Như đó nờu ở trờn khi cuộn dõy phần ứng cú dũng điện chạy qua lập tức xuất hiện “phản ứng phần ứng”, ngoài ra cũn cú từ thụng múc vũng cuộn dõy phần ứng. Từ thụng múc vũng này khụng gõy ảnh hưởng đến từ thụng của toàn hệ mà chỉ gõy ra hiện tượng tự cảm trờn cuộn dõy phần ứng và sinh ra sức điện động cú độ lớn phụ thuộc vào tần số của dũng điện chạy trong cuộn dõy phần ứng. Từ thụng này cú tờn là “từ thụng rũ”. Từ thụng rũ xuất hiện trong khoảng khụng khớ ngoài lừi thộp, ở rónh cuộn dõy phần ứng, ở đầu và cuối cỏc bối dõy. Trong khoảng thời gian dũng điện cú trị số lớn từ thụng rũ cũng tăng nhưng sức điện động sinh ra lại cú chiều ngược lại với dũng điện và chống lại sự tăng của từ thụng. Ngược lại, trong khoảng thời gian dũng điện cú trị số nhỏ từ thụng rũ cũng giảm nhưng sức điện
động sinh ra lại cú chiều ngược lại với dũng điện và tỏc dụng chống lại sự giảm của từ thụng. Hiệu ứng từ thụng rũ tỏc động đến sức điện động của phần ứng. Tỏc động này được đặc trưng bởi “điện khỏng rũ phần ứng” – Xl(Ω). Hỡnh 4.3 Thành phần dọc trục và ngang trục của dũng điện Hỡnh 4.4 Biểu đồ phõn tớch sức từ động phần ứng Thành phần dọc trục Thành phần ngang trục
Trờn hỡnh 4.5 : − φt là từ thụng rũ trong khoảng khụng. − φs là từ thụng rũ ở rónh cuộn dõy phần ứng. − φc là từ thụng rũ ở cỏc đầu và cuối cỏc bối dõy. 3. Điện khỏng đồng bộ: Trờn mỏy phỏt điện đồng bộ tồn tại hai thành phần điện khỏng: a. Điện khỏng ảo Xa đặc trưng cho phản ứng phần ứng. b. Điện khỏng rũ phần ứng Xl Xs = Xa + Xl Xs là tổng của hai điện khỏng Xa và Xl được gọi là “điện khỏng đồng bộ” Tổng của điện khỏng đồng bộ Xs và điện trở cuộn dõy phần ứng ra được gọi là tổng trởđồng bộ - Zs. Zs = ra + jXs Nhưng do ra <<< Xs nờn điện khỏng đồng bộ Xs coi như bằng tổng trở đồng bộ Zs. Trong thực tế việc xỏc định điện khỏng ảo Xa và điện khỏng rũ phần ứng Xl gặp khú khăn, nhưng ta lại cú thể dễ dàng đo được tổng trở đồng bộ Zs. IV.4. Điều chỉnh điện ỏp mỏy phỏt điện:
Trong vận hành điện ỏp của mỏy phỏt điện thường bị dao động theo dũng tải và hệ số cụng suất của tải. Để duy trỡ được điện ỏp đầu cực của mỏy phỏt khụng đổi phải dựng đến sự trợ giỳp của bộ tự động điều chỉnh điện ỏp (AVR). Mức điều chỉnh điện ỏp của mỏy phỏt điện cú bộ điều chỉnh điện ỏp thụng thường từ 15,18%
đến 18,25% đối với hệ số cụng suất 1,0 và từ 25,30% đến 30,40% đối với hệ số
cụng suất 0,8.
Mức điều chỉnh điện ỏp là mức thay đổi điện ỏp của mỏy phỏt khi phỏt ra cụng suất định mức, với hệ số cụng suất là định mức được giảm tới mức khụng tải, khụng thay đổi dũng điện kớch thớch hay tốc độ quay. Mức điều chỉnh điện ỏp được tớnh bằng tỉ số giữa hiệu số điện ỏp khi khụng tải Uo với điện ỏp định mức Un và
điện ỏp định mức Un. Mức điều chỉnh điện ỏp thường được tớnh theo phần trăm. Hỡnh 4.5 Từ thụng rũ phần ứng
Cú 3 phương phỏp tớnh toỏn điều chỉnh điện ỏp: 1. Phương phỏp dựng biểu thức trờn ỏp dụng với cỏc mỏy phỏt điện cú cụng suất nhỏ. 2. Phương phỏp dựng kết quả thử nghiệm ngắn mạch và khụng tải. 3. Phương phỏp sức điện động tớnh toỏn dựa trờn điện khỏng đồng bộ của mỏy phỏt. Thớ dụ:
Đối với mỏy phỏt điện cực ẩn. Dựa trờn sơ đồ vộc tơ hỡnh 2.7 xõy dựng được cụng thức sau: Eo2 = ( U.cosϕ + I.ra)2 + (U.sinϕ + I.Xs)2
Nếu gọi Un và In tương ứng với cỏc trị số định mức của dũng điện của biểu thức trờn thỡ trị số sức điện động khụng tải Eo được tớnh:
Trong đú cosφ là hệ số cụng suất. α = tg -1(Xs/ra). Điện khỏng đồng bộ cú thể xỏc
định theo đường cong bóo hũa khụng tải và đường cong ngắn mạch. Đối với phương phỏp sức điện động, trị số của điều chỉnh điện ỏp thường lớn hơn giỏ trị
thực tế.
IV.5. Trạng thỏi tự kớch thớch của mỏy phỏt điện:
Khi cú phụ tải là điện dung (tụ điện) sẽ xuất hiện trạng thỏi tự kớch thớch. Dũng điện mang tớnh điện dung Ic sẽ nhanh pha hơn điện ỏp nguồn. Dũng điện
điện dung được tớnh như sau:
Ic = 2πfCU [A]
Phản ứng phần ứng trờn cuộn dõy stato do dũng điện điện dung cú tỏc dụng tăng cường thờm dũng điện từ húa của dũng điện kớch thớch và làm tăng thờm sức điện Hỡnh 4.6 Sơđồ vộc tơ tớnh toỏn điều chỉnh điện ỏp Eo = √U2n + 2Un.In.Zs.cos(ϕ - α) + I2.Zs2 [V] Uo - Un Mức điều chỉnh điện ỏp = x 100% Un
động phần ứng mỏy phỏt. Sau đú dũng điện nạp (của tụ điện) tăng thờm, dũng điện kớch thớch lại tiếp tục tăng, sức điện động cảm ứng lại tiếp tục tăng. Cứ như thế
hiện tượng này lặp lại nhiều lần cho đến khi điện ỏp của mỏy phỏt điện đạt tới giỏ trị ổn định. Điểm ổn định phụ thuộc vào giỏ trị của điện dụng C. Nếu điện dụng C càng lớn thỡ điện ỏp của điểm ổn định càng lớn. Điều này nguy hiểm cho cỏch điện của mỏy phỏt điện. Nếu mức điện ỏp tăng vượt quỏ giới hạn thỡ cỏch điện của mỏy phỏt điện sẽ bị phỏ hỏng.
Trong thực tế khi đúng điện khụng tải cho đường dõy cú chiều dài lớn thỡ xuất hiện “điện dung tĩnh” cú trị số lớn đỏng kể so với điện khỏng của đường dõy. Do
đú khi đúng điện khụng tải thử nghiệm cho đường dõy cần phải xem xột đến ảnh hưởng của tỡnh trạng tự kớch thớch.
Để bảo đảm an toàn cho mỏy phỏt trong vận hành cần phải chỳ ý đến tỷ số ngắn mạch Ks. Cụng suất đưa vào đường dõy càng lớn thỡ tỷ số ngắn mạch Ks càng lớn. Cú thể dựng cụng thức sau để tớnh tỷ số ngắn mạch:
Trong đú:
− Q’ là cụng suất đưa vào đường dõy [kVA] tại điện ỏp yờu cầu U’
− Q là cụng suất định mức của mỏy phỏt [kVA]
− Un là điện ỏp định mức của mỏy phỏt điện.
− δ là hằng số bóo hũa mạch từở điện ỏp định mức của mỏy phỏt.
IV.6. Bộ tựđộng điều chỉnh điện ỏp mỏy phỏt AVR:
1. Nguyờn lý làm việc:
Bộ tự động điều chỉnh điện ỏp điện ỏp “AVR” cú vai trũ duy trỡ điện ỏp định mức trờn đầu cực mỏy phỏt điện. Nguyờn tắc điều chỉnh điện ỏp của mỏy phỏt là
điều chỉnh dũng điện kớch thớch một chiều trờn cuộn dõy kớch thớch của mỏy phỏt.
Q’ Un Ks = [ ] (1+δ) Q U’ Hỡnh 4.7 Cỏc đường đặc tớnh tải điện dung a. Đường cong đặc tớnh nạp.
b. Đường cong bóo hũa của mỏy phỏt
điện khớch thớch bằng dũng điện phần ứng sớm pha. − M là điểm tăng ổn định của mỏy phỏt. − “Điện ỏp cảm ứng do từ dư” là điện ỏp trờn cực mỏy phỏt khi chưa cú dũng điện kớch thớch và vận tốc mỏy phỏt đạt định mức.
Trờn hỡnh 4.8:
− G là cuộn dõy stato.
− KT là cuộn dõy kớch thớch của rụ to.
− AVR bộ tựđộng điều chỉnh điện ỏp
− TU của mỏy phỏt cung cấp nguồn tớn hiệu điện ỏp cho bộ AVR.
− Cỏc Thyristor( hỡnh 2.9) được đấu theo sơđồ Điốt chỉnh lưu 3 pha cú
điều khiển.
− Nguồn điện xoay chiều cú cụng suất lớn cung cấp cho bộ chỉnh lưu.
Thyristor thực chất là Điốt cụng suất cú điều khiển, nú cho phộp dũng điện lớn đi qua (tới 200A). Nếu trờn cực điều khiển cú tớn điện ỏp kớch thớch thỡ điốt sẽ mở
thụng, để cho dũng điện một chiều liờn tục đi qua trong suốt thời gian làm việc. Nếu tớn hiệu điện ỏp trờn cực kớch thớch dưới ngưỡng chỉnh định thỡ điốt sẽ khụng mở, khụng cho dũng điện đi qua (hỡnh 4.9). Hỡnh 4.8 Sơđồ nguyờn lý của mạch điện điều chỉnh điện ỏp bằng bộ AVR Hỡnh 4.9 Cấu tạo của thyristor
Điện ỏp của mỏy phỏt cho phộp dao động từ 80% đến 110%. Để điều chỉnh được
điện ỏp trờn AVR được trang bị bộ chỉnh định (90R), Tớn hiệu điều khiển được cài
đặt sẵn cú thể tự động điều chỉnh được dũng điện kớch thớch qua rụto (hỡnh 4.10). Chỉnh lưu bằng Thyristor được điều khiển bằng cỏch đúng mở cỏc xung vào cổng từ PHC (hỡnh 4.11).
Hỡnh 4.11 mụ tả mối quan hệ giữa xung điều khiển và dũng điện chạy qua Thyristor. Tớn hiệu xung được đưa vào PHC tạo ra tớn hiệu điều khiển mở
Thyristor, dũng điện qua thyristo liờn tục ngay cả khi khụng cú xung tỏc động. Tại thời điểm dũng điện xoay chiều đi qua điểm 0, dũng điện tắt, nhưng do điện khỏng của mạch kớch từ lớn nờn dũng điện xung này vẫn “trơn” để kớch từ một chiều cho mỏy phỏt.