Khái niệm: Máy ñiện ñồng bộ là các máy ñiện xoay chiều có tốc ñộ của rôto bằng với tốc ñộ của từ trường quay.. Ở chế ñộ xác lập, máy ñiện ñồng bộ có tốc ñộ quay của rôto luôn không ñổi
Trang 1Chương 3: MÁY ðIỆN ðỒNG BỘ
VI.1 Tổng quan
V.1.1 Khái niệm:
Máy ñiện ñồng bộ là các máy ñiện xoay chiều có tốc ñộ của rôto bằng với tốc ñộ của từ trường quay Dây quấn stato ñược nối với lưới ñiện xoay chiều, dây quấn rôto ñược kích thích (kích từ) bằng dòng ñiện một chiều Ở chế ñộ xác lập, máy ñiện ñồng bộ có tốc ñộ quay của rôto luôn không ñổi khi tải thay ñổi
Máy ñiện ñồng bộ thường ñược dùng làm máy phát trong hệ thống ñiện, với
cơ năng ñược cung cấp bằng một ñộng cơ sơ cấp (các loại tuabin, ñộng cơ kéo, ) Công suất của máy phát có thể ñến 1000 MVA hay lớn hơn, và các máy phát thường làm việc song song với nhau trong hệ thống
ðộng cơ ñồng bộ ñược sử dụng khi cần công suất truyền ñộng lớn, có thể ñến hàng chục MW Ngoài ra, ñộng cơ ñồng bộ còn ñược dùng làm các máy bù ñồng bộ (ñộng cơ ñồng bộ làm việc ở chế ñộ không tải), dùng ñể cải thiện hệ số công suất và ổn ñịnh ñiện áp cho lưới ñiện
VI.1.2 Cấu tạo:
Stator: Y hay ∆ (giống ðCKðB)
Rotor: Cực lồi hay Cực ẩn (Chỉ phân tích cho máy cực ẩn)
Có thêm bộ kích từ một chiều, (có chổi than hay không có chổi than) Công suất cơ hữu ích trên trục Pñm (W, kW, HP) ñối với ñộng cơ, công suất biểu kiến Sñm (VA, kVA) ñối với máy phát
ðiện áp dây stato U1ñm (V, kV)
Dòng ñiện dây stato I1ñm (A)
Tần số dòng ñiện stato f (Hz)
Tốc ñộ quay rôto nñm (vòng/phút)
Hệ số công suất cosϕñm (ñối với ñộng cơ)
Hiệu suất ηñm
VI.1.3 Nguyên lý làm việc:
60
n
p
f = , n tính bằng vòng/phút (rpm)
m dq
m 2 f.k N
ea = 2Em.cos(ωt)
eb = 2Em.cos(ωt – 120o)
ec = 2Em.cos(ωt – 240o)
VI.1.4 ðặc ñiểm cơ bản:
Tần số khi máy phát hoạt ñộng ñộc lập và song song
ðộng cơ ðB không tự mở máy ñược
Phản ứng phần ứng:
Ngang: Tải thuần trở Dọc: Thuần cảm (khử từ) hay thuần dung (trợ từ)
Trang 2VI.2 Mạch tương ñương
ðiện kháng ñồng bộ:
Xñb là là tổng của ñiện kháng tản phần ứng và ñiện kháng phản ứng phần ứng Z = Rư + jXñb
Mạch tương ñương:
(R u jX db)I u U Z I u
U
E&= &+ + = &+ &
100 U
U E
%
∆
■ Gốc U:
+
■ Gốc I:
(U cos R u I u) j(U sin X db I u)
VI.3 ðặc tính không tải, ngắn mạch
Thí nghiệm không tải:
Xác ñịnh tổn hao không tải Pq và tổn hao sắt từ Ps
Thí nghiệm ngắn mạch:
ðo ñược P, En, I1n
Pñ = P – Ps
Từ ñó tính ñược Rn = Rư = Pñ /3I21n
Tính ñược Z ⇒ Xñb
VI.4 ðặc tính công suất - góc
VI.5 Các ñặc tính vận hành
Giản ñồ phân bố công suất – ñặc tính hiệu suất:
Hiệu suất max khi tổn hao không phụ thuộc tải = tổn hao phụ thuộc tải
ðặc tính ñiều chỉnh: Ik(Iư)
ðặc tính ngoài: Ut(Iư)
ðặc tính hình V: ðộng cơ ñồng bộ
Iư(Ik) khi công suất không ñổi
Iư(Ik) khi hệ số công suất không ñổi
cosϕ(Ik) khi công suất không ñổi
Thiếu kích từ (Iư trễ)
Thừa kích từ (Iư sớm)
Mở máy ñộng cơ ñồng bộ:
ðộng cơ ñồng bộ không tự mở máy ñược:
Gắn ñộng cơ một chiều
Momen từ trở, cuộn ñệm (cuộn cản): giống một ñộng cơ KðB
Mở máy non tải hay không tải (do gia tốc lớn), hay
Mở máy ở ñiện áp thấp ñể dòng ñiện phần ứng không quá cao Cuộn ñệm không có tác dụng khi ñã ñồng bộ
Trang 3VI.6 Ghép song song máy phát ñiện ñồng bộ
_ Tần số không ñổi
Các ñiều kiện cần ñảm bảo trước khi ñóng máy phát vào hệ thống:
– Sức ñiện ñộng của máy phải bằng ñiện áp hệ thống
– Tần số của máy phải bằng tần số hệ thống
– Thứ tự pha của các sức ñiện ñộng của máy phải giống với thứ tự pha của hệ thống Góc pha giữa các sức ñiện ñộng và các ñiện áp hệ thống phải bằng không Khi các ñiều kiện trên ñược thoả và ñiện áp hai ñầu máy ngắt bằng không, ta ñóng máy ngắt ñể hoà ñồng bộ
Sau khi hoà ñồng bộ, cần chú ý:
– Việc thay ñổi dòng ñiện kích từ Ikt chỉ làm thay ñổi công suất phản kháng mà máy nhận từ hệ thống, ñiện áp của máy phát sẽ không thay ñổi và bằng ñiện áp chung cho cả hệ thống
– ðể ñiều chỉnh công suất tác dụng cho hệ thống, phải tăng công suất của ñộng cơ
sơ cấp, trong khi vẫn giữ tốc ñộ của máy không ñổi