Giáo trình Máy điện 1 - Chương 2: Vận hành máy điện đồng bộ

Giáo trình giới thiệu tới người đọc các nội dung: Đặc tính của máy phát điện đồng bộ, máy phát điện đồng bộ làm việc song song, đặc tính điều tốc của động cơ sơ cấp, phương pháp dừng an toàn các máy phát điện đồng bộ làm việc song song với máy phát khác,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chương 2

VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

2.1 ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Chế độ làm việc của máy phát điện của máy phát điện đồng bộ ở tai đối xứng được thể hiện rõ ràng qua các đại lượng như điện áp U ở đầu cực máy phát, dòng điện tải I trong dây quấn phần ứng, dòng điện kích thích It, hệ số công suất cos, tần số f hoặc tốc độ quay n Trừ tần số f luôn luôn được giữ bằng định mức fđm và cos = const do tải bên ngoài quyết định, từ ba đại lượng U, I, It còn lại có thể thành lập được các đặc tính sau đây của máy phát điện đồng bộ:

+ Đặc tính không tải: E = U0 =f(It)  I = 0, f = fđm

+ Đặc tính ngắn mạch: In = f(It)  U = 0, f = fđm

+ Đặc tính ngoài: U = f(I)  It = const, f = fđm, cos = const

+ Đặc tính điều chỉnh: It = f(I)  U = const, f = fđm, cos = const

Các đặc tính trên có thể thành lập được theo tính toán dựa vào đồ thị vectơ sđđ hoặc bằng cách làm thí nghiệm trực tiếp Từ các đặc tính trên có thể suy ra các tính chất quan trọng của máy tỉ số ngắn mạch, độ thay đổi điện áp Cũng từ các đặc tính ta suy ra các tham số điện kháng đồng bộ dọc trục và ngang trục, điện kháng tản của máy Trong phần này ta nghiên cứu các vấn đề trên bằng thí nghiệm với sơ đồ nối dây thí nghiệm lấy các đặc tính của máy phát điện đồng bộ được trình bày trên hình 2.1 Tải của máy phát đồng bộ là tổng trở Z có thể biến đổi Dòng điện kích thích It của máy phát điện

lấy từ nguồn điện bên ngoài và điều chỉnh

dòng điện kích từ It khi máy làm việc không tải (I = 0) và tốc độ quay của rotor không đổi được trình bày trên hình 2.2 Nó chính là dạng của đường cong từ hóa B

d

Và mạch điện thay thế của máy như trên hình 2.3a

Lúc ngắn mạch phản ứng phần ứng là khử từ, mạch từ của máy không bão hòa, vì từ thông khe hở  cần thiết để sinh ra sđđ E = Et –IXưd = IXưt rất nhỏ Do

đó đặc tính ngắn mạch máy phát điện đồng bộ là đường thẳng như trình bày trên hình 2.4

Trong đó Xd là trị số bão hòa của điện kháng đồng bộ dọc trục ứng với Et = Uđm

Từ (2.2) và (2.3) ta có:

*

1d âm d

âm

XI

- Xác định tỉ số ngắn mạch nhờ đặc tính ngắn mạch và không tải

Từ hình 2.5, dựa vào hai tam giác đồng dạng 0AA’ và 0BB’, ta có:

tn

to âm

noI

II

I

Ito = dòng điện kích từ sinh ra U0 = Uđm khi không tải

Itn = dòng điện kích từ sinh ra I = Iđm khi ngắn mạch

2.1.3 Đặc tính ngoài và độ thay đổi điện áp máy phát đồng bộ

1 Đặc tính ngoài

Đặc tính ngoài của máy phát là quan hệ giữa điện áp U trên cực máy phát và dòng điện tải I khi tính chất tải không đổi (cos = const), cũng như tốc độ quay rotor n và dòng điện kích từ It không đổi (hình 2.6) Dòng điện kích thích không

Từ hình 2.6, ta thấy rằng đặc tính ngoài phụ thuộc tính chất tải Tải có tính cảm khi I tăng, do phản ứng phần ứng khử từ nên điện áp giảm, đường biểu diễn đi xuống; còn tải có tính dung thì ngược lại

Dòng điện từ hóa định mức là dòng điện kích thích ứng với chế độ U =UđmI=Iđm, cos = cosđm, f = fđm

2 Độ thay đổi điện áp định mức U đm của MFĐB

Độ thay đổi điện áp định mức Uđm của máy phát đồng bộ được định nghĩa là

sự thay đổi điện áp khi tải thay đổi từ định mức đến không tải, trong điều kiện không thay đổi dòng điện kích từ Trị số Uđm thường biểu thị theo % điện áp định mức, nghĩa là:

âm

âm o

âm

U

UU



%

Trong đó: Uđm% = dộ thay đổi điện áp định mức %

Uo = điện áp lúc không tải (V)

Uđm = điện áp định mức (V) Trong máy phát đồng bộ turbine hơi, do Xd lớn nên có U lớn hơn so với máy phát turbine nước Thường Uđm = (25  35)% khi hệ số công suất cosđm

3 Độ thay đổi U cho trong điều kiện định mức, thường thì U sẽ dương khi cos = 1, hoặc tải có tính cảm, còn tải có tính dung U âm

U0

Et

VÍ DỤ 2.1

Một máy phát điện đồng bộ ba pha 1000kVA, 4,8kV, nối Y có điện trở dây quấn stator không đáng kể và điện kháng đồng bộ Xđb = 13,8/pha Máy đang vận hành trong điều kiện định mức với cos = 0,9 (chậm sau) Hãy tính (a) sđđ kích thích và góc công suất; (b) điện áp không tải, cho rằng dòng điện kích từ của máy phát điện không đổi; (c) độ thay đổi điện áp; (d) điện áp không tải, nếu dòng điện kích từ giảm còn 80% so với tải định mức

,253

101000

~

II

U

AI

Điện áp không tải có được từ hình vẽ 2.8 Đường cong tuyến tính hóa vẽ được bằng cách, một điểm đi qua gốc tọa độ và một điểm ở đường cong từ hóa có điện

áp pha là 2771V Chia trục điện áp thành tỉ lệ:

2771 V  30 tỉ lệ/đơn vị chia = 92,37 V/đơn vị chia

So với sức điện động kích thích Et:

2,4137,92

3801  đơn vị chia trên đường tuyến tính hóa

Từ điện áp 3801V trên đường tuyến tính hóa, hạ đường song song trục đứng sẽ gặp đường cong từ hóa và xác định được điện áp không tải:

4,33



o

U đơn vị x 92,37 V/đơn vị chia = 3085 V

c Độ thay đổi Điện áp định mức

(a)

~

+ _

27713085

âm

U

UUU

Chú ý, nếu dùng sđđ kích thích thế vào biểu thức độ thay đổi điện áp, ta có:

%371002771

2771

Ở đây do bão hòa từ làm độ lớn sđđ cảm ứng giảm

d Điện áp không tải khi giảm dòng điệ khích từ

Khi dòng điện kích từ (It2) định mức chia thành 27,5 khoảng, như vậy dòng điện kích từ giảm còn 80%, số đơn vị chia là:

80% x It2 tương ứng = 0,8 x 27,5 = 22 đơn vị chia dòng kích từ Như vậy, ta xác định được điện áp không tải có dòng điện kích từ bằng 80% dòng điện kích từ định mức là:

,253

101000

~

II

U

AI

b Điện áp không tải

Điện áp không tải có được từ hình 2.8 Đường cong tuyến tính hóa vẽ được bằng cách, một điểm đi qua gốc tọa độ và một điểm ở đường cong từ hóa có điện áp pha

là 2771V Chia trục điện áp thành tỉ lệ:

So với sức điện động kích thích Et:

2535  đơn vị chia trên đường tuyến tính hóa

Từ điện áp 2535V trên đường tuyến tính hóa, hạ đường song song trục đứng sẽ gặp đường cong từ hóa và xác định được điện áp không tải:

29



o

U đơn vị x 92,37 V/đơn vị chia = 2679 V

c Độ thay đổi Điện áp định mức

%32,31002771

27712679

âm

U

UUU

2.1.4 Đặc tính điều chỉnh

Đặc tính điều chỉnh của máy phát là quan hệ giữa dòng điện kích từ It theo dòng điện tải I khi điện áp U không đổi và

tốc độ quay rotor n, cos cũng không đổi

(hình 2.9) Đặc tính này cho biết cần phải

điều chỉnh dòng điện kích từ như thế nào để

giữ điện áp U trên đầu cực máy phát không

đổi khi tăng tải Thường trong các máy phát

điện đồng bộ có bộ tự động điều chỉnh dòng

kích từ để giữ điện áp không đổi

Dòng điện kích thích thay đổi ứng với các

tính chất tải khác nhau:

- Tải thuần trở: tăng tải thì phải tăng dòng

điện kích từ It để bù điện áp rơi trên dây

2.2 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC SONG SONG

Trong nhà máy điện các máy phát nối chung vào một thanh cái, còn trong hệ thống điện gồm nhiều nhà máy nối với nhau, tạo thành lưới điện, như vậy các máy phát điện đồng bộ làm việc song song Có nhiều ưu điểm khi các máy phát điện đồng bộ làm việc song song như giảm vốn đầu tư đặt máy phát điện dự trữ, đảm bảo an toàn cung cấp điện và sử dụng các nguồn năng lượng một cách kinh tế Khi nối các máy phát làm việc song song công suất của lưới điện rất lớn so với công suất của từng máy phát, do đó tần số và điện áp của lưới điện gần như không đổi khi thay đổi tải

Trước khi đưa một máy phát vào làm việc cùng với lưới điện tức là hoà đồng

bộ (hình.2.10), phải kiểm tra các điều kiện sau đây:

1 Điện áp của máy phát phải bằng điện áp của lưới điện

2 Tần số của máy phát phải bằng tần số của lưới điện

3 Thứ tự pha của máy phát phải giống thứ tự pha của lưới điện

4 Điện áp của máy phát và điện áp của lưới điện phải trùng pha nhau

Trên sơ đồ hình 2.10, máy phát điện đồng bộ F1 là máy phát đang làm việc với lưới, máy F2 là máy phát chuẩn bị ghép làm việc song song F1 tức là nối vào lưới, còn bộ đồng bộ kiểu ánh sáng được hình thành bởi ba đèn dây tóc 1, 2 và 3

Kiểm tra các điều kiện để ghép máy phát làm việc song song

Để ghép máy phát F2 vào lưới ta phải kiểm tra các điều kiện nối máy phát điện làm việc song song Dùng vônmét V để kiểm tra UF = UL, nếu không bằng ta điều chỉnh dòng điện kích từ máy phát để điện áp máy phát bằng điện áp lưới Tần số

và thứ tự pha được kiểm tra bằng bộ đồng bộ với ba đèn 1, 2 và 3 Khi tần số fF 

fL thì điện áp ΔU U LUF đặt vào các đèn 1, 2, 3 sẽ có tần số fF - fL Nếu thứ tự pha của máy phát và lưới giống nhau thì cả ba đèn cùng tối và cùng sáng với tần

số Điện áp U đặt trên ba đèn chính là hiệu số các điện áp pha tương ứng của hai hình sao điện áp máy phát F2 và của lưới điện như trên hình 2.10b Như vậy điện

áp đặc lên đèn U (0 < U < 2UF) có lúc lớn nhất là 2UF, do vậy Chọn đèn có điện áp Uđm = 2UF

Khi các điều kiện trên được thỏa mãn tức là điện áp ở hai đầu máy cắt bằng không, ta đóng máy cắt MC 2 để hòa đồng bộ Đóng máy cắt MC khi chu kỳ sáng tối của đèn từ 3  5s và đóng MC khi các đèn tối hẳn Nếu không đảm bảo các điều kiện trên, sẽ có dòng điện lớn chạy quẩn trong máy, phá hỏng máy và gây rối loạn hệ thống điện

Hình 2.10 Hòa đồng bộ máy phát đồng bộ vào lưới điện

VÍ DỤ 2.3

Hai máy phát điện đồng bộ ba pha làm việc song song, nối Y có điện trở dây quấn stator Rư = 2,18 /pha và điện kháng đồng bộ Xđb = 62/pha Hai máy cùng cung cấp điện cho cho một phụ tải 1830 kW với cos  = 0,83 (chậm sau) và điện áp trên tải là 13800V Điều chỉnh dòng kích từ của hai máy sao cho một máy có dòng điện phản kháng là 40A Tính :

a Dòng điện của mỗi máy phát điện ?

b Sđđ Et của mỗi máy và góc lệch pha giữa các sđđ đó ?

101830cos

U3

PI

I

U

 (b)

t

E

æRI

2.3 ĐẶC TÍNH ĐIỀU TỐC CỦA ĐỘNG CƠ SƠ CẤP

Điều chỉnh dòng điện kích từ It, điện áp của máy phát vẫn không đổi vì đó là điện áp của lưới điện Việc thay đổi dòng điện kích từ It chỉ làm tháy đổi công suất phản kháng của máy phát Còn muốn máy phát điện mang tải sau khi hòa đồng bộ,

ta tăng công suất động cơ sơ cấp, tức tăng lưu lượng nước trong máy thủy điện hoặc tăng lưu lượng hơi trong máy phát nhiệt điện

Trên hình 2.11 trình bày đặc tính tốc độ của động cơ sơ cấp, là quan hệ giữa tốc độ (tần số) của động cơ sơ cấp với công suất tác dụng Về lý thuyết nó là đường thẳng ngang, nhưng thực tế là đường hơi dốc xuống Đặc tính tốc độ hơi dốc xuống tình bày trên hình là qui định về tính ổn định làm việc vốn có khi máy phát vận hành song song với máy phát khác Máy có độ dốc bằng không gọi là máy đẳng thời, sẽ không ổn định khi vận hành song song; trong phần này ta xét sự thay đổi tải đột ngột, và điều chỉnh với trạng thái ổn định Đường cong đặc tính tốc

độ không tải khác nhau được vẽ bằng các đường thẳng nét đứt được trình bày trên hình 2.11

Tham số bộ điều tốc xác định việc phân phối công suất tác dụng giữa các máy

phát làm việc song song là độ thay đổi tốc độ bộ điều tốc GSR (Governor Speed Regulation) và độ suy giảm tốc độ GD bộ điều tốc (Governor Droop)

Độ thay đổi tốc độ bộ điều tốc GSR

Độ thay đổi tốc độ được định nghĩa là:

âm

âm o âm

âm o

f

ffn

nn

Độ suy giảm tốc độ bộ điều tốc GD

Độ suy giảm tốc độ bộ điều tốc hay tỉ số suy giảm là tỉ số của sự thay đổi tần số với thay đổi công suất tác dụng tương ứng:

âm

âm oP

ffP

VÍ DỤ 2.4

Trên hình 2.11 là đặc tính điều chỉnh tốc độ của máy phát điện đồng bộ ba pha 500kW, 460V, 50Hz, 2 cực từ đang làm việc ở chế độ định mức Hãy xác định độ thay đổi tốc độ và độ suy giảm tốc độ

Bài Giải

a Độ thay đổi tốc độ

02,050

ffGSR

b Độ suy giảm tốc độ

kWHzP

ffGD

âm

âm o

/002,0500

2.4 PHƯƠNG PHÁP DỪNG AN TÕAN CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG

BỘ LÀM VIỆC SONG SONG VỚI MÁY PHÁT KHÁC

Hình 2.11 Đặc tính tốc độ của động cơ sơ cấp

Để dừng an toàn các máy phát làm việc song song với máy phát khác, ta tiến hành các bước sau dây:

1 Điều chỉnh công suất cơ trên đầu trục máy phát và dòng điện kích từ để giảm dần dần công suất tác dụng và phản kháng về không

2 Khi oát kế chỉ không, cắt máy phát ra khỏi lưới

3 Công tắc tự động điều chỉnh điện áp chuyển về bằng tay

4 Giảm điện áp máy phát về trị số nhỏ nhất và cắt kích thích

5 Ngừng turbine quay máy phát

Chú ý, trong một số máy phát sử dụng tuốc bin hơi (1000MW hoặc cao hơn), nhà sản xuất đề xuất trình tự dừng máy nhằm mục đích giảm khả năng vượt tốc của máy phát

2.5 DÙNG TAM GIÁC ĐẶC TÍNH ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TOÁN VỀ MÁY

PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC SONG SONG

Giải các bài toán phân phối tải giữa các máy phát làm việc song song, ta có thể

tiến hành trực tiếp trên tam giác đặc tínhcủa mỗi máy, và dựa vào tam giác đồng dạng để xác định

Trên hình 2.12, là tam giác đặc tính được hình thành từ đường thẳng đặc tính tốc

độ (tần số) bộ điều tốc và đường thẳng tốc độ (tần số) định mức, hai đường này sẽ giao nhau ở tần số định mức và công suất tác dụng định mức Tam giác đặc tính là

cố định sinh ra từ sự suy giảm tốc độ và không đổi khi thay đổi tải hay thay đổi tốc

độ đặt không tải của bộ điều tốc

Tăng tải là nguyên nhân làm giảm tần số, như trình bày trên hình 2.12, và sự giao nhau của đường thẳng tần số mới và đặc tính điều tốc đã thiết lập tam giác đặc tính

Hình 2.12 Tam giác đặc tính hình thành từ đặc tính điều tốc và đường thẳng tần số định mức

P

Pđm

Tam giác đặc tính

fđm

đồng dạng mới Như vậy, từ hình của tam giác đồng dạng, và biểu thức (2.8), ta có:

P

fP

ffGD

âm

âm o

fGSRGD

âm

âmΔ

f = độ thay đổi tần số do thay đổi tải

P = độ thay đổi tải

Vì độ suy giảm tốc độ là không đổi khi tăng hoặc giảm tải Biểu thức (2.11) là đúng với tất cả các tần số vận hành và trong tất cả các tốc độ đặt không tải của bộ điều tốc

Bài giải

Trên hình 2.13 trình bày đường cong đặc tính của hai máy, với máy phát A được cắt ra khỏi lưới, tần số của nó tăng lên là fa2; máy B nhận hết tải nên tần số của nó giảm xuống là fb2

a Tần số của máy A

Hzf

fP

fP

fGSR

a

a a

a âm

âm

24,0Δ

100

Δ500

6002,0Δ

500kW

Đến tải

c Tần số của lưới

flưới = 59,76 Hz

VÍ DỤ 2.6

Hai máy phát đồng bộ, A có 500kW, 60Hz, 2300V, 6 cực từ và B - 300kW, 60Hz, 2300V, 4 cực từ đang làm việc song song Cả hai máy đều có độ thay đổi tốc độ 2,43% Hai máy có tải như nhau và công suất tổng máy đang cấp cho lưới 400kW

ở tần số 60,5Hz Giả sử rằng tải tổng tăng lên 500kW, hãy xác định (a) tần số đang vận hành; và (b) công suất của mỗi máy

Bài giải

Trên hình 2.14 trình bày đường cong đặc tính của hai máy

a Tần số của hai máy đang vận hành

Ta có:

a

a âm

âm

P

fP

fGSR

fΔ

Δ500

600243

,

bP

fΔ

Δ300

600243,

Pa = 342,936 f Pb = 205,761 f

Pa + Pb = (342,936 + 205,761) f

500 - 400 = 548,697 f

f = 0,182 Hz Tần số của lưới điện:

(B)

Bài giải

a Tần số của lưới điện

Do hai máy có độ suy giảm tốc độ như nhau nên tải tăng thêm phân phối đều cho hai máy, vì vậy:

kWP

2

720Δ

360

Δ0008,0Δ

P

fGD

từ lưới 200kVA có hệ số công suất 0,8; hãy xác định (a) công suất tác dụng của lưới điện cung cấp; và (b) tần số của hệ thống; (c) công suất tác dụng của mỗi máy

Bài giải

a Công suất tác dụng của lưới điện cung cấp cho tải

Tải tăng thêm: P = 400 + 0,8.200 = 600kW

Tải hệ thống: P = 210 + 600 = 810kW

b Tần số hệ thống

Từ số liệu trên hình 2.15b, tính được độ suy giảm tốc độ như sau:

kWHzP

fGD

fGD



kWHzP

fGD

0Δ

Δ2



aP

f

005714,

0Δ

Δ2



bP

f

008571,

0Δ

Δ2



cPf

Pa2 = 350f; Pb2 = 175f; Pc2 = 116,667f

Pa2 + Pb2 + Pc2 = 600 (350 +175 + 116,667)f = 600 f = 0,9351 Hz

2.6 PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT TÁC DỤNG GIỮ CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN

ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC SONG SONG

Điều chỉnh công suất động cơ sơ cấp tương ứng sẽ cân bằng lại công suất tác dụng giữa các máy phát điện làm việc song song nhưng không cân bằng công suất phản kháng Điều chỉnh dòng điện kích từ It sẽ cân bằng lại công suất phản kháng giữa các máy phát Muốn máy phát điện mang tải sau khi hòa đồng bộ, ta tăng công suất cơ của động cơ sơ cấp, tức tăng lưu lượng nước trong máy thủy điện hoặc tăng lưu lượng hơi trong máy phát nhiệt điện Điều chỉnh dòng điện kích từ

It, điện áp của máy phát vẫn không đổi vì đó là điện áp của lưới điện Việc thay đổi dòng điện kích từ It chỉ làm tháy đổi công suất phản kháng của máy phát Chú

ý, sau đây ta chỉ xét máy phát làm việc trong hệ thống điện, nghĩa là tần số f và điện áp U của hệ thống điện cho là không đổi

Để xét việc điều chỉnh công suất tác dụng giữa các máy phát điện làm việc song song được trình bày trên hình 2.16, máy phát điện một F1 đang cấp công suất cho lưới, máy phát hai F2 vừa hòa đồng bộ thành công vào lưới Đồ thị véctơ tương ứng với điều kiện ban đầu trình bày trên hình 2.16a và b Dòng điện I1 do máy F1 cấp cho lưới trước khi hòa máy F2 vào lưới điện

Điều chỉnh công suất tác dụng giữa các máy phát điện là đồng thời điều chỉnh điều chỉnh công suất cơ tương ứng, đó cũng là nguyên nhân gây ra góc công suất

Hình 2.16 Hai máy phát làm việc song song

F1

Hòa thành công vào lưới

Tải Tuốc bin

F2

của máy phát F2 tăng và máy phát F1 giảm Đồ thị véctơ vẽ bằng đường nét đứt trện hình 2.17a và b là trình bày sau khi điều chỉnh công suất tác dụng Từ điều kiện mới này, ta có:

Hình 2.17 Đồ thị vectơ (a) và (b) trình bày ảnh hưởng khi điều chỉnh công suất cơ đến việc

truyền công suất tác dụng; (c) và (d) ảnh hưởng khi điều chỉnh dòng kích từ đến công suất

phản kháng của máy phát điện đồng bộ

U

1 t

E

1't

E

I1I’1

âbXI

j1 Quỹ tích của Et

(a)

U

'' 1 t

E

1't

E

'' 1I

I’1

âbXI

j''1

’1 ''

E

2't

E

' 2I

j'2 Quỹ tích

của E t2

' 2 2

' 2 '

1 1

'

đb

t đb

t

X

UEX

' 2

' 1

' 2

' 1

1 Dòng điện phần ứng I trong máy F1 là chậm sau, nhưng dòng điện phần 1'ứng '

2I trong máy F2 là vượt trước, điều đó cho thấy có khác trong hệ số công suất và đã phân phối lại công suất phản khán giữa hai máy

2 Mặc dù trên hình 2.17a,b,c không trình bày độ lớn và góc pha của dòng điện lưới vì nó không đổi và bằng '

1I

Đồ thị véctơ tương ứng với điều kiện ổn định khi phân phối lại công suất tác dụng và phảng kháng giữa các máy phát làm việc song song vẽ bằng đường nét đứt và có sự thay đổi để '

2I trong máy F2 là chậm sau, được trình bày trên hình 2.17c và d Quỹ tích của véctơ dòng điện và spđđ trên hình 2.17 là trình bày quá trình chuyển công suất tác dụng và phản kháng giữa các máy phát làm việc song song

Cân bằng lại công suất phản kháng giữa các máy phát làm việc song như trình bày trên hình 2.17, là cho ta biết cách phải điều chỉnh đòng điện kích từ sao cho trị

số dòng điện và góc lệc pha của lưới không đổi Để thực hiện điều đó, biến trở điều chỉnh dòng điện kích từ của máy nhận công suất tác dụng (máy F2) quay lên

để tăng sđđ kích thích và máy có công suất tác dụng giảm (máy F2) quay xuống để giảm sđđ kích thích cho đến khi đồng hồ hệ số công suất (hay VAr - công suất phản kháng) chỉ như nhau cả hai máy

Các máy phát trình bày trên hình 2.17, là các máy phát giống y nhau làm việc song song, và kết hợp việc điều chỉnh để đảm nhận một phần của tổng công suất tác dụng và phản kháng Nếu các máy là không giống nhau, điện kháng đồng bộ cũng không như nhau và phải tính đến điều đó

VÍ DỤ 2.9

Hai máy phát đồng bộ ba pha đang làm việc song song cung cấp công suất tổng cho lưới điện gồm phụ tải 500kW, có hệ số công suất đơn vị và các động cơ không đồng bộ nhận công suất 200kVA, có hệ số công suất 0,852 Sơ đồ mạch điện trình bày trên hình 2.18a Giả sử rằng hai máy cung cấp công suất tác dụng bằng nhau cho lưới điện Hãy xác định (a) thành phần công suất tác dụng và phản kháng của tải Nếu(b) hệ số công suất tác dụng của máy A là 0,94, xác định công suất tác dụng của mỗi máy cung cấp

Bài giải

a Thành phần công suất tác dụng và phản kháng của tải

Plưới = 500 + 200.0,852 = 670,40 kW

ĐK = cos-1(0,852) = 31,57o

Qlưới = QĐK = 200.sin(31,57o) = 104,7 kVAr

b Công suất tác dụng của mỗi máy

Pa = Plưới/2 =670,40/2 = 335,2 kW

a = cos-1(0,94) = 19,95oCông suất phản khán của máy A: (hình 2.18b)

kVArtg

tgP

Qa  a φa 335,2 (19,95o)121,7

Công suất phản khán của máy B:

kVArQ

ra momen kéo tải cơ đấu vào trục

Ưu điểm động cơ điện đồng bộ là hệ số công suất cao và có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi dòng điện kích từ, điều này cho phép nâng cao hệ số công suất của lưới điện khi cần

Trường hợp động cơ quay không tải và tăng dòng kích từ đủ lớn thì dòng điện lưới vào động cơ sẽ vượt trước điện áp của nó một góc gần 900, lúc này động cơ làm việc như một tụ điện phát công suất phản kháng vào lưới, dây là chế độ máy

bù đồng bộ

2.7.1 Nguyên lý làm việc của động cơ điện đồng bộ

Khi cho dòng điện ba pha vào dây quấn stator, dòng điện ba pha ở dây quấn stator sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ :

)ph/vg(p