm Để giữ cho U = const phải tăng ikt Ng-ợc lại tải có tính dung I tăng muốn U = const ta phải giảm ikt U I.7.3 Đặc tính tải I=0 I = Iđm Đặc tính tải quan hệ điện áp đầu cực máy phát với dòng kích từ dòng điện tải I = const, cos=const f = fđm Với trị Ikt số khác I cos có Hình I-8 đặc tính tải khác Hình I-8 trình bày đ-ờng đặc tính tải ứng với giá trị dòng tải I máy phát đồng  ...Xtato Roto máy đồng cực ẩn Rôto máy phát điện đồng cực từ cực lồi I.3 Nguyên lí làm việc máy phát điện đồng Cho dòng điện kích từ (dòng điện chiều) vào dây quấn kích từ tạo nên từ tr-ờng rôto... dòng điện kích từ Muốn tăng công suất phản kháng phát ra, phải tăng kích từ I.7 Đặc tính đặc tính điều chỉnh I.7.1 Đặc tính máy phát điện đồng bộ: Đặc tính máy phát điện quan hệ điện áp U cực máy. .. rôto Do kiểu máy điện máy điện đồng I.4 Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng Khi máy phát điện làm việc, từ tr-ờng cực từ rôto cắt dây quấn stato cảm ứng sđđ E0 chậm pha so với từ thông góc 900