Để có đánh giá tổng quan tác giả sẽ chạy mô phỏng hệ thống với các thông số của máy phát đồng bộ 3 pha và động cơ không đồng bộ 3 pha trong 2 trường hợp là công suất của động cơ phù hợp với công suất máy phát và công suất của động cơ lớn so với công suất máy phát.
a. Khi công suất động cơ phù hợp với công suất máy phát
Với mô hình được xây dựng như trên, để tiến hành thử nghiệm trường hợp công suất động cơ phù hợp với công suất máy phát ta chọn các thống số máy phát và động cơ như sau:
-Máy phát S=500KW; U=400v, f=50hz với các thông số sau [5]: Xd=1 X’d=0.325 X’’d=0.21 Xq=0.6 X’’q=0.325 X2=0.21 X0=0.093 Ra=0.02 rf=0.21 Td0=1,16s T’’d0=0.014s Ta=0.0324
-Động cơ Se-280 Ml1 với các thông số như sau [5]: Pdm=90KW n=1475v/p Idm=158A Me=573Nm cosφdm=0.95 H=1.15 Ir/Idm=6.5 R1=0.018 R2=0.017 X1=X2=4 Xsr=2.125 Tm=0.582
- Giả thiết mômen cản của động cơ là cố định, Mc = 10 N.m
Ta tiến hành chạy mô phỏng 2 trường hợp để thể hiện rõ vai trò chức năng năng của mạch điều khiển dòng kích từ trong máy phát là trường hợp không có điều khiển dòng kích từ và trường hợp có điều khiển dòng kích từ.
43
Các đặc tính điện áp, mômen điện từ của máy phát đồng bộ 3 pha và tốc của động cơ không đồng bộ 3 pha được thể hiện ở hình 3.4, hình 3.5 và hình 3.6 Hình 3.7 thể hiện các dạng đặc tính trên cùng mộ hệ toạ độ. Để thể hiện rõ các quá trình hoạt động của hệ thống tác giả chạy mô phỏng hệ thống với các giai đoạn và quá trình như sau:
-Thời điểm ban đầu t=0, cho động cơ điêzel chạy nhưng chưa cấp dòng kích từ cho máy phát.
-Thời điểm t=40ms , ta cấp dòng kích từ cho máy phát.
-Thời điểm t=150ms khi điện áp của máy phát ổn đinh ta đóng tải cho máy phát là động cơ không đồng bộ 3 pha.
Kết quả cho thấy tại thời điểm ban đầu (t=0 ms) ta cho máy phát chạy nhưng chưa cấp dòng điện kích từ thì điện áp đầu ra của máy phát chưa có (Uf=0). Tại thời điểm t=40ms, ta cấp dòng điện kích từ cho máy phát thì điện áp đầu ra máy phát tăng dần và đạt tới giá trị định mức. Khi điện áp của máy phát ổn định tại thời điểm t=150ms, ta đóng phụ tải cho máy phát đồng bộ là động cơ điện không đồng bộ 3 pha thì ngay lập tức điện áp của máy phát bị sụt suống, sau một thời gian điện áp của máy phát đồng bộ mới phục hồi tăng điện áp trở lại nhưng không đạt được giá trị điện áp ban đầu khi chưa chạy tải, và độ sụt áp ΔU khoảng 15V.
44
Hình 3.5 Đặc tính điện áp của máy phát
khi không có điều chỉnh dòng kích từ.
Hình 3.6 Đặc tính mô men điện từ của máy phát khi không có điều khiển kích từ.
U(v)
t(ms)
M(N.m)
45
Hình 3.6 Đặc tính tốc độ của động cơ khi máy phát
chưa điều khiển kích từ
Hình 3.7 Các đặc tính khi chưa có điều khiển dòng kích từ
-Kết quả mô phỏng khi có điều khiển phản hồi dòng kích từ máy phát: Để thể hiện rõ toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống trong trường hợp này ta cũng chạy hệ thống với các mốc thời gian như sau: tại thời điểm ban đầu t=0 ta cho máy phát chạy nhưng không cấp dòng kích từ cho máy phát. Tại thời điểm t=40ms, cấp dòng điện kích từ cho máy phát đồng thời có điều khiển dòng kích
W(vòng/phút)
t(ms)
U,M, w
46
từ theo luật điều khiển PID. Tại thời điểm t=150ms, khi điện áp của máy phát đã ổn định thì ta đóngtải cho máy phát là động cơ không đồng bộ 3 pha.
Các kết quả mô phỏng khi có điều khiển dòng kích từ máy phát được thể hiện như ở hình 3.8, hình 3.9, hình 3.10, hình 3.11 và hình 3.12. Từ kết quả thể hiện ta thấy khi có điều khiển dòng kích từ thì điện áp của máy phát đồng bộ 3 pha sẽ ổn định hơn rất nhiều khi khởi động tải là động cơ không đồng bộ 3 pha tức là độ sụt áp của máy phát khi động cơ khởi động là rất ít và giá trị điện áp của máy phát sẽ phục hồi gần với giá trị ban đầu khi chưa chạy động cơ (ΔU khoảng 2V), từ đó kéo theo là tốc độ của động cơ chạy đúng với điện áp định mức của nó nên động cơ sẽ có kết quả tốt hơn.
Hình 3.8 Đặc tính điện áp của máy phát khi có điều khiển dòng kích từ
U(V)
47
Hình 3.9 Đặc tính mô men của máy phát khi có điều khiển dòng kích từ
Hình 3.10 Đặc tính vận tốc của động cơ khi có điều khiển dòng kích từ
M(N.m)
t(ms)
w (vòng/phút)
48
Hình 3.11 Đặc tính dòng điều khiển kích từ
Hình 3.12 Các đặc tính của hệ thống khi có điều chỉnh dòng kích từ.
Dòng kích từ được điều khiển theo luật PID, ta thấy khi khởi động (t=40 ms) dòng kích từ máy phát tăng rất nhanh và có giá trị lớn để điều khiển điện áp của máy phát nhanh chóng đạt giá trị định mức, khi điện áp của máy phát ổn định, dòng kích từ giảm xuống và cũng ổn định, khi đóng phụ tải (t=150ms) cho máy phát là động cơ điện không đồng bộ 3 pha thì dòng kích của máy phát từ cũng tăng theo để đảm bảo điện áp của máy phát không bị sụt giảm.
Ikt (A)
t(ms)
U,M,Ikt, w
49