Trình bày lý thuyết thực hiện tính toán các thông số của MFĐB, ứng dụng tính toán các thông số và viết phương trình của máy phát đồng bộ ở hệ trục d, q

1.1 Trình bày lý thuyết thực hiện tính toán các thông số của MFĐB Trong các hồ sơ, tài liệu của máy iện có thể biết ược một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có điện c

BÀI TẬP LỚN

MÔ HÌNH HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN

Bài 1.Trình bày lý thuyết thực hiện tính toán các thông số của MFĐB, ứng dụng tính toán các thông số và viết phương trình của máy phát đồng bộ ở hệ trục

d, q theo giá trị tương đối với các thông số như sau:

Un = 380 + Số thứ tự sinh viên trong danh sách (V)

In = 170 + Số thứ tự sinh viên trong danh sách/2 (A)

r = 0.035 -Số thứ tự sinh viên trong danh sách/5000()

Hz

f n  50 , ,Xd = 2 (tđ), Xq = 0.83 (tđ), XS = 0.065, X d' 0.25, X d" 0.17 ,

19

1.1 Trình bày lý thuyết thực hiện tính toán các thông số của MFĐB

Trong các hồ sơ, tài liệu của máy iện có thể biết ược một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có trong hệ phương trình của máy phát ồng bộ viết ở hệ phương trình tương điện có thể biết được một số thông số có

ối, còn một số khác như hệ số tương quan, hằng số thời gian của cuộn ổn điện có thể biết được một số thông số có

ịnh thì không tra cứu ngay ược mà phải tính toán từ các thông số khác, điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có

thường trong hồ sơ có các thông số sau:P n ,U n , I n , f n :

Những thông số ịnh mức:điện có thể biết được một số thông số có

r : iện trở thuần cuộn stator (điện có thể biết được một số thông số có Ω)

r f : iện trở cuộn kích từ (điện có thể biết được một số thông số có Ω)

X d¿

: trở kháng siêu quá ộ theo trục d.điện có thể biết được một số thông số có

X q¿

: trở kháng siêu quá ộ theo trục q.điện có thể biết được một số thông số có

T f : hằng số thời gian của cuộn kích từ

T d¿

: hằng số thời gian siêu quá ộ của cuộn stator theo trục dọc.điện có thể biết được một số thông số có

T q¿

: hằng số thời gian siêu quá ộ của cuộn stator theo trục ngang.điện có thể biết được một số thông số có

Như vậy ể viết hê phương trình của mát phát ồng bộ cần phải tính toán điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có

các thông số: μ d , μ q , μ d ' , g1, g2T D , T Q

Trở kháng siêu quá ộ ược xác ịnh bằng tỉ số giữa gia số của từ thông điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có

tăng với gia số dòng iện ứng với từng trục.điện có thể biết được một số thông số có

X} = - {∆ {ψ} rsub {d}} over {∆ {i} rsub {d}} ; {X} rsub {q} rsup {d

=−∆ ψ q

∆ i q Còn trở kháng quá ộ cũng ược ịnh nghĩa như trở kháng siêu quá ộ điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có

nhưng không tính cuộn ổn ịnh: điện có thể biết được một số thông số có X ' d=X q

Giải hệ phương trình trên tìm nghiệm ∆ i f ; ∆ i D

Do ặc thù trong cấu trúc của máy phát ồng bộ là quán tính các cuộn dâyđiện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có

ặt trên roto lớn hơn nhiều quán tính của cuộn dây stator

điện có thể biết được một số thông số có

⇒ có thể giả thiết rằng ∆ ψ f=∆ ψD=0 nếu so sánh chúng với ∆ ψ d

Khi ó ta tính ược điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có ∆ i f , ∆i D theo ∆ i d:

∆ i f=X d . μ d−μd

' g11−g1 g2 ∆ i d

∆ i D=∆ i d=X d . μ d

'

−μd g11−g1 g2 ∆ i d

Thay các biểu thức tính ∆ i D và ∆ i f vào (1) phương trình ∆ ψ d ta có :

⇒ X d} =- {∆ {ψ} rsub {d}} over {∆ {i} rsub {d}} = left (1- {{ } rsub {d} left (1- {g} rsub {2} right ) + { } rsub {d} rsup {'} left (1- {g} rsub {1} right )} over {1- {g} rsub {1} {g} rsub {2}} right ) {X} rsub {d} ¿

(2)

Mặt khác ta có:

Sau khi biến ổi (2) ta thu ược biểu thức tính điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có X ' ' d:

X} = {X} rsub {S} + {1} over {{1} over {{X} rsub {ad}} + {1} over {{X} rsub {fS}} + {1} over {{X} rsub {DS}}} (3d ¿

Đại lượng trở kháng quá ộ của cuộn stato theo trục dọc điện có thể biết được một số thông số có X ' d ược ịnh điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có nghĩa tương tự như ại lượng trở kháng siêu quá ộ nhưng bỏ qua cuộn ổn điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có ịnh

điện có thể biết được một số thông số có

Bằng phép biến ổi tương tự như trên ta nhận ược công thức tính điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có X ' ' q:

X} = {X} rsub {S} + {1} over {{1} over {{X} rsub {aq}} + {1} over {{X} rsub {DS}}} left (5 right q ¿

Từ (3),(4),(5) ta ưa ra ược sơ ồ thay thế của máy phát ồng bộ như điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có điện có thể biết được một số thông số có sau:

X} = {X} rsub {S} + {1} over {{1} over {{X} rsub {ad}} + {1} over {{X} rsub {fS}} + {1} over {{X} rsub {DS}}d ¿

X} = {X} rsub {DS} + {1} over {{1} over {{X} rsub {ad}} + {1} over {{X} rsub {S}} + {1} over {{X} rsub {fS}}D ¿

Tương tự ta nhận ược:điện có thể biết được một số thông số có

X Q} = {X} rsub {QS} + {1} over {{1} over {{X} rsub {ad}} + {1} over {{X} rsub {S}}¿

1.2 Ứng dụng lý thuyết để giải bài tập sau:

1 1,935

g1=X ad

X f =

1,935 2,14 =0,904

g2=X ad

X D=

1,935 2,177=0,98

1 0,765

T D=Td} {{X} rsub {D}} over {{X} rsub {D} rsup {¿ =0,018.2,177

1 0,065+

1 0,205

=0,29

X Q} = {X} rsub {QS} + {1} over {{1} over {{X} rsub {qS}} + {1} over {{X} rsub {S}}} =0,149+ {1} over {{1} over {0,765} + {1} over {0,065}} =0,2¿

T Q=Tq} {{X} rsub {Q}} over {{X} rsub {Q} rsup {¿ =Td} {{X} rsub {Q}} over {{X} rsub {Q} rsup {¿ =0,018.0,914

0,21 =0,078 ( s)

Vậy hệ phương trình của máy phát đồng bộ đã cho viết ở hê (d,q ) và giá trị

trương đối như sau:

dt 0=i Q+0,078.dψ Q

b b b

b b

b

b

U L Z

U I

Db D Db

I L

I L

+ Các pt (3.4), (3.5) đó viết ở giá trị tương đối

dt

.dt

dt

0

.dt

Q S D

D

D D

Db

Q S Db

D

D D

S Q D

D

S Q D

D

S i L

r d

S I

L

i r d

S i

r d

Qb Db

Q D

qQ d

I I

L L

D r

r

L r

Q

Q

S T

d

d  L  i M i



Db dD

D dD b

b

d d b

d

I M

i M I

L

i L

X L

L L

L

q d b

d b

d b

d    *  * 

.





) + Từ pt (3.11) : Tương tự (3.10)

Db

d Dd Db

D

D D Db

D

d Dd D

D

D

i M I

L

i L

i M i

d

b D d

b D Db D

M X

L L I

M

L L M

L I

D

* D

d Dd D

L L

M M X

d Dd q

Q

Qq

L L

M M L







+ Từ pt (3.14) :

dt

d J M M M

dt

d J

M M

M M

M

dt

d J M M

r b b

c e

b

r b b

b

c b

e

r c

b

b c

M c e

q d b

e

d q q d

e

M

i M

i M

M

i i

M

.2

3

2

d q b

b

q d e

I

i I

i M

23

.23

2

q S d b

d d

dt

d i

dt

d i

D

T

i d







.

(ST: Vận tốc từ trường quay ở giá trị thật)

D ST r

Q Q

S T

D d

d  X i  i

Q q

q  X i  i



(3.29)

d D

D i X..i

q Q

dt

d T M

M c e







(3.32)

d q q d

+ Hệ phương trình trên được viết chung cho động cơ không đồng bộ roto lồngsóc và roto dây quấn, nhưng cuộn stato được nối hình sao Để chuyển từ roto lồngsóc sang roto dây quấn chỉ cần giảm giá trị Tr là được

+ Nếu là động cơ không đồng bộ mà các cuộn stato nối hình tam giác ta sử dụngcác phương trình (3.24)  (3.33) với chú ý :

- Vế trái của phương trình (3.24) , (3.25) ta nhân lên 3 lần, vế phải giữnguyên

- Các phương trình còn lại vẫn giữ nguyên

Lý thuyết thực hiện tính toán các thông số ĐCKĐB

- Ta nhận thấy trở kháng của từng cuộn dây bao gồm 2 thành phần: Trở khángcủa bản thân cuộn dây và trở kháng hỗ cảm giữa các cuộn dây

- Sơ đồ tương đương cho cả 2 trục:

X

' 2

r r

r: Điện trở thuần cuộn stator

X1: Trở kháng cuộn Stator

Xm: Trở kháng hỗ cảm mạch stator và mạch roto

X’2: Trở kháng mạch Roto

r’2: Điện trở thuần mạch Roto

Như vậy trở kháng đồng bộ cuộn Stator X= X1+ Xm

m r

X = X

Z b=

18,23 13.5 =1,35(tđ )

X r=X '2 +X m=1,337+17,7=19,037 (Ω)

T r= X r

ω b r2' =

19,037 314.0,239=0,253 (s )

μ= X m

2

X r X=

17,7 2 19,037.18,23=0,91

Như vậy ta có mô hình của động cơ trên được biểu diễn dưới hệ trục (d,q) như sau:

Bài 3 Mô phỏng quá trình khởi động động cơ từ máy phát đã tính được từ câu hỏi

1 Biết rằng máy phát được lai bởi Dieasel ổn định tốc độ nhờ bộ điều tốc liên hợp

1 Mô hình tổng thể hệ thống động cơ sơ cấp – máy phát đồng bộ - tải

Mô hình động cơ sơ cấp – máy phát đồng bộ - tải như sau:

Me ud uq u MFDB

1 Kcs1 1

Kcs

Me

w

scope DT DCSC va BDT

w ud uq

id iq scope D wr Me DCKDB

u uq id uf

DCDA

2 Xây dựng mô hình động cơ không đồng bộ

Từ hệ phương trình của động cơ không đồng bộ

id Xiq

iq Xid

id

iD

iQ

XiD iD

4 wr

3 scope D

2 iq

1 id

r1

r

muy1

muy

X1

X

0.3 Mc

hypot Math Function2

1 u Math Function1

1 u Math Function

1 s Integrator2

1 s Integrator1

1 s Integrator

Add5 Add4

Add3 Add2

Add1

Add

1/X1

1/X

-K K- 1/Tr1 -K- 1/Tr

1 1/TM

3 uq

2 ud

1

w

3 Xây dựng mô hình con máy phát đồng bộ

Hệ phương trình của hệ thống:

 

.

.

Xif

4 u 3 uq

2 ud

1 Me

r1

r

muyd

Xq

-K-2 Xd

Product3 Product2

Product1

Product

hypot Math Function

1 s Integrator Add

1/Tf 4

-K-uf

3 iq

2 id

1 w

4.Xây dựng mô hình con của bộ tự động điều chỉnh điện áp

Gồm các hệ phương trình sau:

1 xd

10 0.1s+1 Transfer Fcn1

Saturation1 Saturation

1 Constant

Add1 Add

2 scope DT

1 w

1 2.01s+1 Transfer Fcn1

1 0.01s+1 Transfer Fcn

33 Kp

1 s Integrator

1

Me

Chạy mô phỏng trên MATLAB ta được:

1 Đặc tính XY Graph

3 Đặc tính Scope DCKDB (Động cơ không đồng bộ)