Mỗi nhà mỏy phỏt điện thường gồm một số tổ mỏy phỏt điện làm việc song song vỡ khụng thể chế tạo một mỏy phỏt cú cụng suất quỏ lớn và nếu chỉ dựng một mỏy phỏt thỡ rất lóng phớ khi tải nhỏ.
Mặt khỏc, trong hệ thống điện thường gồm rất nhiều cỏc nhà mỏy phỏt điện để giảm bớt chi phớ lắp đặt, sửa chữa, đảm bảo cấp điện liờn tục và sử dụng hợp lý cỏc nguồn năng lượng quốc giạ Đồng thời, chất lượng cấp điện (về điện ỏp và tần số) cũng cú thể được giữ rất ổn định trờn lưới điện khi tải thay đổị
Việc ghộp một mỏy phỏt điện đồng bộ làm việc song song với hệ thống điện hoặc với một mỏy phỏt điện đồng bộ khỏc gọi là hũa đồng bộ. Để hũa đồng bộ an toàn cho thiết bị và khụng gõy rối loạn hệ thống điện thỡ trị số tức thời của điện ỏp mỏy phỏt điện và của lưới điện phải luụn bằng nhau, tức là phải đảm bảo cỏc điều kiện sau:
- Trị số điện ỏp của mỏy phỏt phải bằng điện ỏp lưới UF = UL. - Tần số của mỏy phỏt phải bằng tần số lưới fF = fL.
- Thứ tự pha của mỏy phỏt và của lưới giống nhaụ
- Điện ỏp của mỏy phỏt và của lưới trựng pha nhaụ
Nếu khụng đảm bảo một trong cỏc điều kiện trờn sẽ làm xuất hiện dũng điện cú trị số lớn chạy quẩn trong mỏy làm hỏng mỏy và gõy loạn hệ thống điện.
Điện ỏp của mỏy phỏt được điều chỉnh bằng cỏch thay đổi dũng điện kớch từ của mỏỵ Tần số của mỏy phỏt được điều chỉnh bằng cỏch thay đổi mụmen hoặc tốc độ quay của động cơ sơ cấp. Sự trựng pha được kiểm tra bằng đốn, vụnmột cú chỉ số khụng hoặc dựng dụng cụ đo đồng bộ. Thứ tự pha thỡ được kiểm tra một lần khi lắp mỏy và hũa lần đầụ
Khi hũa đồng bộ mà đảm bảo cả bốn điều kiện trờn thỡ gọi là hũa đồng bộ chớnh xỏc. Nếu cụng suất của mỏy phỏt khụng lớn thỡ cú thể hũa đồng bộ bằng phương phỏp tự đồng bộ (khụng cần kiểm tra tần số, trị số và gúc pha của điện ỏp). Lỳc đầu, đõy quấn kớch từ khụng đúng vào nguồn kớch từ mà được nối kớn mạch qua một điện trở phúng điện. Rụtođược quay đến tốc độ gần tốc độ đồng bộ rồi cứ thế đúng mỏy phỏt vào lưới điện và cuối cựng mới đúng nguồn điện kớch từ vào dõy quấn kớch từ.
166
CÂU HỎI VÀ BÀITẬPCHƯƠNG 6
Cõu hỏi
1. Cấu tạo và nguyờn lý làm việc của mỏy phỏt điện đồng bộ
2. Phõn tớch phản ứng phần ứng với cỏc tải khỏc nhau của mỏy phỏt đồng bộ
3. Viết cỏc phương trỡnh cõn bằng và vẽ đồ thị vộctơ của mỏy phỏt và động cơ đồng bộ 4. Cụng suất điện từ trong mỏy phỏt điện đồng bộ
5. Nguyờn lý làm việc, cỏch mở mỏy và điều chỉnh coscủa động cơ đồng bộ
Bài tập giải sẵn
Bài tập 6.1
Mỏy điện đồng bộ ba pha cực ẩn, dõy quấn stato đấu Y, cú điện ỏp khụng tải
Ud0 = 398,4V. Khi dũng điện tải I = 6A, cos = 0,8 (điện cảm) thỡ điện ỏp tải Ud =
380V. Thụng số dõy quấn stato R = 0, điện khỏng tản Xt = 0,2. Tớnh s.đ.đ pha của mỏy phỏt khi khụng tảị Tớnh điện khỏng đồng bộ và điện khỏng phần ứng.
Bài giải:
Vỡ dõy quấn stato đấu Y nờn s.đ.đ pha khi khụng tải E0bằng: E0=Ud0 √3= 398,4 √3 =230V Đặt: U̇ = U∠00 =380 √3 ∠0 0 = 220∠00(𝑉)
Tải điện cảm cú cos= 0,8 nờn dũng điện chậm sau điện ỏp gúc = -36,870
İ = I∠−𝜑0 = 6∠−36,870(𝐴) = 4,8 − 𝑗3,6(𝐴)
Theo phương trỡnh cõn bằng điện ỏp mỏy phỏt đồng bộ cực ẩn với Rư = 0 ta cú: 𝑈̇ = 𝐸̇0− 𝑗𝐼̇𝑋đ𝑏 ⇒ 𝐸̇0 = 𝑈̇ + 𝑗𝐼̇𝑋đ𝑏 = 220 + 𝑗(4,8 − 𝑗3,6). 𝑋đ𝑏 ⇒ 𝐸̇0 = (220 + 3,6. 𝑋đ𝑏) + 𝑗4,8. 𝑋đ𝑏 ⇒ 𝐸02 = 2302 = (220 + 3,6. 𝑋đ𝑏)2+ (4,8. 𝑋đ𝑏)2 ⇒ 𝑋đ𝑏 = 2,68(Ω) Điện khỏng phần ứng Xư = Xđb– Xt = 2,68 – 0,2 = 2,48() Chỳ ý:
Ta cũng cú thể giải bằng phương phỏp vộctơ khi mỏy phỏt đồng bộ cực ẩn làm việc với tải điện cảm.
167 Từ đồ thị vộctơ ta cú: AB = AH – BH = √𝑂𝐴2− 𝑂𝐻2− 𝑂𝐵. 𝑠𝑖𝑛𝜑 ⇒ 𝐼𝑋𝑑𝑏 = √𝐸02− (𝑈𝑐𝑜𝑠𝜑)2− 𝑈𝑠𝑖𝑛𝜑 ⇒ 𝑋đ𝑏 = 2,68(Ω) Bài tập 6.2
Một mỏy phỏt điện đồng bộ ba pha cực ẩn cú Sđm = 1500kVA, Uđm = 6600V; cosđm = 0,8 (chậm sau); dõy quấn stato đấu Y, điện trở dõy quấn stato R = 0,45;
điện khỏng đồng bộ Xđb = 6.
ạ Khi tải định mức hóy tớnh dũng điện tải, cụng suất tỏc dụng và phản khỏng của tảị
b. Nếu cắt tải nhưng vẫn giữ nguyờn dũng điện kớch từ như trờn thỡ điện ỏp đầu cực của mỏy phỏt bằng bao nhiờủ
Bài giải
ạ Dũng điện định mức của tải: Iđm = Sđm
√3Uđm = 1500.103
√3.6000 = 131,2A Cụng suất tỏc dụng của tải:
Pđm = √3UđmIđmcosφđm = Sdmcosφđm = 1200kW Cụng suất phản khỏng của tải:
Qđm = Sđmsinφđm= 900kVAr
b. Khi cắt tải mà vẫn giữ nguyờn kớch từ thỡ điện ỏp pha đầu cực của mỏy chớnh là s.đ.đ khụng tải E0.
Theo phương trỡnh cõn bằng điện ỏp của mỏy phỏt đồng bộ cực ẩn cú tớnh đến điện trở dõy quấn stato ta cú:
Ė0 = U̇𝑓 + İR + jİXđb Đặt: 𝑈̇𝑓 = 𝑈𝑓∠00 =6600 √3 ∠00 = 3810∠00 𝑉 İ = I∠−𝜑0 = 131,2∠−36,870(𝐴) = 104,96 − 𝑗78,72 (𝐴) 𝐸̇0 = 3810 + (104,96 − 𝑗78,72). 0,45 + 𝑗(104,96 − 𝑗78,72). 6 = 4329,55 + 𝑗594,34 (𝑉) = 4370∠7,80 (𝑉) Điện ỏp dõy đầu cực mỏy phỏt là:
168 Cỏch khỏc: Dựng đồ thỡ vộctơ 𝐸0 = 𝑂𝐴 = √𝑂𝐻2+ 𝐻𝐴2 = √(𝑂𝐶 + 𝐶𝐻)2+ (𝐻𝐵 + 𝐵𝐴)2 = √(𝑈𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝐼𝑅)2+ (𝑈𝑠𝑖𝑛𝜑 + 𝐼𝑋đ𝑏)2 = 4370 𝑉 BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài tập 6.3
Một mỏy phỏt điện đồng bộ 3 pha cực ẩn dõy quấn stato đấu Y, dũng điện tải I
= 250A; cos = 0,85; Ud = 6,3kV; Ed= 6,65kV. Bỏ qua điện trở dõy statọ Hóy tớnh: a) Điện khỏng đồng bộ Xđb.
b) Gúc lệch pha giữa s.đ.đ và điện ỏp pha của mỏỵ
Đỏp số: a) Xđb = 1,36; b) = 4,50
Bài tập 6.4
Cho một mỏy phỏt điện đồng bộ cực lồi Pđm = 8750kW; Uđm = 11kV; dõy quấn stato đấu Y; điện khỏng đồng bộ dọc trục và ngang trục của một pha Xd = 17; Xq = 9; R = 0; làm việc ở tải định mức với cosđm = 0,8. Hóy tớnh s.đ.đ E0và gúc tải .
Đỏp số: E0 = 12,51kV; = 20,50
Bài tập 6.5
Hai mỏy phỏt điện đồng bộ làm việc song song cựng cung cấp cho hai tải: Tải 1 cú St1 = 5000kVA, cost1= 0,8; tải 2 cú St2 = 3000kVA, cost2 = 1.
Mỏy phỏt thứ nhất phỏt ra cụng suất S1 = (4000 + j2500)kVẠ Tớnh cụng suất của mỏy phỏt thứ hai và hệ số cụng suất phỏt của mỗi mỏỵ
Đỏp số: S2 = (3000 + j500) kVA; cos1 = 0,848; cos2 = 0,986
Bài tập 6.6
Một động cơ điện đồng bộ 3 pha cực ẩn dõy quấn đấu Y, điện ỏp đặt vào động cơ là U = 11kV, dũng điện chạy trong dõy quấn phần ứng là I = 60A, điện trở một pha của dõy quấn phần ứng là R = 1, điện khỏng đồng bộ Xđb = 10.
Xỏc định cụng suất tỏc dụng mà lưới cung cấp cho động cơ và s.đ.đ pha khi
cos= 0,8 (chậm sau).
169
Bài tập 6.7*
Một nhà mỏy tiờu thụ cụng suất điện P1 = 700kW với cos = 0,7. Khi mở rộng sản xuất nhà mỏy cú thờm một tải cơ với cụng suất cơ Pt= 100kW. Để kộo được tải cơ này và kết hợp nõng cao hệ số cụng suất của nhà mỏy người ta sử dụng một động cơ đồng bộ cú hiệu suất = 0,88. Xỏc định cụng suất biểu kiến của động cơ đồng bộ trờn để nõng cao hệ số cụng suất của nhà mỏy đạt 0,8.
170
CHƯƠNG 7 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU