Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 9 - Phạm Hùng Phi

Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 9 cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái quát chung về máy điện đồng bộ, cấu tạo máy điện không đồng bộ, nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ, phản ứng phần ứng của máy phát điện đồng bộ, phương trình cân bằng điện áp và đồ thị véc tơ;... Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG IX : máy điện đồng bộ

9.1 Khái niệm chung

9.2 Cấu tạo

9.3 Nguyờn lý làm việc của mỏy phỏt đồng bộ 3 pha

9.4 Từ trường và phản ứng phần ứng

9.5 Phương trỡnh cõn bằng điện ỏp và đồ thị vộc tơ

9.6 Đặc tính góc

9.7 Đặc tính làm việc

9.9 Động cơ đồng bộ

2 Các số liệu định mức: P đm , U đm , I đm , n đm

9.1 Khái niệm chung

1 Định nghĩa: Mỏy điện xoay chiều, tốc độ rụto n = n 1 (đồng bộ)

9.2 Cấu tạo

- Stato (Phần ứng): như stato ĐCKĐB

- Rụto (Phần cảm): NCĐ một chiều

Stato

Rụto

Dõy

quấn kớch từ

* Đặc điểm:

9.3 Nguyên lý làm việc của máy phát đồng bộ 3 pha

U=

S

N

φo

Eo

Eo = 4,44 f Wkdqφo

f = pn

60

CD

I

I3pha Từ trường quay

1

60f

n

p

=

n = n1

n

9.4 Từ trường và phản ứng phần ứng

Khi không tải: φo

Khi có tải: φư + φ0 φ0 thay đổi: Phản ứng phần ứng

Lưới nối với tải

1 Tải thuần trở rI ≡ pha Euur0

o

E

ur

o

φ r

I

r

φ r−

Phản ứng phần ứng ngang trục q

giảm φ0 khi bão hòa

2 Tải thuần cảm

I

r

chậm sau Eo

ur

1 góc 90o

o

E

ur

o

φ r

n

r

φ r−

Phản ứng dọc trục d giảm φ0 : khử từ

ur

o

φ r

n

I

r

φ r−

I

r

vượt trước Eo

ur

1 góc 90o

Phản ứng dọc trục trợ từ

4 Tải hỗn hợp

Giả sử tải có tính chất điện cảm

I

r

chậm sau Eo

ur

1 góc ψ

o

φ r

n

o

E

ur

I

r

I

r d

I

r q

φ r−q

φ r−d

Phản ứng vừa ngang trục

vừa dọc trục khử từ

ψ

Id = Isinψ

Iq = Icosψ

φ r−d

φ r−q

9.5 Phương trình cân bằng điện áp và đồ thị véc tơ

1 Chế độ máy phát

φo

φưd

do Ikt

a M¸y cùc låi

do Id

φưq do Iq Mãc vßng stato r«to

φt do I mãc vßng riªng víi stato

δd

δq

φt

φo

ud

= −

uq

= −

Phương tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p:

t

= −

0

E

dọc trục

Xuq: điện kháng phản ứng phần ứng ngang trục

q

I

r

d

I

r

ψ

I r

o

E

ur

ϕ

θ

q q

jI X

− r

d d

jI X

− r

U ur

* §å thÞ vÐc t¬

- T¶i mang t/c ®iÖn c¶m - T¶i mang t/c ®iÖn dung

ψ

I r

o

E

ur

q

I

r

d

I

r

d d

jI X

− r

q q

jI X

− r

U ur

ϕ

θ

θ = ψeo - ψu

ψ = ψeo- ψi

ϕ = ψu - ψi

Xd = Xud + Xt: điện kháng đồng bộ dọc trục

Xq = Xuq + Xt: điện kháng đồng bộ ngang trục

o db

b Máy cực ẩn

Vì δd = δq =δ Xd = Xq = Xđb:

điện khỏng đồng bộ

* Đồ thị véc tơ

ψ

I r

o

E

ur

ϕ

ur

ψ

I r

o

E

ur

U ur

θ

Tải mang t/c điện cảm Tải mang t/c điện dung

db jIX

− r

db

jIX

−r

ϕ

- Nhận xét

+ θ >0 : E0 vượt trước U

+ gúc Eovà U

2 Chế độ động cơ

* Đồ thị véc tơ

ψ

θ

I r

U ur

ϕ

o

E

ur

db

jI X

− r

- Nhận xét về góc θ: Máy cực ẩn

U vượt trước E0

9.6 §Æc tÝnh gãc

1 §Æc tÝnh gãc c«ng suÊt t¸c dông: P = f(θ)

q

I

r

d

I

r

ψ

I r

o

E

ur

ϕ

θ

q q

jI X

− r

d d

jI X

− r

U ur

P = mUIcosϕ

ϕ = ψ - θ

P = mU[ Icosψcosθ+ Isinψsinθ]

q

q

Usin

I

X

θ

=

a M¸y cùc låi

o

d

d

I

X

=

o

U sin

θ

o

d

mUE

X

2 mU 2

+

-0 0 1 -0 0 0 8 -0 0 0 6 -0 0 0 4 -0 0 0 2 0 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 1 -1 5

-1 -0 5 0

0 5 1

1 5

θ

P

P = Pe+ Pu

o e

d

mUE

X

2

u

mU 1 1

P [ ]sin 2

2 X X

Pe

Pu

P

MF

§C Pc¬

θlv

θlv = 20o ÷ 30o

b M¸y cùc Èn

V× δd = δq =δ Xd = Xq = X®b

db

m U E

sin X

2 §Æc tÝnh gãc c«ng suÊt ph¶n kh¸ng: Q = f(θ)

NÕu bá qua ∆P1 => P = P®t

2 o

dt

Q = mUIsinϕ ϕ = ψ - θ

Q = mU[ Isinψcosθ- Icosψsinθ]

* Víi m¸y cùc Èn

2 o

o db

mU

X

> 0

< 0

= 0

∈ kÝch tõ

9.7 §Æc tÝnh lµm viÖc

1 §Æc tÝnh ngoµi U = f(I)

I U

I®m

U®m

R R-L

I

Ikt

I®m

Ikt®m

R- C

R R- C

2 §Æc tÝnh ®iÒu chØnh

9.8 Động cơ đồng bộ

2 Mở máy

φΣ

n1

Fđt

Fđt

f = 50Hz, T = 0,02 s

Sau 0,01 s Từ trường quay được 1800

Fđt đổi chiều ngược lại

Fđt

Fđt

Động cơ không mở máy được

N

S

u~3pha TT quay tốc độ n1

U1chiều Dũng, lực điện từ

1 Nguyên lý làm việc

- Phương pháp không đồng bộ

dq mở máy dạng lồng sóc

- Phương pháp đồng bộ

+ Động cơ phụ trợ

+ Biến tần

1

1

2

2

RT

* Phương phỏp mở mỏy

RT = (10 ữ 15)rkt dây quấn kích từ

Mục đích : Bảo vệ dây quấn kích từ

3 §iÒu chØnh hÖ sè cosφ

§K : P = const do Pcơ = const U Eo jI Xdb

P = mUIcosϕ = const

I

r

n

ch¹y trªn n

o db

m U E

X

= const

const

o

E

ur

ch¹y trªn m

m

θ

I

r

U

ur

ϕ

o

E ur

d b

jI X

r

C D

= const

= const

n

m

θ

I

r

U

ur

ϕ

o

E ur

d b jIX

r

ϕ > 0, Q = Ptgϕ >0

§éng c¬ nhËn Q tõ lưới ®iÖn

tÝnh chÊt ®iÖn c¶m

I

r

U

ur

2 Q = 0:

tÝnh chÊt ®iÖn trë

2

I

r

U

ur

trïng pha

ϕ = 0 Q = Ptgϕ = 0

Động cơ không nhận Q từ lưới điện

2 db

jI X

r

o3

E

ur

o 2

E

ur

kt

I

r

2

I

r

3 db

jI X r

3

I r

ϕ < 0 Q = Ptgϕ < 0 tÝnh chÊt ®iÖn dung: ph¸t Q vÒ lưới ®iÖn

ThiÕu kÝch tõ Qu¸ kÝch tõ 2

I

r

U

ur

sím pha

o2

E

ur

o3

E

ur

4 Máy bù đồng bộ

* Ưu nhược điểm của động cơ đồng bộ

• Cụng suất lớn

• Tốc độ khụng đổi, khụng phụ thuộc tải

• Điều chỉnh cosφ, phỏt cụng suất phản khỏng

• Cấu tạo phức tạp

• Giỏ thành cao

• Cụng suất tỏc dụng P = 0

• Phỏt cụng suất phản khỏng Q vào lưới: Tụ bự ba pha