Khi chuyển sang làm việc nhƣ động cơ điện đồng bộ, máy phát ra công suất âm đƣa vào mạng điện hay nói khác đi động cơ tiêu thụ công suất điện lấy từ mạng để biến thành cơ năng. Động cơ điện có cấu tạo cực lồi nên phƣơng trình cân bằng điện áp có dạng:
U = Eδ + I(rư + jxσư) = Eo + Eưd + Eưq + I(rư + jxσư)
= Eo + jIdxd + jIqxq + Irư (1-33)
Hình 1. 20 Đồ thị véctơ của ĐCĐB
a- Thiếu kích thích, b- Quá kích thích
Đồ thị véctơ ứng với phƣơng trình (1-33) đƣợc trình bày trên hình 1.20. Ta thấy công suất do động cơ tiêu thụ từ mạng điện P = m.U.I.cos𝜑 < 0
1.3.2 Cân bằng năng lượng trong máy điện đồng bộ
Giả sử máy điện đồng bộ có cấu tạo thông thƣờng, nghĩa là cực từ đặt lên roto và máy kích thích (cung cấp điện một chiều cho cực từ) đặt trên cùng trục.
Trong máy điện đồng bộ có các loại tổn hao và hiệu suất:
+ Tổn hao đồng (pcu): Trên điện trở dây quấn phần ứng pcu = I2.rƣ;
+ Tổn hao thép (pFe): do dòng điện xoáy và từ trễ; + Tổn hao kích từ (pt): trên rt và tiếp xúc chổi than;
+ Tổn hao phụ (pf): do từ trƣờng tản và sự đập mạch của từ trƣờng bậc cao; + Tổn hao cơ (pcơ): ma sát ổ bị, ổ đỡ, làm mát…
Hiệu suất của máy 2 2 P P p thƣờng ~ 98%.
- Với trƣờng hợp máy phát điện đồng bộ, thì công suất điện từ 𝑃đ𝑡 chuyển từ rôto sang stato bằng công suất cơ 𝑃1 đƣa vào trừ các tổn hao cơ 𝑝𝑐ơ, tổn hao kích từ 𝑝𝑡 và tổn hao phụ 𝑝𝑓 do các từ trƣờng bậc cao trong sắt stato và rôto:
Pđt = P1 - ( pcơ + pt + pf) (1-34)
Công suất điện 𝑃2 ở đầu ra là:
P2 = Pđt - pCu - pFe (1-35)
- Với động cơ điện thì quá trình biến đổi năng lƣợng biến đổi ngƣợc lại:
Pđt = P1 - pCu - pFe và P2 = Pđt - ( pcơ + pt + pf) (1-36)
Hình 1. 21 Giản đồ năng lƣợng công suất tác dụng
a-Máy phát, b- Động cơ
1.3.3 Các đặc tính góc của máy điện đồng bộ
Giả sử tốc độ quay n của máy điện đồng bộ và điện áp U của lƣới điện là không đổi, ta xét các đặc tính góc công suất tác dụng và công suất phản kháng của máy điện đồng bộ.