Chương 8: Máy điện đồng bộ ppsx

Trang 1

§ 8-5 Ph ươ ng trình đi n áp c a máy đi n c c l i ệ ủ ệ ự ồ

§ 8-6 Công su t đi n t c a máy phát đi n đ ng ấ ệ ừ ủ ệ ồ

b c c l i ộ ự ồ

Trang 3

§ 8-6 Công su t đi n t c a máy phát đi n đ ng ấ ệ ừ ủ ệ ồ

b c c l i ộ ự ồ

Trang 7

1 Đ nh nghĩa ị

Ch ươ ng 8 Máy đi n đ ng b ệ ồ ộ

Nh ng máy đi n xoay chi u có t c đ quay rôto n b ng t c đ quay c a t ữ ệ ề ố ộ ằ ố ộ ủ ừ

tr ườ ng n1 g i là máy đi n đ ng b ch đ xác l p máy đi n đ ng b có t c đ ọ ệ ồ ộ ở ế ộ ậ ệ ồ ộ ố ộ quay rôto luôn không đ i khi t i thay đ i ổ ả ổ

2 Công d ng ụ

Máy phát đi n đ ng b là ngu n đi n chính c a các l ệ ồ ộ ồ ệ ủ ướ i đi n công nghi p, ệ ệ trong đó đ ng c s c p là các tuabin h i n ộ ơ ơ ấ ơ ướ c Công su t c a m i máy phát có ấ ủ ỗ

th đ t đ n 500MW ho c l n h n và chúng th ể ạ ế ặ ớ ơ ườ ng làm vi c song song các ệ ở

l ướ i đi n công su t nh , máy phát đi n đ ng b đ ệ ấ ỏ ệ ồ ộ ượ c kéo b i các đ ng c ở ộ ơ điêzen ho c các tuabin khí, có th làm vi c đ n l ho c hai ba máy làm vi c song ặ ể ệ ơ ẻ ặ ệ song

Trang 8

2 Công d ng ụ

Đ ng c đ ng b độ ơ ồ ộ ược s d ng khi truy n đ ng công su t l n, có ử ụ ề ộ ấ ớ

th đ t đ n vài ch c MW Trong công nghi p luy n kim, khai thác m , ể ạ ế ụ ệ ệ ỏthi t b l nh, đ ng c đ ng b đế ị ạ ộ ơ ồ ộ ược s d ng đ truy n đ ng các máy ử ụ ể ề ộ

b m, nén khí, qu t gió … v i t c đ không đ i Đ ng c đ ng b công ơ ạ ớ ố ộ ổ ộ ơ ồ ộ

su t nh đấ ỏ ượ ử ục s d ng trong các thi t b nh đ ng h đi n, d ng c t ế ị ư ồ ồ ệ ụ ụ ựghi, thi t b l p chế ị ậ ương trình, thi t b đi n sinh ho t …ế ị ệ ạ

Trong h th ng đi n, máy bù đ ng b làm vi c phát công su t ph n ệ ố ệ ồ ộ ệ ấ ảkháng cho lưới đi n đ bù h s công su t và n đ nh đi n áp ệ ể ệ ố ấ ổ ị ệ

Trang 9

Ch ươ ng 8 Máy đi n đ ng b ệ ồ ộ

Trang 10

Trang 11

1 Stato

Stato c a máy đi n đ ng b v trên hình 8-2, gi ng nh stato c a ủ ệ ồ ộ ẽ ố ư ủmáy đi n không đ ng b , g m hai b ph n chính là lõi thép stato và dây ệ ồ ộ ồ ộ ậ

qu n ba pha stato Dây qu n stato g i là dây qu n ph n ng ấ ấ ọ ấ ầ ứ

Trang 12

2 Rôto

Rôto máy đi n đ ng b có các c c t và dây qu n kích t Có hai ệ ồ ộ ự ừ ấ ừ

Đ có s c đi n đ ng hình sin, t trể ứ ệ ộ ừ ường c a c c t rôto ph i phân ủ ự ừ ả

b hình sin d c theo khe h không khí gi a stato và rôto, đ nh các c c ố ọ ở ữ ở ỉ ự

t có t c m c c đ i.ừ ừ ả ự ạ

Trang 13

2 Rôto

Đ i v i rôto c c n, dây qu n kích t đố ớ ự ẩ ấ ừ ược đ t trong các rãnh Đ i ặ ỗ

v i rôto c c l i dây qu n kích t qu n xung quanh thân c c t ớ ự ồ ấ ừ ấ ự ừ

Hai đ u c a dây qu n kích t đi lu n trong tr c và n i v i 2 vòng ầ ủ ấ ừ ồ ụ ố ớ

trượ ặ ở ầt đ t đ u tr c, thông qua 2 ch i đi n đ n i v i ngu n kích t ụ ổ ệ ể ố ớ ồ ừ

Trang 14

§ 8-3 Nguyên lý làm vi c c a máy phát đi n đ ng ệ ủ ệ ồ

b ộ Cho dòng đi n kích t (dòng đi n không đ i) vào dây qu n kích t ệ ừ ệ ổ ấ ừ

s t o nên t trẽ ạ ừ ường rôto (Hình 8-5)

Trong đó: E0: S c đi n đ ng pha rôtoứ ệ ộ

W1: s vòng dây m t pha rôtoố ộkdq: h s dây qu nệ ố ấ

Khi quay rôto b ng đ ng c s c p, t tr ằ ộ ơ ơ ấ ừ ườ ng

c a rôto s c t dây qu n ph n ng stato và c m ng ủ ẽ ắ ấ ầ ứ ả ứ

s c đi n đ ng xoay chi u hình sin, có tr s hi u ứ ệ ộ ề ị ố ệ

d ng là: ụ

Hình 8-5

Trang 15

§ 8-3 Nguyên lý làm vi c c a máy phát đi n đ ng ệ ủ ệ ồ

b ộ N u rôto có p đôi c c, khi rôto quay đ ế ự ượ c m t vòng, s c đi n đ ng ph n ộ ứ ệ ộ ầ

ng s bi n thiên p chu kỳ Do đó n u t c đ quay c a rôto là n (v/s), t n s f c a

Khi dây qu n stato n i v i t i, trong các dây qu n s có dòng đi n ba pha ấ ố ớ ả ấ ẽ ệ

Gi ng nh máy đi n không đ ng b , dòng đi n ba pha trong ba dây qu n s t o ố ư ở ệ ồ ộ ệ ấ ẽ ạ nên t tr ừ ườ ng quay v i t c đ là n ớ ố ộ 1 = 60 v/p, đúng b ng t c đ n c a rôto Do đó ằ ố ộ ủ

ki u máy đi n này đ ể ệ ượ c g i là máy đi n đ ng b ọ ệ ồ ộ

Trang 16

§ 8-4 Ph n ng ph n ng c a máy phát đi n đ ng ả ứ ầ ứ ủ ệ ồ

b ộ Khi máy phát đi n làm vi c, t trệ ệ ừ ường c a c c t rôto ủ ự ừ φ0 c t dây qu n stato ắ ấ

c m ng ra s c đi n đ ng E ả ứ ứ ệ ộ 0 ch m sau so v i t thông ậ ớ ừ φ0 góc 90 0 (hình 8-6a) Dây

qu n stato n i v i t i s t o nên dòng đi n I cung c p cho t i Dòng đi n I trong ấ ố ớ ả ẽ ạ ệ ấ ả ệ

dây qu n stato t o nên t tr ấ ạ ừ ườ ng quay g i là t tr ọ ừ ườ ng ph n ng ầ ứ φ quay đ ng b ồ ộ

Tr ườ ng h p t i thu n tr (hình 8-6a) góc l ch pha ? = ợ ả ầ ở ệ

0, E0 và I cùng pha Dòng đi n I sinh ra t tr ệ ừ ườ ng ph n ầ

ng

ứ φ cùng pha v i dòng đi n Tác d ng c a t tr ớ ệ ụ ủ ừ ườ ng

ph n ng ầ ứ φ lên t tr ừ ườ ng c c t ự ừ φ0 theo h ướ ng ngang tr c, ụ

làm méo t tr ừ ườ ng c c t , ta g i là ph n ng ph n ng ự ừ ọ ả ứ ầ ứ

ngang tr c ụ

Trang 17

b ộ Tr ườ ng h p t i thu n c m (hình 8-6b) góc l ch pha ? ợ ả ầ ả ệ

= 90 0 , dòng đi n I sinh ra t tr ệ ừ ườ ng ph n ng ầ ứ φ ng ượ c pha

Tr ườ ng h p t i thu n dung (hình 8-6c) góc l ch pha ? ợ ả ầ ệ

= -90 0 , dòng đi n I sinh ra t tr ệ ừ ườ ng ph n ng ầ ứ φ cùng

Trang 18

b ộ

Tr ườ ng h p t i b t kỳ (hình 8-6d) ta phân tích dòng đi n I làm 2 thành ợ ả ấ ệ

ph n: thành ph n d c tr c Id = I sin ? thành ph n ngang tr c Iq = I cos ? , dòng ầ ầ ọ ụ ầ ụ

đi n I sinh ra t tr ệ ừ ườ ng ph n ng v a có tính ch t ngang tr c v a có tính ch t ầ ứ ừ ấ ụ ừ ấ

Hình 8-6d

Trang 19

Khi máy phát đi n làm vi c, t tr ệ ệ ừ ườ ng c c t ự ừ φ0 sinh ra s c đi n đ ng E ứ ệ ộ 0 ở dây qu n stato Khi máy có t i s có dòng đi n I và đi n áp U trên t i máy c c ấ ả ẽ ệ ệ ả ở ự

l i vì khe h d c tr c và ngang tr c khác nhau nên ta ph i phân tích nh h ồ ở ọ ụ ụ ả ả ưở ng

c a ph n ng ph n ng theo h ủ ả ứ ầ ứ ướ ng d c tr c và ngang tr c ọ ụ ụ

T tr ừ ườ ng ph n ng ph n ng ngang tr c t o nên s c đi n đ ng ngang tr c: ả ứ ầ ứ ụ ạ ứ ệ ộ ụ

(8.4) trong đó Xưq là đi n kháng ph n ng ph n ng ngang tr c ệ ả ứ ầ ứ ụ

uq q

ud j I X

E = − 

Trang 20

T thông t n c a dây qu n stato đ c tr ng b i đi n kháng t n Xt không ph ừ ả ủ ấ ặ ư ở ệ ả ụ thu c h ộ ướ ng d c tr c ho c ngang tr c: ọ ụ ặ ụ

B qua đi n áp r i trên dây qu n ph n ng ta có ph ỏ ệ ơ ấ ầ ứ ươ ng trình cân b ng ằ

đi n áp c a máy phát đi n đ ng b c c l i: ệ ủ ệ ồ ộ ự ồ

t q t

d t

) X X

( I j ) X X

( I j E X

I j X

I j X I j X

I j E

d

E

Trang 21

Ph ươ ng trình (8.8) t ươ ng ng v i đ th véct c a máy phát đ ng b c c l i ứ ớ ồ ị ơ ủ ồ ộ ự ồ

jIqXq

Id

I Iq

θ ϕ

U

ψ

T ph ừ ươ ng trình đi n áp và đ th véct ta th y ệ ồ ị ơ ấ

góc l ch pha gi a đi n áp và s c đi n đ ng do t i ệ ữ ệ ứ ệ ộ ả

quy t đ nh ế ịĐ i v i máy phát c c n là trố ớ ự ẩ ường h p đ c bi t ợ ặ ệ

Trang 24

1 Công su t tác d ng ấ ụ

Công su t tác d ng c a máy phát cung c p cho t i:ấ ụ ủ ấ ả

θ ϕ

1 ( 2

U m

sin X

E mU

P

d q

2 d

0

Trang 25

E mU

d 0

- Thành ph n không ph thu c vào dòng đi n kích t và ầ ụ ộ ệ ừ

ch xu t hi n khi xd ỉ ấ ệ ≠ xq Đ i v i máy c c n xd = xq thành ph n này b ng không ố ớ ự ẩ ầ ằ

Ng ườ i ta ch t o đ ng c rôto có khe h d c tr c và ngang tr c khác nhau (c c l i) ế ạ ộ ơ ở ọ ụ ụ ự ồ

mà không c n dòng đi n kích t , do nh h ầ ệ ừ ả ưở ng c a thành ph n công su t này cũng ủ ầ ấ

t o nên đ ạ ượ c mômen quay, đó là nguyên lý c a đ ng c ph n kháng (đ c tính P ủ ộ ơ ả ặ đt = f( θ ) g i là đ c tính góc công su t và Máy phát làm vi c n đ nh khi ọ ặ ấ ệ ổ ị θ trong kho ng ả

0 ÷ π /2; khi t i đ nh m c ả ị ứ θ = 20 0 ÷ 30 0 )

θ

− ) sin 2 x

1 x

1 ( 2

U m

d q

1 x

1 ( 2

U m

d q

2

θ

sin X

E mU

d 0

Trang 26

2 Công su t ph n kháng ấ ả

Công su t ph n kháng c a máy phát đ ng b là:ấ ả ủ ồ ộ

Q = mUI sinϕ = mUI sin (ψ - θ)

= m [ UI sinψ.cosθ - UI cosψ.sinθ ] (8.12)

T đ th vect hình 8-7b ta cóừ ồ ị ơ :

θ ϕ

cos U E

sin

db X

sin U cos

0

X

mU X

cos mUE

Bi u th c (8.15) là công su t ph n kháng c a máy phát đ ng b vi t ể ứ ấ ả ủ ồ ộ ếtheo các thông s c a máy ố ủ

Trang 27

3 Đi u ch nh công su t tác d ng và ề ỉ ấ ụ công su t ph n kháng ấ ả

a, Đi u ch nh công su t tác d ng ề ỉ ấ ụ

Máy phát bi n đ i c năng thành đi n năng, vì th mu n đi u ch nh ế ổ ơ ệ ế ố ề ỉcông su t tác d ng P, ph i đi u ch nh công su t c c a đ ng c s c p ấ ụ ả ề ỉ ấ ơ ủ ộ ơ ơ ấ(tuabin h i ho c tuabin khí …) ơ ặ

a, Đi u ch nh công su t ph n kháng ề ỉ ấ ả

db

0 db

2 db

0

X

U cos

E mU X

mU X

cos mUE

Trang 28

3 Đi u ch nh công su t tác d ng và ề ỉ ấ ụ công su t ph n kháng ấ ả

Khi Q < 0 nghĩa là máy không phát công su t ph n kháng, mà nh n công ấ ả ậ

su t ph n kháng c a lấ ả ủ ưới đi n đ t o ra t trệ ể ạ ừ ường, máy thi u kích t ế ừ Khi Q > 0 máy phát công su t ph n kháng cung c p cho t i, máy quá ấ ả ấ ảkích t ừ

Nhìn các công th c trên, mu n thay đ i công su t ph n kháng, ph i ứ ố ổ ấ ả ảthay đ i Eổ 0, nghĩa là ph i đi u ch nh dòng đi n kích t Mu n tăng công ả ề ỉ ệ ừ ố

su t ph n kháng phát ra, ph i tăng kích t Th t v y, n u tăng dòng đi n ấ ả ả ừ ậ ậ ế ệkích t , Eừ 0 s tăng, cosẽ θ tăng (vì E0.cosθ = const) do đó Q tăng

Trang 31

1 Đ c tính ngoài c a máy phát đi n ặ ủ ệ

đ ng b ồ ộ

Đ c tính ngoài c a máy phát là quan h đi n áp U trên c c máy phát ặ ủ ệ ệ ự

và dòng đi n t i I khi tính ch t t i không đ i (cos ệ ả ấ ả ổ ϕt = const), t n s và ầ ốdòng đi n kích t máy phát không đ i T phệ ừ ổ ừ ương trình cân b ng đi n ằ ệ

áp, ta v đ th véct đi n áp ng v i các lo i t i khác nhau Ta th y khi ẽ ồ ị ơ ệ ứ ớ ạ ả ấ

t i tăng, đ i v i t i c m và tr , đi n áp gi m (t i c m đi n áp gi m ả ố ớ ả ả ở ệ ả ả ả ệ ảnhi u h n), đ i v i t i dung đi n áp tăng B ng đ th ta th y r ng, đi n ề ơ ố ớ ả ệ ằ ồ ị ấ ằ ệ

áp máy phát ph thu c vào dòng đi n và đ c tính c a t i ụ ộ ệ ặ ủ ả

Hình 8-9a v đ c tính ngoài c a máy phát khi Iktẽ ặ ủ - = const (E0 = const)

và cos ϕt = const, ng v i khác h s công su t khác nhau ứ ớ ệ ố ấ

Trang 32

Trang 33

đ ng b ồ ộ

Đ bi n thiên đi n áp ộ ế ệ ∆U% c a máy phát đ ng b có th đ t ủ ồ ộ ể ạ

đ n vài ch c ph n trăm vì đi n kháng đ ng b Xđb khá l n.ế ụ ầ ệ ồ ộ ớ

Đ bi n thiên đi n áp đ u c c c a máy phát khi làm vi c đ nh ộ ế ệ ầ ự ủ ệ ị

m c so v i khi không t i xác đ nh nh sau: ứ ớ ả ị ư

%

100 U

U E

%

100 U

U U

%

U

dm

dm 0

Trang 34

2 Đ c tính đi u ch nh ặ ề ỉ

Đường đ c tính đi u ch nh là quan h gi a dòng đi n kích t và ặ ề ỉ ệ ữ ệ ừdòng đi n t i khi đi n áp U không đ i (hình 8-9a), b ng đ nh m c (hình ệ ả ệ ổ ằ ị ứ8-9b) Hình 8-9c v đ c tính đi u ch nh c a máy phát đ ng b v i các ẽ ặ ề ỉ ủ ồ ộ ớ

h s công su t khác nhau.ệ ố ấ

cosϕ < 0 cosϕ < 1

I

Ikt

cosϕ = 1

0 I

Hình 8-9c

Ph n l n các máy phát đi n đ ng b có b ầ ớ ệ ồ ộ ộ

t đ ng đi u ch nh dòng kích t gi cho đi n ự ộ ề ỉ ừ ữ ệ

áp không đ i ổ

Trang 35

§ 8-8 S làm vi c song song c a các máy phát đi n ự ệ ủ ệ

đ ng b ồ ộ

Các h th ng đi n g m nhi u máy phát đi n đ ng b làm vi c song song v i ệ ố ệ ồ ề ệ ồ ộ ệ ớ

nhau t o thành l ạ ướ i đi n Công su t c a l ệ ấ ủ ướ i đi n r t l n so v i công su t m i ệ ấ ớ ớ ấ ỗ

máy riêng r , do đó đi n áp cũng nh t n s c a l ẽ ệ ư ầ ố ủ ướ i có th gi không đ i, khi thay ể ữ ổ

đ i t i ổ ả

Đ các máy làm vi c song song, ph i đ m b o các đi u ki n sau: ể ệ ả ả ả ề ệ

1 Đi n áp c a máy phát ph i b ng đi n áp c a l ệ ủ ả ằ ệ ủ ướ i điên và trùng pha nhau

2 T n s c a máy phát ph i b ng t n s c a l ầ ố ủ ả ằ ầ ố ủ ướ i đi n ệ

3 Th t pha c a máy phát ph i gi ng th t pha c a l ứ ự ủ ả ố ứ ự ủ ướ i đi n ệ

Trang 36

§ 8-8 S làm vi c song song c a các máy phát đi n ự ệ ủ ệ

đ ng b ồ ộ

N u không đ m b o các đi u ki n trên, s có dòng đi n l n ch y qu n trong ế ả ả ề ệ ẽ ệ ớ ạ ẩ

máy, phá h ng máy và gây r i lo n h th ng đi n ỏ ố ạ ệ ố ệ

Đ i v i máy phát đi n công su t nh , có th đóng vào l ố ớ ệ ấ ỏ ể ướ ằ i b ng ph ươ ng pháp

t đ ng b nh sau: cu n dây kích t không đóng vào ngu n đi n kích t , mà khép ự ồ ộ ư ộ ừ ồ ệ ừ

m ch qua đi n tr phóng đi n đ tránh xu t hi n đi n áp cao, phá h ng dây qu n ạ ệ ở ệ ể ấ ệ ệ ỏ ấ kích t Quay rôto đ n g n t c đ đ ng b , sau đó đóng máy phát vào l ừ ế ầ ố ộ ồ ộ ướ i và cu i ố cùng s đóng dây qu n kích t vào ngu n đi n kích t , máy s làm vi c đ ng b ẽ ấ ừ ồ ệ ừ ẽ ệ ồ ộ

Đ đóng máy phát đi n vào l ể ệ ướ i ta dùng thi t b hoà đ ng b ế ị ồ ộ

Trang 37

Trang 38

Trang 39

1 Nguyên lý làm vi c, ph ệ ươ ng trình cân b ng đi n áp và đ th véct ằ ệ ồ ị ơ

Khi ta cho dòng đi n 3 pha iệ A, iB, iC vào 3

dây qu n stato, tấ ương t nh đ ng c đi n ự ư ộ ơ ệ

không đ ng b , dòng đi n 3 pha stato s ồ ộ ệ ở ẽ

sinh ra t trừ ường quay v i t c đ ớ ố ộ

Khi cho dòng đi n m t chi u vào dây qu n rôto, rôto bi n thành m t ệ ộ ề ấ ế ộnam châm đi n Tác d ng tệ ụ ương h gi a t trỗ ữ ừ ường stato và t trừ ường rôto s có l c tác d ng lên rôto Khi t trẽ ự ụ ừ ường stato quay v i t c đ n-ớ ố ộ 1,

l c tác d ng y s kéo rôto quay v i t c đ n = nự ụ ấ ẽ ớ ố ộ

Hình 8-10

Ta hình dung t trừ ường quay stato nh m t nam châm quay tư ộ ưởng

tượng, v b ng nét đ t trên hình 8-10 ẽ ằ ứ

Trang 40

1 Nguyên lý làm vi c, ph ệ ươ ng trình cân b ng đi n áp và đ th véct ằ ệ ồ ị ơ

U =  + 

Trang 41

2 Đi u ch nh h s công su t cos ề ỉ ệ ố ấ ϕ

c a đ ng c đi n đ ng b ủ ộ ơ ệ ồ ộ

Khi s d ng ngử ụ ười ta không đ đ ng c làm vi c ch đ này, vì ể ộ ơ ệ ở ế ộ

đ ng c tiêu th công su t ph n kháng c a lộ ơ ụ ấ ả ủ ưới đi n làm cho h s ệ ệ ốcông su t c a lấ ủ ưới đi n gi m xu ng ệ ả ố

E

Trên hình 8-11b v đ th véct ng v i ẽ ồ ị ơ ứ ớ

trường h p thi u kích t , dòng đi n ch m ợ ế ừ ệ ậ

pha sau đi n áp ệ

I

U

Trong công nghi p, ngệ ười ta cho làm vi c ch đ kích t , dòng đi n ệ ở ế ộ ừ ệ

vượt trước đi n áp, đ ng c v a t o ra c năng, đ ng th i phát ra công ệ ộ ơ ừ ạ ơ ồ ờ

su t ph n kháng nh m nâng cao h s công su t cosấ ả ằ ệ ố ấ ϕ c a lủ ưới đi n Đó ệ

Tiêu đề	Máy điện đồng bộ
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	Chương
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	462,72 KB