THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN - BÀI 4 doc

Dòng kích thích It Dòng Stator.

BÀI 4

MÁY I N NG B

I M C ÍCH THÍ NGHI M

- N m đ c ph ng pháp m máy đ ng c đ ng b

- Nh n ra đ c s khác nhau khi kh i đ ng đ ng c có và không có dòng đi n

kích t

- N m đ c đ c tuy n E0=f(It) và E0=f(n) khi không t i

- Th y đ c s thay đ i đi n áp khác nhau ng v i các lo i t i khác nhau

- N m đ c ph ng pháp đi u ch nh dòng kích t đ đi n áp t i không đ i khi t i

thay đ i

II TÓM T T LÝ THUY T

2.1 Ki n th c c b n liên quan đ n bài thí nghi m:

2.1.1 Nguyên lý ho t đ ng c a máy đi n đ ng b :

Nguyên lý ho t đ ng c a máy đi n đ ng b có nhi u đi m gi ng v i máy đi n

không đ ng b V c u t o và ch c n ng b ph n stato c a hai lo i máy đi n này đ u

gi ng nhau vì chúng có tác d ng t o ra t tr ng quay Tuy nhiên tác d ng rotor c a

máy đi n đ ng b khá gi ng m t nam châm v nh c u ho c m t nam châm đi n nh

hình 4.1

2.1.2 Máy đi n đ ng b ho t đ ng ch đ đ ng c và máy bù:

Rotor đ c kéo chuy n đ ng d c nh t tr ng quay.Tuy nhiên, lúc kh i đ ng

đ ng c đ ng b , t tr ng ngay l p t c quay v i t c đ đ ng b ns trong khi rotor v n

còn tr ng thái ngh , nó không b t k p v i t tr ng quay và k t qu là moment kh i

đ ng y u

c i thi n đ c tính kh i đ ng đ ng c đ ng b , ng i ta thêm m t l ng sóc

vào rotor Trong quá trình kh i đ ng, không kích thích nam châm đi n rotor, dòng

đi n c m ng xu t hi n trong l ng sóc và đ ng c b t đ u quay gi ng nh m t đ ng

c không đ ng b l ng sóc thông th ng Khi t c đ c a đ ng c g n v i t c đ đ ng

b ns thì m i c p dòng m t chi u đ c cho nam châm đi n, rotor b t k p t tr ng

quay và tr v t c đ đ ng b nS

ng c đ ng b v i rotor b ng nam châm đi n v nh c u không th kh i đ ng

đ c b ng cách này b i vì nam châm đi n v nh c u luôn luôn có t tính Trong tr ng

h p này, ng i ta dùng ph ng pháp thay đ i t n s đ cung c p ngu n cho cu n dây

stato c a đ ng c đ ng b b ng nam châm v nh c u T n s c a ngu n xoay chi u ban

đ u đ c đ t giá tr th p i u này làm cho t tr ng c a stato quay v i t c đ

ch m, do đó nó cho phép rotor b t k p v i t tr ng quay T n s c a ngu n xoay

chi u sau đó đ u đ n t ng lên và nó làm t ng t c đ đ ng c đ n tr s đã đ c tính

toán

c đi m quan tr ng nh t c a đ ng c đ ng b 3 pha là kh n ng v n hành

m t t c đ c đ nh gi ng nh t tr ng quay và nó có kh n ng ho t đ ng v i h s

công su t thay đ i đ c tùy ý nên có th tiêu th ho c cung c p công su t ph n kháng

cho ngu n đi n xoay chi u

M t máy đi n không đ ng b luôn luôn tiêu th công su t ph n kháng m c dù nó

có th v n hành ch đ đ ng c ho c m t máy phát đi n b i vì đ ng c không đ ng

b c n công su t ph n kháng đ t o ra t tr ng quay

Trái l i đ i v i máy đi n đ ng b t tr ng quay là t ng các t tr ng đ c t o

ra b i stato và rotor N u t tr ng c a rotor y u, stato ph i cung c p thêm công su t

ph n kháng cho t tr ng quay Vì v y đ ng c tiêu th công su t ph n kháng nh

m t cu n c m ho c m t đ ng c không đ ng b Tuy nhiên n u t tr ng c a rotor

m nh, stato s làm gi m b t t tr ng và đ ng c lúc này cung c p công su t ph n

kháng nh m t t đi n

th quan h gi a công su t ph n kháng Q v i

dòng kích thích It (dòng đi n trong nam châm

đi n c a rotor) c a đ ng c đ ng b 3 pha v n

hành không t i đ c bi u th hình 4.2 Khi

dòng kích thích It giá tr nh , t tr ng cung

c p b i rotor y u và đ ng c tiêu th m t công

su t ph n kháng l n (Q là d ng ) Công su t

ph n kháng tiêu th gi m khi t ng dòng đi n It

Khi dòng It v t quá m t giá tr nh t đ nh nào

đó là ph thu c vào đ c tính c a đ ng c , t

tr ng c a rotor s m nh đ đ ng c b t đ u

cung c p công su t ph n kháng có ngh a là Q

âm nh mô t hình 4.2

Nh v y m t đ ng c đ ng b 3 pha không t i v n hành nh m t t i 3 pha có

tính ch t c m hay dung ph thu c vào dòng kích thích It Vì l đó đ ng c đ ng b 3

pha không t i có th s d ng nh là m t t đi n khi nó đ c s d ng đ đi u ch nh h

s công su t trên l i đi n 3 pha

2.1.3 Máy đi n đ ng b ho t đ ng ch đ máy phát:

Các máy phát đi n hi n nay ch y u là máy phát đi n đ ng b ba pha, hay còn

g i là máy dao đi n Nguyên t c ho t đ ng c b n c a máy phát đi n đ ng b r t đ n

gi n và có th gi i thích qua hình 4.3 M t nam châm đi n t o ra t tr ng bên trong

rotor (ph n quay) Nam châm này đ c kéo b i m t đ ng c s c p (ch ng h n nh

turbine n c) đ t o ra m t t tr ng quay liên t c Chính t tr ng quay t o ra t

thông bi n thiên và t o ra s c đi n đ ng trong cu n dây stator

Hình 4.2:Quan h gi a công su t

Theo hình v chúng ta th y r ng đ i v i máy phát đ ng b , s c đi n đ ng phát ra

có d ng hình sin h i méo Các y u t nh hình d ng c c t rotor, cách qu n dây stator,

tính ch t m ch t … quy t đ nh đ méo d ng sóng đi n áp phát ra c a máy phát đ ng

b Trong k thu t ng i ta ph i có nh ng gi i pháp đ đi n áp phát ra có d ng càng

g n gi ng hình sin càng t t

2.2 Gi i thích các thí nghi m:

Khi nghiên c u máy đi n đ ng b chúng ta th ng nh t các ký hi u nh sau:

E0 ,U0 [V] : đi n áp đ u c c máy phát lúc không t i

It [A] : dòng đi n kích t

U [V] : đi n áp đ u c c máy phát lúc mang t i

I [A] : Dòng đi n

f [Hz] : T n s

In0[A] : là giá tr dòng đi n kích t t ng ng v i U0=Uđm trong

thí nghi m không t i

2.3 Kh o sát máy đi n đ ng b ho t đ ng ch đ đ ng c :

2.3.1 c tính kh i đ ng:

Thí nghi m này cho th y moment m máy c a đ ng c đ ng b khác nhau trong

hai tr ng h p có và không có kích t T đây s hi u rõ h n các ph ng pháp m

máy điên đ ng b là ph c t p, nh t là đ i v i các máy có công su t l n y là lý do

chính t i sao đ ng c đ ng b ba pha trong th c t không s d ng ph bi n

2.3.2 Kh o sát quan h I = f(It):

Quan h gi a dòng đi n trong stator I và

dòng kích thích It c a đ ng c đ ng b 3 pha

có d ng m t đ ng cong hình ch V nh

hình 4.4 th này ch ra r ng dòng đi n I

có th đ t giá tr nh nh t khi đ t cho dòng

kích thích m t tr s t ng ng v i đi m

công su t ph n kháng gi m xu ng 0 Khi đó

h s công su t m ch stator cosϕ = 1 Khi

thay đ i moment t i, đ ng cong v n gi

d ng ch V nh c nh ng có khuynh h ng d ch chuy n v phía trên (t ng I) vì khi đó

công su t tiêu th c a đ ng c t ng lên

Dòng kích thích It

Dòng Stator

2.4 Kh o sát máy đi n đ ng b ho t đ ng ch đ máy phát

2.4.1 c tính không t i:

c tính không t i là quan h U0 = f(It) khi I= 0 và f = fđm

c tính này cho bi t ch t l ng m ch t c a máy phát đi n đ ng b D ng đ c tuy n

này gi ng nh đ ng cong t hóa

2.4.2 Các đ c tuy n mang t i:

− c tính ngoài là quan h U= f(I) khi It = Itđm; cosϕ = const và f = fđm

− c tính đi u ch nh là quan h It = f(I) khi U = const; cosϕ = const và f = fđm

− c tính t i là quan h U= f(It) khi I= const; cosϕ = const và f = fđm

III CÁC B C TI N HÀNH THÍ NGHI M:

3.1 Kh o sát đ ng c đ ng b :

3.1.1 K t n i thi t b , chu n b thí nghi m:

máy đo moment, xoay núm LOAD CONTROL sang v trí min

thang đo 500V Ampe k I1 ; I2 là lo i xoay chi u thang đo 2A (có th không

c n m c E2 và I2 cho đ n gi n) Ampe k I3 là lo i m t chi u thang đo

500mA (DC)

Hình 4.5

3.1.2 Thí nghi m kh i đ ng đ ng c đ ng b :

v n núm EXCITER v v trí MIN (m t vòng ng c chi u kim đ ng h ) B t

ngu n đi n và xoay núm đi u ch nh t t cho đ n khi đi n áp đ t đ c E1 =

380V Quan sát quá trình kh i đ ng c a đ ng c trong khi xoay núm đi u

khi n đi n áp này cho đ n khi đi n áp đ c t ng đ n 380V Sau đó t t ngu n,

xoay núm đi u khi n v v trí ban đ u

ngu n đi n và xoay núm đi u ch nh đi n áp t t cho đ n khi đi n áp đ t

đ c E1 = 380V Quan sát quá trình kh i đ ng c a đ ng c trong khi xoay

núm đi u khi n đi n áp này cho đ n khi đi n áp đ c t ng đ n 380V Sau đó

t t ngu n, xoay núm đi u khi n v v trí ban đ u So sánh moment kh i

đ ng c a đ ng c trong hai tr ng h p th c hi n B c 3 và b c 4

có nên kích t cho rotor nam tr c hay không? Gi i thích ng n g n

3.1.3 Thí nghi m kh o sát ch đ mang t i c a đ ng c đ ng b :

Trên máy đo moment, l n l t xoay núm LOAD CONTROL thay đ i giá tr

moment c n t 0 đ n 0.8Nm (m i b c t ng 0.2Nm), đo và quan sát xem

t c đ c a đ ng đ ng b có thay đ i không khi t i thay đ i? i cho đ n khi

t c đ c a đ ng c đ ng b n đ nh ghi l i t c đ n c a đ ng c , dòng stator

I , dòng kích t It vào B ng 4.1.3a

n(v/p)

I(A)

I t (A)

B ng 4.1.3a

B c 7 Trên máy đo moment, xoay núm LOAD CONTROL thay đ i giá tr moment

c n đ t giá tr t 0Nm Xoay núm EXCITER đ t ng d n kích t Kh o sát

m i quan h gi a dòng kích t It và dòng đi n I ngu n cung c p cho đ ng c

K t qu ghi vào B ng 4.1.3b

I t (A)

I(A)

B ng 4.1.3b

0.50Nm; 0.75Nm và 1.00Nm K t qu ghi vào các b ng s B ng 4.1.3c,

B ng 4.1.3d, B ng 4.1.3e và B ng 4.1.3f

B ng 4.1.3c (M=0.25 Nm)

I t (A)

I(A)

I t (A)

I(A)

B ng 4.1.3d (M=0.5 Nm)

B ng 4.1.3e (M=0.75 Nm)

B ng 4.1.3f (M=1 Nm)

đ ng c t ng ng v i các mô men t i khác nhau (M=0; 0,25; 0,5; 0,75; 1)

vào cùng h tr c t a đ T đó rút ra nh n xét

I t (A)

I(A)

I t (A)

I(A)

3.2 Kh o sát máy phát đi n đ ng b :

3.2.1 Kh o sát các đ c tuy n không t i:

B c 1 N i thi t b theo nh hình 4.6

v i t c đ đ nh m c

núm đi u ch nh EXCITER đ làm thay c ng đ dòng đi n kích thích It, ng

v i m i giá tr c a Itđ c đ l n c a E1, E2, và E3 trên các đ ng h đo ghi vào

b ng s li u Biên đ các hi u đi n th thay đ i nh th nào khi c ng đ

dòng đi n It c a máy phát đi n đ ng b gi m xu ng? Gi i thích ng n g n t i

sao Có ph i s thay đ i c ng đ dòng đi n It c a máy phát đi n đ ng b

nh h ng t i t n s c a các d ng sóng hi u đi n th và s d ch chuy n pha

gi a các d ng sóng hi u đi n th ? T i sao

I t (A)

E 0 (V)

núm đi u áp t t làm gi m t c đ c a đ ng c , ng v i m i giá tr c a n đ c

đ l n c a E1, E2, và E3 trên các đ ng h đo ghi vào B ng 4.2.1 Biên đ và

t n s c a các d ng sóng hi u đi n th thay đ i nh th nào khi t c đ c a

máy phát đi n đ ng b gi m xu ng? Gi i thích ng n g n t i sao?

It = (A)

n(v/p)

E 0 (V)

B ng 4.2.1

3.2.2 Kh o sát các đ c tuy n mang t i:

B c 2 B t ngu n đi n và đ t núm đi u khi n đi n áp sao cho đ ng c s c p quay

v i t c đ đ nh m c (n=1500 vòng/phút)

(đ c tính ngoài): L n l t thay đ i v trí các công t c trên 3 pha đ t i R thay

đ i, ng v i m i giá tr c a R hãy ghi nh n dòng I (đ c trên Ampe k I1) và

đi n áp U (đ c trên Volt k E1) K t qu ghi nh n vào B ng 4.2.2a T t h t

các công t c cung c p dòng cho R

It = (A)

T i thu n tr R (Ω) Dòng t i I (A) i n áp U (V)

∞

5100

2700

2700//5100

1500

1500//5100

2700//1500

2700//1500//5100

B c 4 Quan h U = f(I) khi I t = const; cosϕ = 0 (t i thu n kháng) và n=1500

vòng/phút ( đ c tính ngoài): L n l t thay đ i v trí các công t c trên 3 pha

đ t i L thay đ i, ng v i m i giá tr c a L hãy ghi nh n dòng I (đ c trên

Ampe k I1) và đi n áp U (đ c trên Volt k E1) K t qu ghi nh n vào

It = (A)

T i thu n kháng L (H) Dòng t i I (A) i n áp U (V)

∞

14

7

14//7

3,5

14//3,5

7//3,5

14//7//3,5

vòng/phút (đ c tính ngoài): L n l t thay đ i v trí các công t c trên 3 pha

đ t i C thay đ i, ng v i m i giá tr c a L hãy ghi nh n dòng I (đ c trên

Ampe k I1) và đi n áp U (đ c trên Volt k E1) K t qu ghi nh n vào

It = (A)

T i thu n dung C (µF) Dòng t i I (A) i n áp U (V)

∞ 0,75

1,5 0,75//1,5

3 0,75//3

1,5//3

0,75//1,5//3

B c 6 Quan h It = f(I) khi U = const; cosϕ = 1 và n=1500 vòng/phút L n l t

thay đ i v trí các công t c trên 3 pha đ t i R thay đ i, ng v i m i giá tr

c a R hãy đi u ch nh núm EXCITER trên máy phát đi n đ ng b đ làm

thay c ng đ dòng đi n kích thích It, sao cho U = const ghi nh n dòng I

(đ c trên Ampe k I1) và dòng đi n kích thích It (đ c trên Ampe k I3) K t

qu ghi nh n vào B ng 4.2.2d T t h t các công t c cung c p dòng cho R

U = (V)

T i thu n tr R (Ω) Dòng t i I (A) Dòng kích t It (A)

∞

5100

2700 2700//5100

1500 1500//5100 2700//1500 2700//1500//5100

B c 7 Quan h It = f(I) khi U = const; cosϕ = 0 (t i thu n kháng) và n=1500

vòng/phút. L n l t thay đ i v trí các công t c trên 3 pha đ t i L thay đ i,

ng v i m i giá tr c a L hãy đi u ch nh núm EXCITER trên máy phát đi n

đ ng b đ làm thay c ng đ dòng đi n kích thích It, sao cho U = const ghi

nh n dòng I (đ c trên Ampe k I1) và dòng đi n kích thích It (đ c trên Ampe

k I3) K t qu ghi nh n vào B ng 4.2.2e T t h t các công t c cung c p

dòng cho L

U = (V)

T i thu n kháng L (H) Dòng t i I (A) Dòng kích t It (A)

∞

7 14//7

3,5

14//3,5

7//3,5

14//7//3,5

vòng/phút. L n l t thay đ i v trí các công t c trên 3 pha đ t i C thay đ i,

đi u ch nh núm EXCITER trên máy phát đi n

nh n dòng I (đ c trên Ampe k I1) và dòng đi n kích thích It (đ c trên Ampe

k I3) K t qu ghi nh n vào B ng 4.2.2f T t h t các công t c cung c p dòng

cho C

U = (V)

T i thu n kháng C (μF) Dòng t i I (A) Dòng kích t It (A)

∞ 0,75 1,5 0,75//1,5

3 0,75//3

1,5//3 0,75//1,5//3

B c 9 T t ngu n, tháo m ch k t thúc thí nghi m