Báo cáo nguyên lý cơ bản, phương trình từ thông, tự cảm, hỗ trợ biến đổi pack

Báo cáo nguyên lý cơ bản, phương trình từ thông, tự cảm, hỗ trợ biến đổi pack

MÔN HỌC: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỀ TÀI:

NGUYÊN LÝ CƠ BẢN, PHƯƠNG TRÌNH TỪ THÔNG, TỰ CẢM,

HỖ CẢM, BIẾN ĐỔI PARK

GVHD: TS VÕ VIẾT CƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGÀNH THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐiỆN

LÝ DO THỰC HIỆN BÁO CÁO

 Trong một số trường hợp xảy ra tức thời: như ngắn mạch đầu cực máy phát,.v.v thì mô hình trạng thái ổn định sẽ trả về kết quả không chính xác.

 Yêu cầu đặt ra: cần có mô hình hoá đúng trong những trường hợp này

 Giải pháp thực hiện: trên giả thuyết quan điểm về dòng điện để phát triển mô hình hoá máy phát là nội dung sẽ trình bày.

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG

- Nắm được cơ bản về nguyên lý biến đổi năng lượng trong

máy điện

- Nắm được các ma trận, biểu thức toán về quan hệ tự cảm, hỗ

cảm, từ thông, biến đổi Park cơ bản và ý nghĩa

2 NỘI DUNG:

- Phần I: Nguyên lý biến đổi năng lượng

- Phần III: Biến đổi của nhà Bác học Mỹ Park

- Chỉ xem xét với máy phát điện đồng bộ

NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG

Mô hình xem xét như sau:

* Rotor quay với góc

* L=L( )

I.1 Quan hệ từ thông, góc quay

và dòng điện:

(1.1)

Trong đó:

- λ, i: là 4 vector cột

- L: là ma trận cấp 4







 

λ=LθiLθi θi i

NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG

I.2 Quan hệ dòng, áp và từ thông như sau:

(1.2)

Trong đó:

- v: là 4 vector (cột)

I.3 Sự biến đổi năng lượng điện tức thời

(1.3)

Hoặc:

  dLθi θi 

v=LθiRi+ =LθiRi+Lθi θi + i

iT i i iT T d T d i





 

Lθi 1

2

mag

p



NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG

Trong đó:

- : năng lượng cung cấp tạo ra từ trường

Tóm lại: Năng lượng điện sẽ bằng tổng các dạng biến đổi sau:

- Năng lượng tiêu hao trên điện trở

- Năng lượng cung cấp tạo ra từ trường

- Năng lượng chuyển đổi thành dạng cơ

 

1

i Lθi i 2

T mag

NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG

I.4 Phương trình moment cơ

(1.4)

: moment điện do sự tương tác của từ trường

Trong đó:

- T: lần lượt là moment điện và moment cơ

- J: moment quán tính của rotor

- D: ma sát tuyến tính

 

Lθi 1

2

T

M

d

J D

d





 

Lθi 1

2

T E

d T

d







ỨNG DỤNG TRONG MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

Máy có 3 dây quấn trên Stator, cuộn dây kích từ trên Rotor và hai cuộn dây ngang

và dọc trục trên Rotor.

ỨNG DỤNG TRONG MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

II.1 Quan hệ từ thông, dòng và áp trên stator

Trong đó:

- v,R,i,λ: lần lượt là các ma trận ( hoặc vector) áp, trở, dòng và từ thông

Bằng cách đặt như sau:

Phương trình có thể viết lại:

ỨNG DỤNG TRONG MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

a b c F D Q

v v v v

v v v

 

 

 

 

 



 

 

 



 

 



- - d

v Ri

dt





II.2 Quan hệ tự cảm trên cuộn stator

ỨNG DỤNG TRONG MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

' '

2 cos 2

3

cc

c

i



aa

a

i





' '

2 cos 2

3

bb

b

i



0

s m

L  L 

- Laa’ Laa’ lớn nhất tại θ = 0 hay П.

- Lbb’ Lbb’ lớn nhất tại θ = 2П/3.

- Lcc’Lcc’ lớn nhất tại θ = - 2П/3.

Chú ý rằng: Với Rotor cực ẩn Laa’(θ) Laa’ = = Ls là hằng số Ls

II.3 Quan hệ hỗ cảm giữa các cuộn stator

ỨNG DỤNG TRONG MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

6

aa

b

i



0

M  L 

2

bb

c

i



cos 2

6

cc

a

i



Trường hợp Rotor cực ẩn thì Lm.*= 0

II.4 Ma trận điện cảm

ỨNG DỤNG TRONG MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

     

   

11 12

21 22

Lθi θi =Lθi

11

5

2

Phương trình chung

ỨNG DỤNG TRONG MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

12 21

D

22

0 0

Q

L

 

 

v Ri i L







MỘT VÀI VẤN ĐỀ VỀ BIẾN ĐỔI PARK

III.1 Quan hệ dòng, áp, từ thông theo ma trận P

 

 

0

a

i  Pi

v  Pv

P

MỘT VÀI VẤN ĐỀ VỀ BIẾN ĐỔI PARK

III.2 Một số ma trận tiêu biểu

0

B

0

a

          

     



1

1

cos sin 2

cos sin

cos sin

2

T

P P



        

B

B

v  v

B

B

  

Lθi

T T

MỘT VÀI VẤN ĐỀ VỀ BIẾN ĐỔI PARK

0 11

T

d

q

L

L

L

L L  M

3 2

L L M  L

3 2

L L M  L

Ta thấy ma trận LB thì đơn giản, đối xứng, bất biến

MỘT VÀI VẤN ĐỀ VỀ BIẾN ĐỔI PARK

Lθi

B

L

Kết luận

- Biểu diễn qua các biến có thể mô tả đầy đủ QTQĐ trong máy phát điện bằng hệ số hằng

- Các hệ số đều xác định được bằng kết cầu của máy điện ( điện cảm dọc, ngang trục…)

- Có thể giải tích được đối với những lưới điện đơn giản

- Các giá trị điện cảm phụ thuộc góc quay của rotor

- Các thông số dòng, áp, từ thông, moment được mô tả đầy đủ qua các phương trình toán học

- Dòng abc chuyển về dòng 0dq qua phương trình Park

CẢM ƠN SỰ LẮNG NGHE, GÓP Ý CỦA THẦY VÀ CÁC ANH CHỊ!

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGÀNH THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐiỆN