Các đặc tính xác lập: tương quan giữa điện áp đầu cực, dòng kích từ, hệ sốcông suất, và hiệu suất.. Đặc tính điều chỉnh: đường cong cho thấy dòng kích từ cần thiết đểduy trì điện áp đầu
Trang 11 Bài gi ả ng 7
Bài gi ả ng Máy đ i ệ n
TS Nguy ễ n Quang Nam
2011 – 2012, HK2
http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php
nqnam@hcmut.edu.vn
Dướ i đ ây kh ả o sát m ộ t h ệ đơn giả n D ự a vào m ạ ch t ươ ng
đươ ng, có th ể th ấ y đ ây là trườ ng h ợ p riêng c ủ a bài toán gi ớ i h ạ n công su ấ t truy ề n qua m ộ t tr ở kháng.
Đặ c tính công su ấ t – góc ở tr ạ ng thái xác l ậ p
I
E 1
E 2
jXI
RI
I
δ
Công su ấ t P2 truy ề n sang phía t ả i E2
( )2 2
2 E I cos ϕ
P =
Z
E Z
E
I = 1 ∠ δ − φ − 2 ∠ − φ
Trang 23 Bài gi ả ng 7
Ph ầ n th ự c c ủ a v ế ph ả i chính là hình chi ế u c ủ a I lên ph ươ ng c ủ a E2
Đặ c tính công su ấ t – góc ở tr ạ ng thái xác l ậ p (tt)
Z
E Z
E Z
E Z
E
Z
E Z
E E R Z
E Z
E E
2 2 2
1 2
2 2 2
1
v ớ i αZ= 90 – φZ= arctan(R/X) , th ườ ng có giá tr ị r ấ t nh ỏ
Tương tự ,
Z
E Z
E E
2 1 2
1
B ỏ qua điệ n tr ở ph ầ n ứ ng,
( ) δ
sin
2 1 2
1
X
E E P
N ế u các đ i ệ n áp không đổ i và b ỏ qua điệ n tr ở , công su ấ t c ự c đạ i là E1E2/X
Các đặc tính xác lập: tương quan giữa điện áp đầu cực, dòng kích từ, hệ
sốcông suất, và hiệu suất
Đặc tính điều chỉnh: đường cong cho thấy dòng kích từ cần thiết đểduy trì điện áp đầu cực định mức khi tải thay đổi (với nhiều PF khác nhau)
Các đặ c tính xác l ậ p
T ả i đị nh m ứ c
U t
Trang 35 Bài gi ả ng 7
Các máy phát ĐB thường được định mức theo kVA tải tối đa ở điện áp
và hệsốcông suất cụthể mà chúng có thểvận hành liên tục và không phát nóng quá mức
Công suất tác dụng phát ra thường bịgiới hạn ởmột giá trịnằm trong
định mức kVA do khả năng của động cơ sơ cấp Do hệthống ổn định
điện áp, máy thường hoạt động trong dải điện áp ± 5% điện áp định mức Khi công suất tác dụng và điện áp cố định, công suất phản kháng khả
dụng bịgiới hạn bởi sự phát nóng của phần ứng (PF = 0,85 – 1) hay phần kích từ(PF thấp)
Các đặ c tính xác l ậ p (tt)
Hệsốcông suất, và dòng phần ứng tương ứng, của một máy ĐB có
thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi kích từ
Đường cong hình V là quan hệgiữa dòng phần ứng và dòng kích từ ở
điện áp đầu cực định mức và công suất tác dụng không đổi Dòng phần
ứng đạt giá trị nhỏnhất khi hệsốcông suất bằng 1, và tăng lên khi hệ số
công suất giảm
Các đường đứt nét là quỹ tích của các điểm có PF bằng nhau, chúng là
đặc tính điều chỉnh của động cơĐB, cho thấy sự thay đổi của dòng kích
từ đểgiữcho PF là hằng số
Các đặ c tính xác l ậ p (tt)
Trang 47 Bài gi ả ng 7
Các đặ c tính xác l ậ p (tt)
Dòng ph ầ n ứ ng
Công su ấ t ra
t ươ ng đố i
Bên ph ả i đặ c tính đ i ề u
ch ỉ nh ứ ng v ớ i PF = 1 là tr ạ ng
thái quá kích thích c ủ a máy
v ớ i dòng đ i ệ n ngõ vào s ớ m
pha.
Nếu bỏ qua điện trởphần ứng, các đặc tính điều chỉnh của máy phát và
động cơĐB sẽtrùng nhau nếu hoán đổi các nhánh cho hệsốcông suất
trễvà sớm
Tổn hao trong máy ĐB bao gồm tổn hao RI2 trong các dây quấn, tổn hao lõi thép, và các tổn hao cơ Hiệu suất quy ước được tính theo các quy tắc của ANSI
Giới hạn quá tải ngắn hạn của máy ĐB được xác định từmômen cực
đại có thể đặt vào mà không làm máy mất đồng bộ
Các đặ c tính xác l ậ p (tt)
Trang 59 Bài gi ả ng 7
Các c ự c t ừ l ồ i có t ừ d ẫ n d ọ c tr ụ c l ớ n h ơ n đ áng k ể so v ớ i t ừ
d ẫ n ngang tr ụ c.
Khi dòng ph ầ n ứ ng Ia tr ễ hơn sứ c đ i ệ n độ ng kích t ừ Ef góc
900, sóng t ừ c ả m bao g ồ m m ộ t h ọ a t ầ n không gian và m ộ t h ọ các h ọ a t ầ n b ậ c l ẻ (có ả nh h ưở ng không đ áng k ể ).
Khi dòng ph ầ n ứ ng Ia cùng pha v ớ i s ứ c đ i ệ n độ ng kích t ừ , sóng t ừ thông ph ả n ứ ng ph ầ n ứ ng r ấ t méo d ạ ng, g ồ m m ộ t
h ọ a t ầ n c ơ b ả n và h ọ a t ầ n b ậ c ba đ áng k ể
Ả nh h ưở ng c ủ a c ự c t ừ l ồ i – Lý thuy ế t hai đ i ệ n kháng
Do từ trởcủa khe hở không khí giữa các cực từ là khá lớn, từ thông
phản ứng phần ứng cơ bản trong không gian vuông góc với cực từ sẽ
nhỏ hơn từthông phản ứng phần ứng dọc theo cực từ
Do đó, điện kháng từhóa nhỏ hơn khi dòng phần ứng cùng pha thời gian với sđđ kích từ, so với khi nó vuông pha thời gian với sđđ kích từ
Ảnh hưởng của cực từlồi có thểxét đến bằng cách tách dòng phần
ứng thành 2 thành phần: thành phần Id vuông pha với sđđ kích từsẽtạo
ra từ thông dọc theo trục từ trường, và thành phần Iq cùng pha với sđđ
kích từ, với từ thông sinh ra vuông pha không gian với trục từ trường
Ả nh h ưở ng c ủ a c ự c t ừ l ồ i (tt)
Trang 611 Bài gi ả ng 7
Sẽ có hai thành phần điện áp rơi tương ứng với Id vàIq, jIdxd và jIqxq Các điện kháng xd vàxq tương ứng là các điện kháng đồng bộdọc trục và ngang trục
Tác dụng cảm ứng của các sóng từ thông phản ứng phần ứng dọc và ngang trục có thể được xét đến bằng các điện kháng từ hóa dọc và ngang
trục xϕd và xϕq, tương tự điện kháng từhóa xϕ của rôto cực ẩn Do đó,
Ả nh h ưở ng c ủ a c ự c t ừ l ồ i (tt)
d l
xllà điện kháng tản phần ứng, giảthiết giống nhau đối với dòng điện dọc
và ngang trục
Gi ả n đồ vectơ củ a máy c ự c t ừ l ồ i
q q d
d a
a t
E
r r
r r r
+ +
+
=
q
aX jI a
O ' ' =
d
dX jI b
O ' " =
q
qX jI a
b ' ' =
q
dX jI b
O ' ' =
( d q)
jI
b
b ' " = −
d
aX jI a
O ' " =
a’’
b’’ b’
O’
IaRa
Eaf
a’
Iq
Ia
I
δ ϕ
Ut
E’af
Trang 713 Bài gi ả ng 7
Xét máy phát Đ B c ự c l ồ i n ố i vào l ướ i vô cùng l ớ n có điệ n áp Ee qua điệ n kháng
Xe(m ỗ i pha).
Đặ c tính công su ấ t – góc c ủ a máy c ự c l ồ i
Ut
jIdxd
jIqxq
Ef
δ
jIdXe
jIqXe
Ee
Ia
e d
e q
( ) δ cos ( ) δ
e
I
Máy phát cung c ấ p cho l ướ i
( ) δ sin ( ) 2 δ
2
q d
q d
e d
e f
X X
X X
E X
E E
+
=
Ả nh h ưở ng c ự c t ừ l ồ i (công su ấ t ứ ng v ớ i mômen t ừ tr ở )
Các đ i ề u ki ệ n để các máy phát đồ ng b ộ có th ể làm vi ệ c song song:
Điệ n áp c ủ a các máy phát ph ả i b ằ ng nhau và trùng pha
T ầ n s ố c ủ a các máy phát ph ả i b ằ ng nhau
Th ứ t ự pha c ủ a các máy phát ph ả i gi ố ng nhau
N ố i song song máy phát đồ ng b ộ
G1
G2
L
S2
Xét h ệ g ồ m hai máy phát G1 và G2, cung
c ấ p cho t ả i L nh ư hình bên T ạ i th ờ i đ i ể m 2
đ i ệ n áp cùng pha và điệ n áp gi ữ a hai đầ u
S2 b ằ ng 0 thì S2 s ẽ đ óng.
Trang 815 Bài gi ả ng 7
N ố i song song máy phát đồ ng b ộ (tt)
Thi ế t b ị ch ỉ th ị th ờ i đ i ể m thích h ợ p để đ óng S2 g ọ i là đồ ng b ộ k ế Sau khi hai máy phát đ ã đồ ng b ộ , các máy có th ể chia s ẻ công
su ấ t tác d ụ ng và ph ả n kháng nh ờ vi ệ c đ i ề u ch ỉ nh độ ng c ơ s ơ c ấ p
và kích t ừ c ủ a m ỗ i máy.
Phân b ố công su ấ t tác d ụ ng gi ữ a các máy đượ c đ i ề u ch ỉ nh b ằ ng các độ ng c ơ s ơ c ấ p Tr ướ c h ế t, độ ng c ơ s ơ c ấ p c ủ a máy G2 đượ c
t ă ng lên, t ầ n s ố c ủ a h ệ s ẽ tăng lên T ầ n s ố c ủ a h ệ đượ c ph ụ c h ồ i
b ằ ng cách gi ả m công su ấ t c ủ a độ ng c ơ s ơ c ấ p c ủ a máy G1.
Vi ệ c thay đổ i kích t ừ s ẽ làm ả nh h ưở ng đế n đ i ệ n áp đầ u c ự c và phân b ố công su ấ t ph ả n kháng Gi ả s ử bây gi ờ tăng k ích t ừ c ủ a máy G1, đ i ệ n áp Ut s ẽ tăng lên Vi ệ c gi ả m kích t ừ c ủ a máy G2 s ẽ
đư a v ề tr ạ ng thái bình th ườ ng Điệ n áp đầ u c ự c, dòng t ả i, và h ệ s ố
công su ấ t c ủ a t ả i không thay đổ i.
Vì công su ấ t c ủ a Đ CSC không đổ i, các đ i ệ n áp kích t ừ s ẽ b ị d ị ch pha sao cho Efsin( δ ) không thay đổ i Máy phát đượ c t ă ng kích t ừ s ẽ
mang t ả i c ả m nhi ề u h ơ n Hình 5.28b (giáo trình) minh h ọ a tr ườ ng
h ợ p máy G1 cung c ấ p toàn b ộ công su ấ t ph ả n kháng, và máy G2
N ố i song song máy phát đồ ng b ộ (tt)