Bài giảng môn Kỹ thuật điện - Chương 8: Máy điện đồng bộ
* Máy bù đồng bộ
- Khi ĐC đồng bộ quay không tải, nó cũng cũng tiệu thụ một phần công suất P. Công suất này rất nhỏ nên ta thấy dòng phần ứng sớm pha so với U góc 90 độ. Có nghĩa là giống như tụ điện. Nên gói là máy bù.
- Máy bù sẽ có khả năng làm: điện áp không bị sụt áp nhiều
* Mở máy
- Động cơ đồng bộ không tự mở máy được. Để làm việc được Roto phải được quay với tốc độ gần đồng bộ.
- Ta có thể dùng đồng cơ một chiều để kéo
- Hay ta có thể dùng cuộn đệm.
42 trang |
Chia sẻ: Tiểu Khải Minh | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 74 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng môn Kỹ thuật điện - Chương 8: Máy điện đồng bộ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 8
MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
Kỹ thuật điện 1
8.1 Khái niệm chung
8.2 Cấu tạo MĐ ĐB
8.3 Nguyên lý làm việc
8.4 Phản ứng phần ứng MF
8.5 Phương trình điện áp MF
8.6 Độ thay đổi điện áp MF
8.7 Công suất MF
8.8 Đặc tuyến MF
Chương 8
Kỹ thuật điện 2
8.9 MF làm việc song song
8.10 ĐC ĐB
8.1. Khái niệm chung
Kỹ thuật điện 3
MĐ ĐB là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý
cảm ứng điện từ, có tốc độ máy tỷ lệ với tần số hệ thống trong
vận hành bình thường.
MĐ ĐB: có tính thuận – nghịch
MĐ ĐB có thể hoạt động ở chế độ máy bù ĐB.
MĐ ĐB có điện áp đầu cực khoảng 13 kV đến 28 kV, công
suất có thể đạt đến 1000 MVA.
8.2 Cấu tạo
Kỹ thuật điện 4
8.2. Cấu tạo
Kỹ thuật điện 5
Stato:
Có lõi thép và dây quấn
Loại tốc độ chậm có
chiều dài dọc trục ngắn; còn
loại tốc độ cao có chiều dài
dọc trục lớn gấp nhiều lần
đường kính
Có hệ thống làm mát
(bằng nước hay Hydro)
8.2. Cấu tạo
Kỹ thuật điện 6
Roto:
Cực lồi và cực ẩn
8.2. Cấu tạo
Kỹ thuật điện 7
Roto:
Cực lồi: mặt cực từ có
khe hở không khí không đều,
mục đích để từ cảm trong
khe hở không khí có phân bố
hình sin nên sức điện động
cũng có dạng hình sin
Dùng cho MF có tốc độ
chậm.
8.2. Cấu tạo
Kỹ thuật điện 8
Roto:
Cực ẩn: có khe hở không
khí đều, thường có 2 hoặc 4
cực.
Dùng cho máy phát tốc
độ cao. Vì tốc độ cao nên bị
ảnh hưởng lực ly tâm, vì vậy
mà Roto được đúc nguyên
khối và có đường kính nhỏ.
8.2. Cấu tạo
Kỹ thuật điện 9
Bộ kích từ:
Dây quấn kích từ được
quấn trên trục Roto, được
cung cấp điện một chiều để
tạo ra từ thông không đổi
theo thời gian. Dòng điện
một chiều này được lấy từ bộ
kích từ.
Các dạng:
MF một chiều
Dùng chỉnh lưu
Chỉnh lưu quay
8.3. Nguyên lý làm việc
Kỹ thuật điện 10
Xét MF ĐB đơn giản như
hình vẽ
Tấn số trên mỗi pha:
60
np
f
Sức điện động cảm ứng
hiệu dụng mỗi pha:
4,44 .P dq mE f k N
8.3. Nguyên lý làm việc
Kỹ thuật điện 11
Vì các pha lệch nhau góc
120 độ trong không gian nên
ta có:
0
0
2 sin( )
2 sin( 120 )
2 sin( 240 )
a P
b P
b P
e E t
e E t
e E t
8.4. Phản ứng phần ứng
Kỹ thuật điện 12
Cho dòng kích từ Ik chạy vào dây quấn Roto và không có dòng
chạy trên Stato (chế độ không tải) thì từ thông của cực từ rôto Ø0
cắt dây quấn stato cảm ứng ra sức điện động E0 chậm pha so với
nó một góc 900.
Khi Stato có tải, chúng sẽ sinh ra từ trường có 2p cực quay
cùng chiều và cùng tốc độ như Roto, gọi là từ trường phản ứng
phần ứng.
Từ trường phần cảm và từ trường phần ứng tổng hợp lại sinh ra
từ thông tổng hợp và kết quả phản ứng phần ứng sực điện động
của máy phụ thuộc vào góc lệch pha giữa dòng ứng và sức điện
động không tải, tức là hệ số công suất của tải.
8.4. Phản ứng phần ứng
Kỹ thuật điện 13
Khi tải R:
Khi trục của 2 cực kề nhau đối diện với cạnh của cuộn dây, sức
điện động cảm ứng trong cuộn dây là cực đại. Vì dòng ứng cùng
pha với sức điện động nên cũng cực đại và tạo ra từ thông xung
quanh cuộn dây mà chiều cho bởi các mũi tên (tham khảo sách).
Từ thông này có hướng vuông góc với từ thông cảm nên gọi là từ
thông phản ứng ngang. Kết quả từ thông tổng hợp bị giảm và sức
điện động cũng giảm theo
8.4. Phản ứng phần ứng
Kỹ thuật điện 14
Khi tải L:
Dòng ứng chậm pha 90 độ so với sức điện động nên sẽ qua
cực đại khi Roto đã quay thêm 90 độ điện. Lúc này trục cực Nam
của Roto trùng với trục cuộn dây. Từ thông phản ứng có cùng
đường đi như ngược chiều với từ thông cảm nên gọi là từ thông
phản ứng dọc khử từ. Kết quả từ thông tổng hợp bị giảm và sức
điện động cũng giảm theo
8.4. Phản ứng phần ứng
Kỹ thuật điện 15
Khi tải C:
Dòng ứng sớm pha 90 độ so với sức điện động nên đã qua cực
đại trước đó, tức là lúc trục cực Bắc của Roto trùng với trục cuộn
dây. Từ thông phản ứng có cùng đường đi và cùng chiều với từ
thông cảm nên gọi là từ thông phản ứng dọc trợ từ. Kết quả từ
thông tổng hợp tăng lên và sức điện động cũng tăng theo
8.4. Phản ứng phần ứng
Kỹ thuật điện 16
Khi tải bất kỳ:
Đây là trường hợp thực tế, trong máy có cả từ trường phản ứng
dọc và ngang. Kết quả là tùy thuộc vào giá trị và dấu của của góc
hệ số công suất tải.
8.5. Phương trình điện áp
Kỹ thuật điện 17
Khi đấu tải vào MF ĐB, dòng chạy vào dây quấn Stato làm thay
đổi điện áp MF. Sự sụt áp là do điện trở phần ứng, điện kháng phần
ứng và ảnh hưởng của phản ứng phần ứng.
uR
SX
Điện trở phần ứng
Điện kháng đồng bộ (Xđb)
g u u ut tu S SE U R I jX I U Z I
uR SjX
tZtUgE
8.6. Độ thay đổi điện áp
Kỹ thuật điện 18
Độ thay đổi điện áp MF:
% .100%
g t
t
E U
U
U
Tải R và L thì gây sụt áp khoảng 25% đến 50%
Tải C thì gây quá áp
8.7. Công suất
Kỹ thuật điện 19
Công suất phát cho tải: 2 2 2 2 23 cos 3 cosf dP U I U I
2P
Góc lệch E và U
MF
ĐC
8.7. Công suất
Kỹ thuật điện 20
Công suất phản kháng:
Góc lệch E và U
đbX
UEU
Q
cos3 0
2
Khi U, f, P = const:
E0cosθ < U thì Q<0 Máy nhận CS phản kháng (thiếu kích từ)
E0cosθ = U thì Q=0
E0cosθ > U thì Q>0 MF phát CS phản kháng (quá kích từ)
8.8. Đặc tuyến MF
Kỹ thuật điện 21
Đặc tuyến không tải
Đặc tuyến ngoài
Đặc tuyến điều chỉnh
Đặc tuyến hiệu suất
Đặc tuyến không tải
Kỹ thuật điện 22
PE
dE kI
Đặc tuyến ngoài
Kỹ thuật điện 23
PE
kI
tU
dmI
cos
cos 1
cos
Sớm (Tải Dung)
Trễ (Tải Cảm)
Đặc tuyến điều chỉnh
Kỹ thuật điện 24
kI
0kI
uI
cos
cos 1
cos Sớm (Tải Dung)
Trễ (Tải Cảm)
Đặc tuyến công suất
Kỹ thuật điện 25
uI
Đặc tuyến công suất
Kỹ thuật điện 26
Công suất cơ sơ cấp: 1P M
Tổn hao cơ: mqP
Tổn hao từ:
tP
Tổn hao đồng phần ứng:
23d u uP I R
Tổn hao đồng kích từ:
2
kt k k k kP I R I U
Tổng tổn hao: 1 2th mq t d kt pP P P P P P P P
Tổn hao phụ: pP
2
1
.100%
P
P
8.9. MF làm việc song song
Kỹ thuật điện 27
Để các MF làm việc song song thì cần thỏa mãn các điều kiện
Cùng tần số
Cùng điện áp
Cùng thứ tự pha
Góc lệch pha bằng 0 độ
Điều chỉnh MF: thay đổi Q; thay đổi P.
8.10. Động cơ đồng bộ
Kỹ thuật điện 28
a. Khái niệm chung
b. Cấu tạo
c. Nguyên lý làm việc
d. Mạch tương đương
e. Tổn hao và hiệu suất
f. Đường cong hình V
g. Máy bù đồng bộ
h. Mở máy
a. Khái niệm chung
Kỹ thuật điện 29
Cấp điện ba pha vào Stato và dòng một chiều cho bộ kích từ thì
động cơ sẽ quay với tốc độ không đổi.
Ưu điểm có hệ số công suất cao, điều chỉnh được bằng cách
thay đổi kích từ
ĐC ĐB không tự mở máy được nên cần phải có biện pháp để
mang ĐC đến gần tốc độ đồng bộ để đồng bộ hóa trước khi kéo tải.
Biện pháp thông dụng là dùng cuộn đệm.
b. Cấu tạo
Kỹ thuật điện 30
Hoàn toàn giống như MF ĐB
Roto thường có dạng cực lồi và có thêm cuộn đệm dùng để mở
máy
c. Nguyên lý làm việc
Kỹ thuật điện 31
Cho dòng nguồn ba pha vào Stato thì ĐC ĐB quay với tốc độ
Nếu ban đầu Roto đứng yên thì nó vẫn đứng yên không quay
được vì lý do quan tính và do tốc độ “quét” Stato nhanh
Nếu cho Roto quay trước với tốc độ đồng bộ thì Roto sẽ bị
“khóa chặt” vào các cực Stato.
Lúc không tải thì Roto và Stato sẽ quay trùng nhau, tức θ = 0.
Lúc có tải thì θ ≠ 0. Nhưng Roto và Stato vẫn cùng tốc độ.
p
f
n
60
1
d. Mạch tương đương
Kỹ thuật điện 32
uR SjX
tU mEuI
m u u m ut u S SU E R I jX I E Z I
d. Mạch tương đương
Kỹ thuật điện 33
e. Tổn hao và hiệu suất
Kỹ thuật điện 34
Công suất điện cấp vào: 1 3. . cosdP U I
2
1
.100%
P
P
Công suất cơ đầu ra: 2P M
Tổng tổn hao: th mq t d kt PP P P P P P
2 1 thP P P
f. Đường cong hình V
Kỹ thuật điện 35
Một tính chất rất hay của ĐC ĐB là có thể thay đổi dòng kích
từ để điều chỉnh hệ số công suất
Họ đường cong hình V khi công suất không đổi:
( )u kI f I
Đầy tải
Nửa tải
Không tải
uI
kI
Miền
sớm
Miền
trễ
cos 1
f. Đường cong hình V
Kỹ thuật điện 36
Họ đường cong V khi hệ số công suất không đổi:
cos ( )kf I
Đầy tải
Nửa tải
Không tải
cos
kI
Miền
sớm
Miền
trễ
g. Máy bù đồng bộ
Kỹ thuật điện 37
Khi ĐC đồng bộ quay không tải, nó cũng cũng tiệu thụ một
phần công suất P. Công suất này rất nhỏ nên ta thấy dòng phần
ứng sớm pha so với U góc 90 độ. Có nghĩa là giống như tụ điện.
Nên gói là máy bù.
Máy bù sẽ có khả năng làm: điện áp không bị sụt áp nhiều
h. Mở máy
Kỹ thuật điện 38
Động cơ đồng bộ không tự mở máy được. Để làm việc được
Roto phải được quay với tốc độ gần đồng bộ.
Ta có thể dùng đồng cơ một chiều để kéo
Hay ta có thể dùng cuộn đệm.
Kỹ thuật điện 39
Kỹ thuật điện 40
BÀI TẬP
Kỹ thuật điện 41
Máy phát điện đồng bộ 3 pha Sđm =60MVA,
Uđm =14.5KV, cực ẩn có Xđb = 2.49Ω, cosφ =
0.8.
Bỏ qua điện trở phần ứng, máy nối sao.
Tìm dòng điện định mức và góc công suất θ
BÀI TẬP
Để nâng cao cosφ và cung cấp Q cho mạng
điện, động cơ điện đồng bộ thường làm việc ở
chế độ nào?
Tìm câu trả lời sai:
a. Chế độ quá kích từ.
b. Chế độ dòng điện stato vượt trước điện áp.
c. Chế độ thiếu kích từ.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_mon_ky_thuat_dien_chuong_8_may_dien_dong_bo.pdf