kỹ thuật đo lường và tính toán thiết kế máy điện, chương 18 pptx

Định nghĩa Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng đúng tốc độ quay của từ trường stato n1 gọi là máy điện đồng bộ Ở chế độ xác lập, máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luô

CHƯƠNG 18: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

9.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG

9.9.1 Định nghĩa

Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng đúng tốc độ quay của từ

trường stato n1 gọi là máy

điện đồng bộ

Ở chế độ xác lập, máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi

9.1.2 Công dụng

a Chế độ máy phát

Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện chính của lưới điện quốc gia, trong đó động cơ sơ

cấp là các tua bin hơi, tuabin khí hoặc tuabin

nước ( hình 9.1.2 )

<

Hình 9.1.2

Ở các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng bộ được kéo bởi các động cơ điêzen hoặc xăng, có thể làm việc đơn lẻ hoặc hai

ba máy làm việc song song

b Chế độ động cơ

Động cơ đồng bộ công suất lớn được sử dụng trong công nghiệp luyện kim, khai thác mỏ, thiết bị lạnh, truyền động các máy bơm, nén khí, quạt gió v.v

Động cơ đồng bộ công suất nhỏ được sử dụng trong các thiết bị như đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trình, máy bù đồng bộ

9.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Cấu tạo máy điện đồng bộ gồm hai bộ phận chính

là stato và rôto Stato là phần tĩnh (còn gọi là phần

ứng ), rôto là phần quay

(còn gọi là phần cảm )

9.2.1 Phần tĩnh ( STATO)

Stato của máy điện đồng bộ giống như stato của máy điện

không đồng bộ

a Lõi thép

Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong, ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục lõi thép được ép vào trong vỏ máy

b Dây quấn

Dây quấn stato làm bằng dây dẫn điện được bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh của lõi thép

9.2.2 Phần quay ( RÔTO)

Rô to máy điện đồng bộ bao gồm lõi thép, cực từ và dây quấn kích

từ Dây quấn kích từ được cấp bởi nguồn điện một chiều để tạo ra

từ trường cho máy

(hình 9.2.2.a)

Hình 9.2.2.a

Hai đầu của dây quấn kích từ nối với hai vòng trượt đặt ở đầu trục, thông qua hai chổi than để nối với nguồn 1 chiều

Có hai loại: rôto cực từ ẩn và

rôto cực lồi

a Rôto cực lồi

Dùng ở máy có tốc độ thấp, có nhiều đôi cực Rôto cực lồi dây quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ

b Rôto cực ẩn

Thường dùng ở máy có tốc độ cao 3000v/ph có một đôi cực Rôto cực ẩn dây quấn kích từ được đặt ẩn trong các rãnh

9.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN

ĐỒNG BỘ

Dòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ

sẽ tạo nên từ trường rôto φo

Khi quay rôto bằng động cơ sơ cấp, từ trường của rôto sẽ cắt dây quấn phần ứng stato và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin

có trị số hiệu dụng: E0=4,44fW1kdqφo Nếu rôto có p đôi cực, tần số f của sức điện động: f = pn/60

Dây quấn ba pha stato có đặt lệch nhau trong không gian một góc

1200 điện, cho nên sức

điện động các pha lệch nhau

góc pha 1200

Trong dây quấn stato xuất hiện một nguồn điện

ba pha đối xứng

Khi dây quấn stato nối với tải, trong các dây quấn có

dòng điện ba pha:

iA = Imax

sinωt

iB = Imaxsin(ωt

– 1200)

iC = Imaxsin(ωt

– 2400)

Dòng điện ba pha được tạo ra giống như ở máy điện không đồng bộ sẽ tạo nên từ

trường quay, với tốc độ là n1 = 60f/p (n = 60f/p =n1), đúng bằng tốc độ quay n của rôto Do đó máy điện này gọi là máy điện đồng

bộ

9.4 PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN

ĐỒNG BỘ

Khi máy phát điện làm việc, từ thông của cực từ rôto φ0 cắt dây quấn stato cảm ứng ra sức điện động E0 chậm pha so với nó một góc 900

Dây quấn stato nối với tải sẽ tạo nên dòng điện I cung cấp cho tải, dòng điện I tạo nên từ trường quay phần ứng (stato) Tác dụng của

từ trường phần ứng (stato) lên từ trường cực từ (rôto) gọi là phản ứng phần ứng

Tải thuần

trở

Từ thông phần ứng φư (stato) theo hướng ngang trục, làm lệch hướng từ trường cực từ

(rôto) φ0 ta gọi là phản ứng phần ứng ngang

trục (hình 9.4.a)

E0

I φư

7 1

S

Hình 9.4.a

Tải thuần cảm

Từ thông phần ứng φư ngược chiều φ0 gọi là phản ứng phần ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ trường tổng (hình 9.4.b)

E0

N Hình 9.4.b

Tải thuần dung

I

Từ thông phần ứngφư cùng chiều φ0, gọi là phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ có tác dụng làm tăng từ trường tổng

E0

I

Hình

9.4.c

Tải bất

kỳ

N

Phân tích từ trường phần ứng thành hai

thành phần: Thành phần ngang trục làm

lệch hướng từ trường tổng

Thành phần dọc trục khử từ hoặc trợ từ tùy theo tính chất của tải

(hình 9.4.d)

E0

φư φư

Hình 9.4.d

Phản ứng phần ứng của máy phát điện đồng bộ vừa phụ thuộc vào dòng điện tải I (độ lớn bé) vừa phụ thuộc vào tính chất của tải ( thuần trở, thuần cảm và thuần dung)