Trong quỏ trỡnh vận hành mỏy phỏt điện cú thể xảy ra mất kớch từ do hư hỏng trong mạch kớch thớch, hư hỏng trong hệ thống tự động điều chỉnh điện ỏp… Khi mỏy phỏt điện bị mất kớch từ thường dẫn đến mất đồng bộ gõy phỏt núng cục bộ ở stato và roto. Nếu hở mạch kớch thớch cú thể gõy quỏ điện ỏp trờn cuộn dõy roto gõy nguy hiểm cho cỏch điện cuộn dõy .
Ở chế độ vận hành bỡnh thường, mỏy phỏt điện đồng bộ làm việc với sức điện động E cao hơn điện ỏp đầu cực mỏy phỏt UF (chế độ quỏ kớch thớch, đưa cụng suất phản khỏng Q vào hệ thống, Q > 0). Khi mỏy phỏt làm việc ở chế độ thiếu kớch thớch hoặc mất kớch thớch, sức điện động E thấp hơn điện ỏp UF, mỏy phỏt nhận cụng suất phản khỏng từ hệ thống (Q < 0). Như vậy khi mất kớch từ, tổng trở đo được đầu cực mỏy phỏt sẽ thay đổi từ Zpt (tổng trở phụ tải nhỡn từ phớa mỏy phỏt) nằm ở gúc phần tư thứ nhất trờn mặt phẳng tổng trở phức sang ZF (tổng trở của mỏy phỏt nhỡn từ đầu cực của nú trong chế độ Q < 0) nằm ở gúc phần tư thứ tư trờn mặt phẳng tổng trở phức .
Hỡnh 3.5.
Khi xảy ra mất kớch từ, điện khỏng của mỏy phỏt sẽ thay đổi từ trị số Xd (điện khỏng đồng bộ) đến trị số X’d (điện khỏng quỏ độ) và cú tớnh chất dung khỏng. Vỡ vậy để phỏt hiện mất kớch từ ở mỏy phỏt điện, chỳng ta cú thể sử dụng một rơle điện khỏng cực tiểu cú X’d < Xkđ < Xd với đặc tớnh vũng trũn cú tõm nằm trờn trục -jX của mặt phẳng tổng trở phưc. Tớn hiệu đầu vào của rơle là điện ỏp dõy Ubc lấy ở đầu cực mỏy phỏt và dũng điện pha Ib, Ic lấy ở cỏc pha tương ứng. Điện ỏp sơ cấp UBC được đưa qua biến ỏp trung gian BUG sao cho điện thứ cấp cú thể lấy ra cỏc đại lượng a.UBC và b.UBC (với b > a) tương ứng với cỏc điểm A và B trờn đặc tớnh điện khỏng khởi động .
Khi mất kớch từ, dũng điện chạy vào mỏy phỏt mang tớnh chất dung và vượt trước điện ỏp pha tương ứng một gúc 900
. Hiệu dũng điện cỏc pha B và C thụng qua biến dũng cảm khỏng BIG tạo nờn điện ỏp phớa thứ cấp UD vượt trước dũng điện IBC một gúc 900. Như vậy gúc lệch pha giữa hai vộctơ điện ỏp UD và UBC là 1800 .
Điện ỏp đưa vào cỏc bộ biến đổi dạng súng (hỡnh sin sang hỡnh chữ nhật) S1 và S2 tương ứng bằng: U1=a.UBC−UD (3.6)
U2=b.UBC−UD (3.7)
Gúc lệch pha α giữa U1 và U2 sẽ được kiểm tra. Ở chế độ bỡnh thường α = 00, rơle khụng làm việc. Khi bị mất kớch từ α = 1800, rơle sẽ tỏc động. Gúc khởi động được chọn khoảng 900. Cỏc hệ số a, b được chọn (bằng cỏch thay đổi đầu phõn ỏp của BUG) sao cho cỏc điểm A và B trờn hỡnh 1.34b thoả món điều kiện:
b.UBC>UD>a.UBC (3.8)