Chương 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Khái niệm: Máy điện đồng bộ là các máy điện xoay chiều có tốc độ của rôto bằng với tốc độ của từ trường quay.. Ở chế độ xác lập, máy điện đồng bộ có tốc độ quay của rôto luôn không đổi

Chương 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

VI.1 Tổng quan

V.1.1 Khái niệm:

Máy điện đồng bộ là các máy điện xoay chiều có tốc độ của rôto bằng với

tốc độ của từ trường quay Dây quấn stato được nối với lưới điện xoay chiều, dây

quấn rôto được kích thích (kích từ) bằng dòng điện một chiều Ở chế độ xác lập,

máy điện đồng bộ có tốc độ quay của rôto luôn không đổi khi tải thay đổi

Máy điện đồng bộ thường được dùng làm máy phát trong hệ thống điện, với

cơ năng được cung cấp bằng một động cơ sơ cấp (các loại tuabin, động cơ kéo, )

Công suất của máy phát có thể đến 1000 MVA hay lớn hơn, và các máy phát thường làm việc song song với nhau trong hệ thống

Động cơ đồng bộ được sử dụng khi cần công suất truyền động lớn, có thể

đến hàng chục MW Ngoài ra, động cơ đồng bộ còn được dùng làm các máy bù đồng bộ (động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải), dùng để cải thiện hệ số

công suất và ổn định điện áp cho lưới điện

VI.1.2 Cấu tạo:

Stator: Y hay Δ (giống ĐCKĐB)

Rotor: Cực lồi hay Cực ẩn (Chỉ phân tích cho máy cực ẩn)

Có thêm bộ kích từ một chiều, (có chổi than hay không có chổi than) Công suất cơ hữu ích trên trục Pđm (W, kW, HP) đối với động cơ, công suất biểu

kiến Sđm (VA, kVA) đối với máy phát

Điện áp dây stato U1đm (V, kV)

Dòng điện dây stato I1đm (A)

Tần số dòng điện stato f (Hz)

Tốc độ quay rôto nđm (vòng/phút)

Hệ số công suất cosϕđm (đối với động cơ)

Hiệu suất ηđm

VI.1.3 Nguyên lý làm việc:

60

n

p

f = , n tính bằng vòng/phút (rpm)

m dq

m 2 f k N

ea = 2Em.cos(ωt)

eb = 2Em.cos(ωt – 120o)

ec = 2Em.cos(ωt – 240o)

VI.1.4 Đặc điểm cơ bản:

Tần số khi máy phát hoạt động độc lập và song song

Động cơ ĐB không tự mở máy được

Phản ứng phần ứng:

Ngang: Tải thuần trở

Dọc: Thuần cảm (khử từ) hay thuần dung (trợ từ)

VI.2 Mạch tương đương

Điện kháng đồng bộ:

Xđb là là tổng của điện kháng tản phần ứng và điện kháng phản ứng phần

ứng Z = Rư + jXđb

Mạch tương đương:

(Ru jXdb)Iu U ZIu U

E& = & + + = & + &

100 U

U E

%

Δ

■ Gốc U:

+

■ Gốc I:

(Ucos RuIu) (jUsin XdbIu)

VI.3 Đặc tính không tải, ngắn mạch

Thí nghiệm không tải:

Xác định tổn hao không tải Pq và tổn hao sắt từ Ps

Thí nghiệm ngắn mạch:

Đo được P, En, I1n

Pđ = P – Ps

Từ đó tính được Rn = Rư = Pđ /3I21n

Tính được Z ⇒ Xđb

VI.4 Đặc tính công suất - góc

VI.5 Các đặc tính vận hành

Giản đồ phân bố công suất – đặc tính hiệu suất:

Hiệu suất max khi tổn hao không phụ thuộc tải = tổn hao phụ thuộc tải

Đặc tính điều chỉnh: Ik(Iư)

Đặc tính ngoài: Ut(Iư)

Đặc tính hình V: Động cơ đồng bộ

Iư(Ik) khi công suất không đổi

Iư(Ik) khi hệ số công suất không đổi

cosϕ(Ik) khi công suất không đổi

Thiếu kích từ (Iư trễ)

Thừa kích từ (Iư sớm)

Mở máy động cơ đồng bộ:

Động cơ đồng bộ không tự mở máy được:

Gắn động cơ một chiều

Momen từ trở, cuộn đệm (cuộn cản): giống một động cơ KĐB

Mở máy non tải hay không tải (do gia tốc lớn), hay

Mở máy ở điện áp thấp để dòng điện phần ứng không quá cao Cuộn đệm không có tác dụng khi đã đồng bộ

VI.6 Ghép song song máy phát điện đồng bộ

_ Tần số không đổi

Các điều kiện cần đảm bảo trước khi đóng máy phát vào hệ thống:

– Sức điện động của máy phải bằng điện áp hệ thống

– Tần số của máy phải bằng tần số hệ thống

– Thứ tự pha của các sức điện động của máy phải giống với thứ tự pha của hệ

thống Góc pha giữa các sức điện động và các điện áp hệ thống phải bằng không

Khi các điều kiện trên được thoả và điện áp hai đầu máy ngắt bằng không, ta đóng

máy ngắt để hoà đồng bộ

Sau khi hoà đồng bộ, cần chú ý:

– Việc thay đổi dòng điện kích từ Ikt chỉ làm thay đổi công suất phản kháng mà máy

nhận từ hệ thống, điện áp của máy phát sẽ không thay đổi và bằng điện áp chung

cho cả hệ thống

– Để điều chỉnh công suất tác dụng cho hệ thống, phải tăng công suất của động cơ

sơ cấp, trong khi vẫn giữ tốc độ của máy không đổi