Tài liệu hướng dẫn máy điện 2 pdf

Bài 1-1 : TỶ SỐ ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN Mục đích thí nghiệm : Sau khi hoàn thành, sinh viên làm quen với các đơn vị tính của điện áp và dòng điện trong máy biến áp 1 pha và sử dụng tỷ số v

KHOA ÐIỆN - ÐIỆN TỬ

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

# "

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM

MÁY ĐIỆN 2

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 4 - 2010

®

NỘI QUY

PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐIỀU I TRƯỚC KHI ĐẾN PHÒNG THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI:

1 Nắm vững quy định an toàn của phòng thí nghiệm

2 Nắm vững lý thuyết và đọc kỹ tài liệu hướng dẫn bài thực nghiệm

3 Làm bài chuẩn bị trước mỗi buổi thí nghiệm Sinh viên không làm bài chuẩn bị theo đúng yêu cầu sẽ không được vào làm thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó

4 Đến phòng thí nghiệm đúng giờ quy định và giữ trật tự chung Trễ 15 phút không được vào thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó

5 Mang theo thẻ sinh viên và gắn bảng tên trên áo

6 Tắt điện thoại di dộng trước khi vào phòng thí nghiệm

ĐIỀU II VÀO PHÒNG THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI:

1 Cất cặp, túi xách vào nơi quy định, không mang đồ dùng cá nhân vào phòng thí nghiệm

2 Không mang thức ăn, đồ uống vào phòng thí nghiệm

3 Ngồi đúng chỗ quy định của nhóm mình, không đi lại lộn xộn

4 Không hút thuốc lá, không khạc nhổ và vứt rác bừa bãi

5 Không thảo luận lớn tiếng trong nhóm

6 Không tự ý di chuyển các thiết bị thí nghiệm

ĐIỀU III KHI TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI:

1 Nghiêm túc tuân theo sự hướng dẫn của cán bộ phụ trách

2 Ký nhận thiết bị, dụng cụ và tài liệu kèm theo để làm bài thí nghiệm

3 Đọc kỹ nội dung, yêu cầu của thí nghiệm trước khi thao tác

4 Khi máy có sự cố phải báo ngay cho cán bộ phụ trách, không tự tiện sửa chữa

5 Thận trọng, chu đáo trong mọi thao tác, có ý thức trách nhiệm giữ gìn tốt thiết bị

6 Sinh viên làm hư hỏng máy móc, dụng cụ thí nghiệm thì phải bồi thường cho Nhà trường và

sẽ bị trừ điểm thí nghiệm

7 Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm phải tắt máy, cắt điện và lau sạch bàn máy, sắp xếp thiết

bị trở về vị trí ban đầu và bàn giao cho cán bộ phụ trách

ĐIỀU IV

1 Mỗi sinh viên phải làm báo cáo thí nghiệm bằng chính số liệu của mình thu thập được và nộp cho cán bộ hướng dẫn đúng hạn định, chưa nộp báo cáo bài trước thì không được làm bài kế tiếp

2 Sinh viên vắng quá 01 buổi thí nghiệm hoặc vắng không xin phép sẽ bị cấm thi

3 Sinh viên chưa hoàn thành môn thí nghiệm thì phải học lại theo quy định của phòng đào tạo

4 Sinh viên hoàn thành toàn bộ các bài thí nghiệm theo quy định sẽ được thi để nhận điểm kết thúc môn học

ĐIỀU V

1 Các sinh viên có trách nhiệm nghiêm chỉnh chấp hành bản nội quy này

2 Sinh viên nào vi phạm, cán bộ phụ trách thí nghiệm được quyền cảnh báo, trừ điểm thi Trường hợp vi phạm lặp lại hoặc phạm lỗi nghiệm trọng, sinh viên sẽ bị đình chỉ làm thí nghiệm và sẽ bị đưa ra hội đồng kỷ luật nhà trường

Tp.HCM, Ngày 20 tháng 09 năm 2009

(Đã ký)

- **************

Bài 1: MÁY BIẾN ÁP 1 PHA

Mục đích :

Sau khi hoàn thành, sinh viên có thể giải thích và chứng minh các đặc tính làm việc quan trọng của máy biến áp 1 pha, đấu các cuộn dây của máy biến áp

thuận cực tính hay ngược cực tính , nghiên cứu hoạt động và đặc tính làm việc

của máy biến áp 1 pha

Bài 1-1 : TỶ SỐ ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN

Mục đích thí nghiệm :

Sau khi hoàn thành, sinh viên làm quen với các đơn vị tính của điện áp và dòng điện trong máy biến áp 1 pha và sử dụng tỷ số vòng của máy biến áp để xác định điện áp và dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp

Tóm tắt lý thuyết :

1

2

PRI SEC

Dòng điện kích thích ( liên quan trực tiếp đến từ thông xoay chiều ) tăng tỷ

lệ với điện áp cung cấp cho đến khi lõi sắt bắt đầu bão hòa Điều này xảy ra khi điện áp cung cấp vượt quá giá trị định mức của cuộn dây sơ cấp, do dó mối quan

hệ tuyến tính giữa điện áp sơ cấp và dòng điện kích thích bị phá vỡ Điện áp tăng càng ít thì dòng điện kích thích tăng càng nhiều như hình trên Dòng điện kích thích thường chỉ nhỏ bằng một vài mA trong module máy biến áp 1 pha EMS, và nói chung giá trị của nó chỉ bằng vài phần trăm dòng điện định mức của máy biến

áp

Tiến hành thí nghiệm :

1 Lắp mạch máy biến áp như Hình 1-1, nối E1 và I1 như hình vẽ và sử dụng

E2 để đo các điện áp thứ cấp khác nhau

Hình 7-3 Đo lường máy biến áp 1 pha

Line voltage E(V) S

khi ghi lại kết quả đo được, vặn núm điều chỉnh điện áp hết về bên trái và sau đó tắt nguồn

4 Các cuộn dây ở đầu cực 1-2 và giữa đầu cực 5-6 của máy biến áp đều có

500 vòng Số vòng trong cuộn dây giữa đầu cực 3-4 là 865 vòng Tính tỷ số vòng giữa các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp trong mỗi trường hợp

1 2

5 6

N N

Line voltage IA S

EPRI = ; IPRI = ; ISEC =

8 Điều chỉnh điện áp về 0 và tằt nguồn Tính tỷ số giữa dòng điện sơ cấp và thứ cấp

EPRI = ; IPRI = ; ISEC =

11 Vặn điện áp về 0, tắt nguồn Tính tỷ số giữa dòng điện sơ cấp và dòng điện thứ cấp, có bằng N2/N1 không ?

YES NO

12 Lắp mạch máy biến áp như Hình 1-3 Mạch này sẽ cho thấy dòng điện kích thích sẽ bị ảnh hưởng như thế nào khi lõi của máy biến áp bão hòa Do

dòng điện kích thích là nhỏ nên điện áp tương ứng trên 1 điện trở nhạy R được sử dụng để chứng tỏ sự thay đổi của dòng điện Nối các đầu cực sơ cấp của máy biến áp thông qua điện trở nhạy R Nối E1,E2,E3 để đo các điện

áp của máy biến áp

Hình 1-3 Ảnh hưởng của lõi thép dấn dòng kích từ

Line voltage R Ω

14 Chọn E1 là thông số trục X và E2 là thông số trục Y Khảo sát đường cong điện áp sơ cấp ngược lại với dòng điện kích thích Dòng điện kích thích có tăng lên nhanh chóng sau khi điện áp vượt qúa định mức không ?

YES NO

15 Đường cong bão hòa có minh họa sự bão hòa của máy biến áp không ? YES NO

16 Xem lại các số liệu đã đo để xác định tỷ số giữa điện áp sơ cấp và thứ cấp

bị ảnh hưởng như thế nào khi lõi máy biến áp bị bão hòa ?

Bài 1-2 : CỰC TÍNH MÁY BIẾN ÁP

Mục đích thí nghiệm :

Khi bạn hoàn thành bài tập này, bạn sẽ xác định và sử dụng cực tính của máy biến áp để kết nối 1 cách chính xác các cuộn dây khác nhau cũng như là cộng điện áp ( nối tiếp cùng dấu) hoặc trừ điện áp ( nối tiếp ngược dấu)

Tóm tắt lý thuyết :

Hình 1-4 các dấu chấm được sử dụng trên sơ đồ được vẽ của máy biến áp

và cuộn dây của chúng

Điện áp giữa 2 đầu dây nối tiếp sẽ nhỏ hơn điện áp cung cấp nếu đầu cực của 2 cuộn dây được nối có cực tính giống nhau Nếu điện áp lớn hơn thì các đầu cực đấu chung sẽ có cực tính trái dấu Hình 1-5 thể hiện cả 2 phương pháp xác định cực tính của máy biến áp

Hình 1-4 : Cực tính MBA

Hình 1-5 : Xác định cực tính MBA

Trình tự thí nghiệm

1 Đấu dây máy biến áp như hình 1-6 , nối đầu cực 1 và 5 với nhau , nguồn vào AC trong mạch nối với cuộn dây 3-4

2 Mở nguồn và điều chỉnh điện áp để được ES bằng 50% bằng ước lượng điện

áp trên cuộn dây 3-4 Chú ý rằng ước lượng điện áp là tổng điện áp của các cuộn dây ở đầu cực 3-4 Đo và ghi lại điện áp trong cuộn 1-2 ; 5-6 và 2-6

áp dụng cho cuộn 3-4 ?

Hình 1-6 : Đấu nối tiếp các đầu dây MBA

5 Chọn file ES17-5.dai Mở nguồn và cài đặt 1 lần nữa để ES có giá trị chính xác 50% của ước lượng điện áp cho cuộn dây 3-4 Đo và ghi điện áp của cuộn máy biến áp 1-2; 5-6; 2-5

- Khi nối 1 với 4 thì E2-3=

- Khi nối 1 với 3 thì E2-4 =

8 Nối đầu cực 1và 4 lại với nhau, mở nguồn và cài đặt ES chính xác bằng 50% Chọn file ES17-6.dai Đo và ghi lại giá trị điện áp của các cuộn dây máy biến áp 1-2; 2-3 sử dụng E2 và E3

E1-2 = ; E2-3 =

9 Tắt nguồn , tháo kết nối các đầu cực 1-4, và nối kết các đầu cực 1và 3 lại với nhau Thay đổi sự nối kết ở ngõ vào E2 của DAI

10 Mở nguồn và cài đặt ES bằng 50% cho cuộn 3-4 Chọn file ES17-7.dai Đo

và ghi lại điện áp của cuộn dây 2-4

Bài 1-3 : MÁY BI ẾN ÁP ĐI ỀU CH ỈNH

Trong đó ENL là điện áp thứ cấp không tải

EFL là diện áp thứ cấp cho tải

Hình 1-7 Các đầu cực của máy biến áp thường là P1, P2 ở phía sơ cấp và S1,S2 ở phía thứ cấp

Trình tự thí nghiệm :

1 Lắp mạch máy biến áp như bên dưới Đảm bảo rằng tất cả các công tắc trên module tải trở, dung kháng và cảm kháng là mở, nối E1, E2 và I1, I2 như hình vẽ Các giá trị tải khác nhau sẽ sử dụng để kiểm tra xem điện áp thứ cấp (phía tải) thay đổi như thế nào khi độ lớn tải của máy biến áp thay đổi

Hình 1-7 :Mạch điện thay thế của MBA

3 Điều chỉnh các công tắc của module tải trở kháng để được giá trị điện trở đã cho ở bảng dưới Với mỗi giá trị điện trở, ghi lại các giá trị đo được như bước 2 Khi tất cả các giá trị dữ liệu đã được ghi lại, điều chỉnh điện áp về 0

5 Sử dụng điện áp ra không tải để tính điện áp điều chỉnh ( R=∞) và điện áp

6 Thay module tải trở kháng trong hình trên bằng module tải cảm kháng

7 Bật nguồn và điều chỉnh điện áp để được giá trị ES cho ở hình trên với trường hợp không tải ( tất cả các công tắc trên module đều mở ) Sử dụng Record Data để đưa các giá trị EPRI, IPRI và ESEC, ISEC vào bảng Data table

8 Điều chỉnh công tắc của các module tải cảm kháng để được các giá trị điện kháng đã cho trong bảng trên với mỗi giá trị điện kháng, ghi lại các giá trị

đo được như ở bước 7, khi tất cả các dữ liệu đã được ghi thì điều chỉnh điện

áp về 0 và tắt nguồn

9 Chọn E2 là thông số trục Y và I2 là thông số trục X Hãy nhận xét đặc tuyến, điều gì sẽ xảy ra với điện áp thứ cấp khi tải cảm kháng tăng và giảm xuống ?

10 Thay module tải cảm kháng trong hình trên bằng module tải dung kháng

11 Bật nguồn và điều chỉnh điện áp để được giá trị ES cho ở hình trên với trường hợp không tải ( tất cả các công tắc trên module đều mở ) Sử dụng Record Data để đưa các giá trị EPRI, IPRI và ESEC, ISEC vào bảng Data table

12 Điều chỉnh công tắc của các module tải dung kháng để được các giá trị điện kháng đã cho trong bảng trên với mỗi giá trị điện kháng, ghi lại các giá trị

đo được như ở bước 7, khi tất cả các dữ liệu đã được ghi thì điều chỉnh điện

áp về 0 và tắt nguồn

13 Chọn E2 là thông số trục Y và I2 là thông số trục X Hãy nhận xét đặc tuyến, điều gì sẽ xảy ra với điện áp thứ cấp khi tải dung kháng tăng và giảm xuống ?

14 Nhận xét có gì khác nhau giữa 3 đặc tuyến trên

Bài 2 : MÁY BIẾN ÁP BA PHA

Bài 2-1: ĐẤU DÂY MÁY BIẾN ÁP 3 PHA

Mục đích :

Đấu dây máy biến áp 3 pha theo sơ đồ ∆-∆, Y-Y , ∆-Y và Y-∆

Tóm tắt lý thuyết :

Có 4 cách nối các cuộn dây máy biến áp từ máy biến áp 3 pha là : ∆-∆, Y-Y,

∆-Y và Y-∆ như trình bày trong Hình9-2 và 9-3

Trình tự thí nghiệm :

1 Kết nối máy biến áp 3 pha theo sơ đồ ∆-∆ như trình bày ở hình 2-1 Không được đóng tam giác ở cuộn thứ cấp của máy biến áp cho đến khi điện áp được thực hiện

MBA đấu ∆-∆ và Y-Y

MBA đấu ∆-Y và Y-∆

2 Mở nguồn và điều chỉnh điện áp để được giá trị ES cho ở hình 2-1 Dùng E1

để đo điện áp cuộn dây và ghi lại kết quả Sau khi ghi lại kết quả đo được, xoay điện áp về 0 và tắt nguồn

3 Các điện áp đo được chứng minh rằng các cuộn dây thứ cấp được kết nối với mối quan hệ về pha đúng không ?

YES NO

4 Điện áp ở trong cái tam giác thứ cấp có bằng 0 không ? điều đó chứng minh rằng nó an toàn khi đóng cái tam giác lại ?

YES NO

Chú ý : Giá trị của E3-15 sẽ không được chính xác bằng 0 volt bởi vì nó có

sự không cân bằng nhỏ trong điện áp 3 pha Nếu nó nhỏ hơn 5V, kết nối các cuộn dây đã được kiểm tra cẩn thận

Hình 2-1 : MBA đấu ∆-∆

5 Khi sự kết nối các cuộn dây chứng minh rằng nó chính xác, đóng cái tam giác ở bên thứ cấp của máy biến áp Kết nối E1, E2, E3 để đo điện áp dây ở bên phía thứ cấp Chọn File ES19-2.dai Mở nguồn và điều chỉnh điện áp

để được giá trị ES giống như ở bước 2 Chú ý rằng máy biến áp được kết nối với tỷ lệ 1:1, như thế là điện áp sơ cấp và điện áp thứ cấp có thể bằng nhau

6 Giá trị được chỉ định bởi chương trình meterA là tổng của 3 điện áp dây xấp xỉ bằng 0 phải không ?

sơ với E3-5 trên cuộn thứ Màn hình Phasor analyzer trình bày rằng các điện

áp đó bằng nhau và cùng pha phải không ?

YES NO

9 Tắt máy biến áp và kết nối module máy biến áp 3 pha theo sơ đồ Y-Y như trình bày ở Hình 2-2

10 Mở nguồn và điều chỉnh điện áp để có ES như ở bước 2 Sử dụng E1 để đo điện áp cuộn dây và ghi lại kết quả Sau khi ghi lại kết quả đo được xoay điện áp về 0 và tắt nguồn

11 Các giá trị đo được chứng minh rằng các cuộn dây ở cuộn thứ cấp được kết nối với quan hệ pha chính xác phải không ?

YES NO

12 Điện áp dây-dây trên cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp lớn hơn

3lần so với giá trị dây-dây trung tính phải không ?

YES NO

Hình 2-2 : MBA đấu Y-Y

13 Kết nối E1, E2, E3 để đo điện áp pha E3-5, E8-10 và E13-15 ở thứ cấp Mở

nguồn và điều chỉnh ES như giá trị đã sử dụng ở bước trước

14 Giá trị được chỉ định bởi chương trình meterA là tổng của 3 điện áp dây xấp xỉ bằng 0 phải không ?

YES NO

15 Nhận xét pha điện áp trên Phasor Analyzer Sự hiển thị chứng minh rằng chúng bằng nhau và lệch pha nhau góc 120o phải không ?

YES NO

16 Tắt nguồn, kết nối E2 để đo điện áp pha E1-2 ở bên sơ Mở nguồn và so sánh

E1-2 ở sớ cấp với E3-5 ở phía thứ cấp Màn hình Phasor analyzer trình bày rằng các điện áp đó bằng nhau và cùng pha phải không ?

YES NO

Bài 2-2 : QUAN HỆ GIỮA ĐIỆN ÁP

VÀ DÒNG ĐIỆN

Mục đích :

Khi bạn hoàn thành bài tập này bạn sẽ biết được tỷ số giữa điện áp và dòng điện của máy biến áp 3 pha nối tam giác – sao và sao – tam giác Giá trị đo lường của điện áp cuộn sơ và cuộn thứ sẽ chứng minh rằng các sơ đồ đó sẽ tạo ra 1 góc lệch pha giữa điện áp ngõ vào và điện áp ngõ ra

Tóm tắt lý thuyết :

Hình bên dưới trình bày máy biến áp 3 pha với tỷ số vòng là 1:1, kết nối theo sơ đồ tam giác – sao và đấu vào tải 3 pha Điện áp giữa 2 đầu mỗi cuộn sơ bằng với điện áp dây đầu vào, nhưng điện áp dây ra thì nhân với 3 lần điện áp

đó

MBA đấu ∆-Y cung cấp tải 3 pha

Trình tự thí nghiệm :

1 Tắt nguồn, chọn công tắc điện áp ở vị trí 4-5

2 Nối module máy biến áp pha theo sơ đồ sao – tam giác như hình 2-3 ; lưu ý điện áp trong cuộn tam giác bằng 0 trước khi cuộn tam giác đóng lại

3 Mở nguồn và điều chỉng điện áp để được điện áp dây – dây ES cho ở hình 9-9 Nối E1, E2, E3 để đo điện áp dây sơ cấp và ghi lại kết quả Ghi lại kết quả giá trị trung bình của điện áp dây được cho bởi Meter A

4 Chương trìng Meter D trình bày rằng tổng của 3 điện áp dây xấp xỉ bằng 0 phải không ?

7 Có phải chương trình Meter A trình bày rằng tổng 3 điện áp dây xấp xỉ bằng không ?

12 Nối E1,E2,E3 để đo điện áp dây ở cuộn sơ cấp và mở nguồn, và điều chỉnh điện áp để được điện áp dây tới dây của ES cho ở hình 2-4 Ghi các giá trị của điện áp dây

13 Nhận xét góc pha điện áp và dòng điện trên Phasor analyzer Có phải sự hiển thị chứng minh rằng điện áp và dòng điện cùng pha ?

YES NO

14 Tắt nguồn nối E1, E2, E3 để đo điện áp dây E3-8, E8-13 và E13-3 bên cuộn thứ cấp Có phải góc pha điện áp sớm hơn góc pha dòng điện 30o phải không ? YES NO

15 Mở cửa sổ Metering và ghi lại các giá trị đo được là điện áp ở cuộn thứ, và

17 Tắt nguồn, nối I1 và I2 để đo dòng điện dây và pha ở cuộn sơ của sơ đồ tam giác – sao và mở mạch ở điểm X và Y như đã trình bày ở hình 2-4 Nhớ kết nối tải trở ở cuộn thứ khi I1 và I2 chưa được kết nối

18 Mở nguồn và tính tỷ số ILINE/IPHAcho mạch cuộn sơ cấp sử dụng giá trị dòng đo được Tỷ số đó có xấp xỉ bằng 3 không ?

YES NO

19 Có phải dòng điện dây bên phía sơ cấp xấp xỉ dòng điện dây bên phía thứ cấp phải không ?

YES NO

Bài 3 : ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ BA PHA

TÓM T ẮT LÝ THUYẾT :

9 Nguyên tắc hoạt động của động cơ đồng bộ ba pha giống như động cơ ba

pha rotor lồng sóc Tuy nhiên, rotor của động cơ đồng bộ không giống như

động cơ lồng sóc là một nam châm vĩnh cửu, mà là nam châm điện, như

Hình 3-1 Rotor quay theo từ trường quay

Hình 3-1 Rotor của động cơ đồng bộ

9 Tuy nhiên có một hạn chế khi khởi động động cơ đồng bộ Khi nguồn ba

pha AC cấp vào các cuộn Stator, từ trường quay ở tốc độ đồng bộ được tạo

ra quá đột ngột khiến rotor đang đứng yên không thể bắt kịp và kết quả là

mômen tác động lên rotor yếu

9 Một cách hổ trợ cho viêc khởi động động cơ đồng bộ là loại cần có nam

châm điện quay được thêm vào rotor lồng sóc hay gọi là rotor dây quấn

Trong suốt quá trình khởi động, không cấp nguồn cho rotor chỉ cấp nguồn

ba pha AC cho cuộn stator Một từ trường quay được tạo ra, động cơ bắt

đầu quay bình thường như một động cơ ba pha lồng sóc Khi tốc độ ổn

định, nguồn dc được cấp vào rotor để rotor bắt từ trường quay và đạt đến

tốc độ đồng bộ ns.

9 Một động cơ đồng bộ với rotor là nam châm vĩnh cửu không thể khởi động

như cách trên vì nam châm vĩnh cửu không ngắt được từ trường của nó

Trong trường hợp này, một nguồn có tần số thay đổi được sử dụng để cấp

nguồn cho cuộn stator của động cơ đồng bộ Đầu tiên tần số nguồn được cài

ở mức thấp Điều này tạo từ trường quay tốc độ thấp, và vì vậy cho phép

rotor bắt kịp với trường này Kế đến tần số nguồn được tăng dần lên để tăng

tốc độ đến một giá trị mong muốn

BÀI 3 – 1 : KHỞI ĐỘNG VÀ CÁC ĐẶC TÍNH

CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ 3 PHA

MỤC ĐÍCH :

Nghiên cứu phương pháp khởi động động cơ đồng bộ và các đặc điểm của

động cơ đông bộ 3 pha

TÓM T ẮT LÝ THUYẾT

9 Đặc điểm chú ý nhất của động cơ ba pha đồng bộ là sự vận hành của nó

ở tốc độ ổn định là tốc độ đồng bộ và có thể phát công suất kháng cho nguồn

Động cơ không đồng bộ luôn tiêu thụ một lượng công suất kháng Điều này là do

động cơ lồng sóc yêu cầu công suất kháng để tạo ra từ trường quay Với động cơ

đồng bộ ba pha, từ trường quay là tổng từ trường của stator và của rotor Nếu từ

trường của rotor yếu, thì stator phải cấp hầu như tất cả công suất kháng để tạo từ

trường quay Vì vậy động cơ tiêu thụ một lượng công suất kháng như một cuộn

kháng hay động cơ không đồng bộ Tuy nhiên, từ trường của rotor mạnh, stator tác

động giảm từ trường, và vì vậy động cơ có thể phát công suất kháng giống như

một tụ điện

9 Đồ thị về sự thay đổi công suất phản kháng theo dòng kích từ (dòng

cuộn rotor) của động cơ đồng bộ ba pha vận hành không tải được cho trên hình

3-2 Khi dòng kích từ nhỏ nhất, từ trường trong rotor yếu và động cơ tiêu thụ công

suất kháng là lớn nhất (Q là tỉ lệ nghịch ) Công suất kháng tiêu thụ sẽ dần tiến về

zero khi tăng dòng kích từ, do cường độ của từ trường được tạo từ việc tăng từ

trường của rotor Khi dòng kích từ vượt qua một giá trị nào đó tùy thuộc vào đặc

tính của động cơ, từ trường quay là quá mạnh khi đó động cơ bắt đầu phát công

suất kháng về nguồn, nghĩa là công suất kháng trở thành giá trị âm như minh họa

hình 3-2

9 Đặc tuyến về sự thay đổi của công suất phản kháng theo dòng kích từ

nói lên rằng một động cơ đồng bộ ba pha không tải vận hành giống như một tải

phản kháng ba pha (cuộn dây hoặc tụ điện) và giá trị của nó phụ thuộc vào dòng

kích từ Vì vậy, động cơ đồng bộ ba pha không tải được xem như là máy bù đồng

bộ khi dùng để điều chỉnh công suất tác dụng trong hệ thống điện

Hình 3-2 Công suất phản kháng thay đổi theo dòng kích từ khi động cơ đồng bộ

ba pha vận hành không tải

9 Đặc tuyến dòng điện dây thay đổi theo dòng kích từ của động cơ đồng

bộ ba pha có dạng chữ V như Hình 3-3 Đặc tuyến này nói lên rằng dòng điện dây

có thể đạt đến giá trị cực tiểu bằng cách thay đổi dòng kích từ đến một trị thích

hợp Dòng kích từ cần thiết để đưa dòng dây về giá trị cực tiểu giống như yêu cầu

giảm công suất phản kháng về giá trị 0 Vì vậy, công suất kháng của động cơ về 0

khi dòng điện dây là cực tiểu

Hình 3-3 Dòng dây IL thay đổi theo dòng kích từ IF của động cơ đồng bộ ba pha

vận hành không tải

9 Mặt hạn chế nhất của động cơ đồng bộ ba pha là khởi động khó, điều

này sẽ được giải thích rõ hơn trong bài này

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN :

Bước 1 : lắp đặt các thiết bị trong phòng thí nghiệm, kết nối thiết bị như

Hình 5-4, và thao tác cài đặt liên quan trên động cơ sơ cấp/máy đo mô men

Bước 2 : tìm hiểu làm cách nào để khởi động động cơ đồng bộ ba pha loại

rotor dây quấn Tiến hành điều chỉnh dòng kích từ để xem sự thay đổi tốc độ và

dòng điện của động cơ

Bước 3 : thay đổi dòng kích từ từng bước, mỗi bước ghi lại giá trị đo được

vào trong bảng, dựa vào số liệu vẽ các đặc tuyến của động cơ đồng bộ ba pha

TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM :

1 Mắc thiết bị như Hình 1-1 Đấu song song ba tải trở trong mô đun tải trở để

được biến trở R1

Hình 1-1: Động cơ đồng bộ kết nối với mômen kế

2 Thiết lập động cơ sơ cấp và mômen kế điều khiển như sau :

I Khởi động động cơ đồng bộ :

3 Trong cửa sổ đo lường, hiệu chỉnh mômen T Trên máy điện đồng bộ, bật

EXCITER sang vị trí I (close) và vặn núm EXCITER theo chiều kim đồng hồ hết

mức Bật nguồn và chỉnh điện áp bằng với điện áp dây định mức trên động cơ

Mô men khởi động TSTART ( hiển thị bởi mômen kế T )

5 Trên Prime Mover/Dynamometer,vặn từ từ núm LOAD CONTROL về min

(fully CCW), đợi đến khi tốc độ động cơ ổn định, ghi lại tốc độ

6 Trên mô đun SynchoroNous Motor/Generater, vặn từ từ núm EXCITER từ vị trí

giữa về MIN và MAX để thay đổi dòng kích từ IF Trong quá trình thực hiện quan

sát tốc độ động cơ n và dòng điện ILINE hiển thị trên I1

¾ Nhận xét :

Trên mô đun SynchoroNous Motor/Generater, vặn núm EXCITER về MIN

II CÁC ĐẶC TUYẾN CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ BA PHA

7 Thay đổi giá trị của R1 và thay đổi vị trí của EXCITER trên mô đun

SynchoroNous Motor/Generater để dòng kích từ đi từ giá trị nhỏ nhất đến giá trị

lớn nhất, lặp lại mười lần cho đến khi không thể Lưu ý là có thể ngắn mạch R1 để

tăng dòng kích từ lên giá trị cực đại Mỗi một lần thiết lập dòng, ghi lại điện áp

dây ELINE, dòng điện dây ILINE, công suất tác dụng P, và công suất phản kháng Q

(hiển thị ở E1, I1, I3, C, và A ) trong bảng dự liệu

Khi tất cả các dự liệu đã được ghi lại, điều chỉnh nút điện áp theo chiều kim đồng

hồ hết mức, và tắt nguồn

8 Trong cửa sổ Graph, tiến hành các cài đặt liên quan để xây dựng đặc tuyến dòng

điện của động cơ ILINE (có được từ đồng hồ I1) theo dòng kích từ (có được từ đồng

hồ I3) Đặt tên đặc tuyến cho G511, trục x là dòng kích từ, trục y là dòng điện

động cơ

¾ Nhận xét :

9 Trong cửa sổ Graph, xây dựng đặc tuyến công suất tác dụng P và công suất

phản kháng Q (có được từ các đồng hồ C và A) theo dòng kích từ IF (có được từ

đồng hồ I3) Đặt tên cho đặc tuyến là G511-1, trục x là dòng kích từ, trục y là công

suất tác dụng và công suất phản kháng

Bài 3-2: MÔ MEN MẤT ĐỒNG BỘ

MỤC ĐÍCH : Đo mô men kéo của động cơ đồng bộ

TÓM TẮT LÝ THUYẾT :

9 Một trong những đặc tính quan trọng của động cơ đồng bộ ba pha là tốc

độ của nó ổn định như từ trường quay (tốc độ đồng bộ ) Khi động cơ đồng bộ vận

hành không tải, rotor dây quấn được định vị ở vị trí mà cực tính của nó thẳng hàng

với từ trường quay thể hiện trên Hình 3-5(a) Tuy nhiên, khi mang tải thì rotor xê

dịch khỏi từ trường quay một khoảng, ví dụ như rotor dịch về phía sau từ trường

quay như Hình 3-5(b)

Hình 3-5 Ảnh hưởng của mômen tải đến vị trí của rotor trong động cơ đồng bộ

9 Mức độ xê dịch của rotor so với từ trường quay của stator tỉ lệ nghịch

với mô men tải Vì vậy khi mô men tải tăng cao thì sự xê dịch này càng lớn, khi

chúng lệch nhau 90o, ngay lập tức rotor sẽ mất đồng bộ với từ trường quay và tốc

độ rotor giảm đi rất nhiều Xa hơn nữa là dòng điện của đông cơ tăng vọt và động

cơ gầm rú lên Các thiết bị bảo vệ thường được cài đặt trên động cơ đồng bộ để

đảm bảo động cơ không bị hư hại xảy ra khi mất đồng bộ Mô men tải khi mất

đồng bộ gọi mômen mất đồng bộ