II.1. Điện áp phách và dịng cân bằng:
II.1.1. Điện áp phách:
Giả thiết điện áp ở đầu cực của máy phát và ở thanh gĩp của hệ thống là: uF = U sin ωFt và uHT = U sin ωHTt uF = U sin ωFt và uHT = U sin ωHTt
Điện áp phách US = ∆U là hiệu hình học của điện áp máy phát cần hịa và điện áp hệ thống, điện áp phách xuất hiện khi tốc độ gĩc quay của các vectơ điện áp này khác hệ thống, điện áp phách xuất hiện khi tốc độ gĩc quay của các vectơ điện áp này khác nhau (hình 10.1a).
uS =uF−uHT = U F − HT t F+ HT t= U St tb t2 2
2 2 2 2
sinω ω .cosω ω sinω .cosω .trong đĩ : trong đĩ :
ωS = ωF - ωHT : tốc độ gĩc trượt << ωđb
ωtb = (ωF + ωHT)/ 2 : tốc độ gĩc trung bình ≈ωđb
Đặt δ = ωS.t : gĩc lệch pha giữa các véctơ điện áp. Khi cosωtb.t = 1 thì: Khi cosωtb.t = 1 thì: uS = US = 2 2 2 Usin HT t 2 t δ ω ω ω = 2Usin F− = 2Usin S ⋅ (10.1) Đường cong US = 2Usin(δ/2) là đường bao các giá trị biên độ của điện áp phách, biến thiên theo tần số phách fS :
f f T S S F HT F HT S = = − f = − = ω ω ω 2 2 1 Π Π
trong đĩ: TS là chu kỳ trượt, tức là thời gian của một chu kỳ thay đổi biên độ điện áp phách. phách.
Hình 10.1: Điện áp phách
a) đồ thị vectơ b) sự thay đổi trị số tức thời của điện áp phách c) sự thay đổi biên độ của điện áp phách c) sự thay đổi biên độ của điện áp phách
Theo dõi sự biến thiên của điện áp phách (hình 10.1), ta nhận thấy:
* TS càng lớn thì tốc độ tương đối giữa hai máy phát càng nhỏ. Trên hình 10.1c là 2 chu kỳ thay đổi biên độ điện áp phách ứng với 2 giá trị tốc độ gĩc trượt ωS1 và ωS2 , trong chu kỳ thay đổi biên độ điện áp phách ứng với 2 giá trị tốc độ gĩc trượt ωS1 và ωS2 , trong đĩ ωS1 > ωS2 .
* Lúc US = 0 là thời điểm hai vectơ điện áp uF và uHT chập nhau rất thuận lợi để đĩng máy. đĩng máy.
II.1.2. Dịng cân bằng:
Dịng cân bằng là dịng chạy vịng qua các máy phát làm việc song song với nhau khi vectơ áp của chúng khơng bằng nhau. khi vectơ áp của chúng khơng bằng nhau.
Nếu hịa đồng bộ hai máy phát và khi sức điện động của chúng bằng nhau (E1 = E2= E” = E”
o) thì theo sơ đồ thay thế hình 10.2, dịng cân bằng sẽ được xác định bởi biểu thức:
i E x x x cb d d d " " " " . , . sin = + + 2 1 8 2 2 1 2 12 δ
Hình 10.2: Sơ đồ mạng và sơ đồ thay thế tính tốn
dịng cân bằng khi hịa đồng bộ
Khi δ = 180o thì: i Ex x x x x x cb o d d " " " " . , . = + + 2 1 8 2 1 2 12
Nếu hịa máy phát vào hệ thống cĩ cơng suất vơ cùng lớn (tức x”d1 + x12≈ 0) thì:
i E x i cb o d N " " " ( ) , . . =1 8 2 2 =2 3 (10.2) trong các biểu thức trên:
1,8 : hệ số kể đến thành phần khơng chu kỳ trong dịng siêu quá độ. x”d1, x”d2 : điện kháng siêu quá độ của các máy phát. x”d1, x”d2 : điện kháng siêu quá độ của các máy phát.
x12 : điện kháng đường dây liên lạc giữa hai máy phát. iN(3) : dịng ngắn mạch 3 pha tại đầu cực máy phát. iN(3) : dịng ngắn mạch 3 pha tại đầu cực máy phát.
II.2. Thiết bị tự động hịa đồng bộ chính xác:
II.2.1. Nguyên tắc chung:
Các thiết bị hịa đồng bộ tự động bao gồm các bộ phận thực hiện việc tự động điều chỉnh tần số và điện áp của máy phát đĩng vào so với tần số và điện áp của hệ thống và chỉnh tần số và điện áp của máy phát đĩng vào so với tần số và điện áp của hệ thống và bộ phận kiểm tra việc thực hiện tất cả các điều kiện hịa đồng bộ.
Để đĩng máy phát đúng vào thời điểm thuận lợi (điểm 1 trên hình 10.1c) cần phải đưa xung đến máy cắt trước thời điểm này, bởi vì máy cắt cĩ thời gian đĩng riêng. Thời đưa xung đến máy cắt trước thời điểm này, bởi vì máy cắt cĩ thời gian đĩng riêng. Thời gian đĩng trước tđt phải bằng thời gian đĩng của máy cắt tĐMC. Thời điểm đưa xung đến máy cắt tương ứng với điểm 2 trên hình 10.1c, lúc này điện áp phách khác 0, trị số của nĩ được xác định bằng vị trí của điểm 2’. Gĩc giữa các vectơ điện áp máy phát và hệ thống tương ứng với tđt gọi là gĩc đĩng trước δ đt.
δđt = ωs. tđt (10.3) Tùy thuộc vào việc thực hiện bộ phận đĩng trước, người ta chia ra 2 loại thiết bị hịa Tùy thuộc vào việc thực hiện bộ phận đĩng trước, người ta chia ra 2 loại thiết bị hịa đồng bộ :
* Thiết bị hịa đồng bộ cĩ gĩc đĩng trước khơng đổi (δđt = const.), đưa xung đi đĩng khi gĩc δ đạt được một giá trị xác định khơng đổi. khi gĩc δ đạt được một giá trị xác định khơng đổi.
* Thiết bị hịa đồng bộ cĩ thời gian đĩng trước khơng đổi (tđt = const.), đưa xung đi đĩng với thời gian đĩng trước khơng đổi, bằng thời gian đĩng tĐMC của máy cắt. đĩng với thời gian đĩng trước khơng đổi, bằng thời gian đĩng tĐMC của máy cắt.
Thiết bị hịa đồng bộ chính xác cĩ thời gian đĩng trước khơng đổi được áp dụng rộng rãi hơn. rộng rãi hơn.
II.2.2. Thiết bị hịa đồng bộ cĩ thời gian đĩng trước khơng đổi:
Ta xét một loại thiết bị hịa đồng bộ theo phương pháp hịa chính xác cĩ thời gian đĩng trước tđt = const., thiết bị gồm cĩ 6 bộ phận chính (hình 10.3). đĩng trước tđt = const., thiết bị gồm cĩ 6 bộ phận chính (hình 10.3).
- Bộ phận nguồn: đảm bảo cung cấp cho các phần tử trong thiết bị hịa, đồng thời tạo nên điện áp phách US.