TỪ TRƯỜNG CỦA PHẦN ỨNG Khi máy điện làm việc có tải, dòng điện trong dây quấn phần ứng sẽ sinh ra từ trường - gọi là từ trường phần ứng.. Tuỳ theo tính chất của tải mà trục của từ trường
Trang 120-3 TỪ TRƯỜNG CỦA PHẦN ỨNG
Khi máy điện làm việc có tải, dòng điện trong dây quấn phần ứng sẽ sinh ra từ trường - gọi là từ trường phần ứng.
Tuỳ theo tính chất của tải mà trục của từ trường phần ứng sẽ làm thành một góc nhất định với từ trường cực từ.
Như vậy, tác dụng của từ trường phần ứng với từ trường cực từ (phản ứng phần ứng) sẽ có tính chất khác nhau tuỳ theo tính chất của tải: trở, dung hay cảm.
Ngoài ra, trong máy điện cực ẩn khe hở là đều, còn trong máy điện cực lồi khe hở dọc trục và ngang trục khác nhau nên s.đ.đ cảm ứng trong dây quấn phần tĩnh do từ trường phần ứng sinh ra
và các điện kháng của từ trường phần ứng của hai loại máy đó hoàn toàn khác nhau.
Trang 220.3.1 Phản ứng phần ứng ngang trục và dọc trục.
a) Khi tải thuần trở
Tải thuần trở nên dòng điện ba pha trong
dây quấn stato trùng pha với các s.đ.đ tương
ứng (ψ = 0).
Giả sử các s.đ.đ và dòng điện trong ba pha
là hình sin, tải ba pha đối xứng
điện và s.đ.đ như ở hình 20-4a.
Xét tương quan về không gian giữa từ
trường phần ứng và từ trường cực từ trong
trường hợp máy có 2 cực, ba pha, mỗi pha
tượng trưng bởi một vòng dây.
Trị số các dòng điện bằng:
Chiều của các dòng điện trong các pha như
ở hình 20-4b.
Hình 20-4 Đồ thị véctơ s.đ.đ (a) và quan hệ về không gian giữa từ trường cực từ và từ trường phần ứng
(b) ở tải thuần trở (ψ = 0)
b)
B
C Y
Z
N
S
F ư
Ft
n
a)
F ư
F t
E C
E A
E B
I B
I A
I C
Trang 3Ta thấy: vị trí không gian của từ trường quay phần ứng F ư có chiều trùng với trục của dây quấn pha A - pha có dòng điện cực đại
Vì từ thông xuyên qua pha A cực đại trước s.đ.đ trong pha đó
quay đi được một góc π/2 so với vị trí trục cực từ trùng với trục pha A - lúc mà từ thông xuyên qua pha A có trị số cực đại.
Như vậy, vị trí không gian của trục cực từ là thẳng góc với trục của pha A, tức là thẳng góc với chiều của từ trường phần ứng
của F t và phản ứng phần ứng là ngang trục.
gian của dòng điện và s.đ.đ như trên hình 20-4a.
Trang 4b) Tải thuần cảm
Tải thuần cảm, s.đ.đ E vượt trước
quay thêm góc π/2 so với vị trí của nó
ở trường hợp tải thuần trở (hình
20-5b).
(nghĩa là dọc trục cực từ) nhưng
dọc trục khử từ
Đồ thị véctơ thời gian của E, I và
từ trường phần ứng (b) khi tải thuần cảm.
a)
Fu
Ft
= 90 o
IA
EA
EC
EB
IB
IC
F u
Ft
Z N
S
A
Y
B
b)
C
Fư
Trang 5c) Tải thuần dung
Nếu tải là thuần dung, s.đ.đ E
quay thêm góc π/2 nữa mới đến vị trí
của nó ở trường hợp tải thuần trở,
nghĩa là vị trí của nó như ở hình
20-6b
trục trợ từ.
Đồ thị véctơ tương ứng như ở
hình 20-6a.
Hình 20-6 Đồ thị véctơ (a) và quan hệ không gian giữa từ trường cực từ và từ trường phần ứng (b) ở tải thuần dung (ψ = - 90 0 )
a)
F ư
F t
= 90 o
I A
E A
E B
E C
F u
F t
Z
Y N
S
A
X
B
b)
F ư
C
n
Trang 6Trường hợp tải hỗn hợp ta có
phần dọc trục và ngang trục như ở
hình 20-7, trong đó:
cảm (0 < ψ < π/2) phản ứng phần
ứng vừa ngang trục vừa dọc trục
khử từ.
có tính chất dung (0 > ψ > π/2) thì
phản ứng phần ứng vừa ngang trục
vừa dọc trục trợ từ.
Hình 20-7 Đồ thị véctơ (a) và quan hệ không gian giữa từ trường phần ứng và từ trường cực từ (b) ở tải hỗn hợp (0 < ψ < 90 0 )
a)
F u
F t
F uq
F ưd
I A
E A
E B
E C
I B
I C ψ
b)
F u
F t
Y
S
Z
N
B
C
F ư
n
Trang 720.3.2 Từ cảm do từ trường phần ứng và điện kháng tương ứng
mạch từ không bão hoà thì từ trở là hằng số.
Nếu s.t.đ của dây quấn phần ứng phân bố hình sin thì từ cảm dọc khe hở cũng hình sin Ta có:
I p
wk
m k
k
F k
k
2
0 0
và từ thông tương ứng là:
I p
Wk
m k
k
l l
2
Trang 8Từ thông Φư quay đồng bộ với rôto và cảm ứng nên trong bản thân dây quấn phần ứng s.đ.đ.:
fwkdq
Và điện kháng tương ứng là:
p
k
w k
k
l mf
E
2
2 0
4
I
Thường xư = 1,1 ÷ 2,3
Trang 9Ở máy đồng bộ cực lồi, khe hở giữa stato và rôto theo hai hướng dọc và ngang trục là không đều nhau nên tuy s.t.đ phần ứng là hình sin nhưng từ cảm phân bố dọc khe hở là không hình sin.
thành hai thành phần: dọc trục và ngang trục và xét từ cảm theo hai hướng đó Ta có:
d
dq dq
I p
wk m
I p
wk m
F
F
sin
2
d
q
dq dq
I p
wk m
I p
wk m
F
F
cos
2
q
(20-17)
(20-18)
(hình 20-8).
Trang 10• Nếu khe hở theo các hướng là đều, từ cảm do chúng sinh ra sẽ phân bố
hình sin (đường 1 trên hình 20-8) và có biên độ bằng:
Hình 20-8 Từ trường phần ứng dọc trục (a)
và ngang trục (b) trong máy điện cực lồi.
m
a)
d 1
B udm1
2 0
b)
/2
q
F ưq
1
2
B uqm1
B uqm
d
k k
B
0
q
k k
B
0
(20-19)
(20-20)
Trang 11• Trên thực tế khe hở không đều, từ cảm dọc trục B ưd và ngang trục
• Ta phân tíc các từ cảm đó thành các sóng cơ bản và các sóng bậc
cao Các sóng bậc cao có biên độ rất nhỏ có thể bỏ qua.
Sự khác nhau đó được biêủ thị bằng hệ số dạng sóng dọc trục và ngang trục:
dm
dml
d
B
B
k
qm
qml
q
B
B
k
(20-21)
(20-22)
và cho trong tài liệu thiết kế.
Trang 12• Tính toán tương tự như máy cực ẩn, ta có:
d d
d
d
p
k
w k
k
l mf
E
d
2 2 0
4
q q
q
q
p
k
w k
k
l mf
E
q
2 2 0
4
(20-23)
(20-24)
Trang 1320-4 QUY ĐỔI CÁC S.T.Đ TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
• Ở chế độ xác lập của tải đối xứng, tác dụng trợ từ hoặc khử từ của
s.t.đ phần ứng đối với từ trường cực từ tương đương với một s.t.đ nhất định của cực từ Để xét tác dụng nói trên, ta qui đổi s.t.đ phần ứng về s.t.đ cực từ, từ đó khi xét đến đặc tính của máy ta có thể dùng
• Trong quá trình quá độ, s.t.đ phần ứng thay đổi theo thời gian, dây
quấn stato và rôto có quan hệ hỗ cảm như dây quấn sơ cấp và thứ cấp trong máy biến áp Lúc đó dây quấn stato coi như dây quấn sơ cấp, còn dây quấn rôto coi như dây quấn thứ cấp Như vậy phải quy đổi dây quấn kích thích về dây quấn phần ứng.
• Sau đây xét trường hợp quy đổi s.t.đ phần ứng về s.t.đ cực từ Việc
quy đổi dựa trên cơ sở từ cảm hình sin do s.t đ Phần ứng và s.t đ Cực từ sinh ra phải bằng nhau.
Trang 14• Đối với máy cực ẩn ta có:
t
k k
k B
k
B t tm t
0
k k
B
0
(20-26)
(20-27)
Kết hợp (20-25) ÷ (20-27) suy ra được s.t.đ phần ứng quy đổi về s.t.đ cực từ (kí hiệu thêm dấu phẩy):
t
t
'
F
trong đó:
t
k
1
k
Trang 15• Với máy cực lồi, theo hướng dọc trục ta có:
t
k k
k B
k
B
d
t tm
t
0
d
d
d
d
k k
k B
k
B
d
m
0
(20-29)
(20-30) S.t.đ phần ứng dọc trục quy đổi về s.t.đ cực từ là:
t d
d t
d '
d
k F
Trong đó:
t
d d
k
k
k
Trang 16• S.t.đ phần ứng ngang trục quy đổi về s.t.đ cực từ là:
t q
q t
q
q
'
q
k F
t
q q
k
k
k
(20-33)
(20-34) trong đó:
lập thành các đường cong cho trong tài liệu thiết kế.
