CHIỀU KÍCH THÍCH SONG SONG, NỐI TIẾP VÀ HỖN HỢP
I. ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀUKÍCH THÍCH SONG SONG KÍCH THÍCH SONG SONG
Để thiết lập điện áp cần thực hiện một quá trình tự kích từ. Lúc đầu máy không có dòng điện kích từ, từ thông trong máy do từ dư của cực từ tạo ra bằng khoảng 2-3% từ thông định mức. Khi quay phần ứng trong dây quấn phần ứng sẽ có sức điện động cảm ứng do từ thông dư sinh ra. Sức điện động này khép mạch qua dây quấn kích từ (điện trở mạch kích từ ở vị trí nhỏ nhất) sinh ra dòng điện kích từ làm tăng từ trường cho máy. Quá trình tiếp tục cho đến khi đạt điện áp ổn định. Để máy có thể thành lập điện áp, cần thiết phải có từ dư và chiều từ trường dây quấn kích từ phải cùng chiều từ trường dư. Nếu không còn từ dư
It
Iư I0
ta phải mồi để tạo từ dư, nếu chiều 2 từ trường ngược nhau ta phải đổi cực tính dây quấn kích từ hay đổi chiều quay phần ứng.
Sau đây ta nghiên cứu quá trình tạo ra điện áp của máy phát điện kích thích song song:
Ta viết phương trình điện áp cho mạch vòng kín bao gồm dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng. Bỏ qua phản ứng phần ứng rất nhỏ sinh ra bởi dòng điện it khi chạy qua dây quấn phần ứng và giả thiết rằng hệ số tự cảm của dây quấn kích thích Lt = Cte, hơn nữa có thể bỏ qua Rư vì nó rất nhỏ so với rt, ta có: dt E
di L i
rt t + t =
. Với điều kiện ban đầu t=0, it =0
Sức điện động cảm ứng E sinh ra trong dây quấn phần ứng phụ thuộc vào dòng điện kích từ it và tốc độ quay n của máy. Để đơn giản, ta giả thiết rằng quá trình tự kích thích được tiến hành khi máy được quay với tốc độ định mức và không đổi: n=nđm=Cte. Với giả thiết n=Cte, ta có E =f (It) và đó chính là đặc tính không tải của máy phát điện (đường 1 trên hình)
Phương trình trên có thể viết lại như sau: dt di L i r E− tt = t
Nếu coi rt = Cte thì quan hệ rt it là đường thẳng hợp với trục ngang một góc α xác định bởi: t t t i i r tgα =
Hiệu số đường cong số 1 và đường thẳng 2 chính là dt di L i r E− t t = t
đặc trưng cho quá trình tự kích thích của máy phát điện. Nếu đường cong số 1 cao hơn đường thẳng số 2 tức là dt >0
di Lt
, nghĩa là dòng điện it tăng và máy phát điện được tự kích thích. Điện áp của máy phát điện tăng lên cho đến khi it=It (điểm M giao điểm của đường 1 và 2), quá trình tự kích thích kết thức khi
0
=
dt di Lt
và điện áp ở đầu cực máy phát điện bằng: rtIt=E=U0.
Ta cần chú ý rằng nếu rt tăng thì đường thẳng U=rtIt có độ dốc lớn hơn (đường 3), điện áp được thành lập sẽ nhỏ hơn. Trị số rt ứng với đường thẳng 4 trùng với phần đoạn thẳng của đặc tính không tải gọi là điện trở
tới hạn Rt(th). Khi đó điện áp vào đầu cực máy phát điện sẽ không ổn định. Nếu rt>Rt(th) ta có đường thẳng 5 và điện áp đầu cực máy phát điện bằng sức điện động Edư, máy không thể tự kích.
Từ những phân tích trên ta thấy muốn máy tự kích thích và tạo ta điện áp thì:
· Máy phải có từ dư.
· Chiều quay của máy phát phải theo chiều nhất định để dòng điện it có chiều sao cho từ thông do nó sinh ra cùng chiều với từ thông dư, nếu ngược chiều nó sẽ khử mất từ dư.
· Điện trở mạch kích thích phải không được quá lớn vì nếu rt quá lớn thì it xác lập sẽ rất nhỏ, điện áp xác lập bằng điện áp dư của máy Edư.
1. Đặc tính không tải U0=E=f(It) khi I=0; n=const.
Khi không tải trong máy phát điện một chiều kích thích song song vẫn có dòng điện Iư=It, dòng điện này không vượt quá 1-3%Iđm nên không gây ra ảnh hưởng đáng kể đến điện áp. Vì vậy đặc tính không tải của máy điện loại này về cơ bản giống như máy phát điện một chiều kích thích độc lập. Tuy nhiên vì máy phát điện một chiều kích thích song song chỉ tự kích được theo một chiều nhất định nên đặc tính tải của nó chỉ thành lập được theo một chiều.
Đặc tính ngoài của máy phát điện một chiều kích thích song song như hình (đường 2). Để tiện so sánh ta cũng vẽ chung đặc tính ngoài của máy phát điện một chiều kích thích độc lập (đường 1). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi dòng điện tải I tăng, điện áp của máy phát điện kích thích song song giảm nhiều hơn máy phát điện một chiều kích thích độc lập vì ngoài ảnh hưởng của phản ứng phần ứng và điện áp rơi trên dây quấn phần ứng, trong máy phát điện một chiều kích thích song song sức điện động E còn giảm theo dòng điện kích từ It. Vì vậy độ thay đổi điện áp của máy phát điện một chiều kích thích song song lớn hơn máy phát điện một chiều kích thích độc lập. Thường đối với máy phát điện kích thích song song ∆U=10-12%Uđm
Điểm đặc biệt của máy phát điện một chiều kích thích song song là dòng điện tải chỉ tăng đến một mức nhất định I=Ith, sau đó nếu tiếp tục giảm điện trở Rpt ở mạch ngoài thì dòng điện I không tăng mà giản nhanh đến trị số I0 xác định bởi từ dư của máy. (ứng với điểm P trên hình).
Sở dĩ như vậy là do máy làm việc trong tình trạng không bão hòa ứng với đoạn thẳng của đường cong từ hóa, dòng điện It giảm làm cho E,U giảm rất nhanh. Điện áp U giảm nhanh hơn Rpt làm cho dòng điện tải giảm đế giá trị I0. Như vậy sự cố ngắn mạch ở đầu cực máy phát điện kích thích song song không gây nguy hiểm như trường hợp máy phát điện kích thích độc lập.
1. Đặc tính tải U=f(It) khi Iư=const; n=const.
Cũng giống như máy phát điện một chiều kích thích độc lập, đặc tính tải của máy phát điện một chiều kích thích song song nằm phía dưới về bên phải của đường đặc tính không tải. Phần đường thẳng của đặc tính tải ứng với miền làm việc không ổn định của máy và không thể xây dựng được ở những giá trị điện áp thấp.
4. Đặc tính điều chỉnh It=f(Iư) khi U=const; n=const.
Đặc tính điều chỉnh của máy phát điện kích thích song song giống như ở máy phát điện một chiều kích thích độc lập.
Tuy nhiên đối với máy phát điện một chiều kích thích song song, khi tải tăng thì điện áp bị sụt nhiều hơn nên ta cần phải tăng It nhiều hơn, do đó đặc tính điều chỉnh sẽ dốc hơn.
5. Đặc tính ngắn mạch In=f(It) khi U=0; n=const.
Đối với máy phát điện một chiều kích thích song song khi U=0 thì It=0 nên ta không xây dựng được đường đặc tính ngắn mạch.