Giáo trình môn Máy điện (Phần 2)

nn  ( hệ số trượt ). Trên dây quấn roto: E2s = 4,44f2.w2.kdq2 ψ = 4,44s.f1.w2.kdq2. ψ = s.E2 . X2s = 2 .f2.L2 = s.x2 Phương trình cân bằng suât điện động roto : 36 )jxr(IE0 s222s2   )xjr(IE0 s222s2   s 1 n n 2 1  → s 1 .EE ' s2 ' 2  Giữ cho I’2 = const thì r ’ 2 và x ’ 2 tăng lên 1/s lần. s r s 1 r ' 2' 2  ; ' 2 ' 2' s2 x s r.s s 1 x  )r s s1 jxr(I)jx s r (IE0 '2 ' 2 ' 22 ' 2 ' 2 22    Phương trình khi roto quay : )jxr.(IEU 11111   )jx s r (IE0 ' 2 ' 2 22   21 EE   o21 III   mo1 Z.IE   Coi công suât tiên tán trên điện trở giả từ : Pcơ = ' 2 2' 21 r. s s1 .I.m  Khi n = 0 → s = 1 → P = 0. Dùng mạch điện thay thế tính Dùng sơ đồ thay thế một hệ cơ điện phức tạp để tình toán mạch điện một cách đơn giản. Mạch thay thế hình Г m 1 1 Z Z 1C  2001 III   m1 1 m1 1 00 ZZ U Z.C U I        '2r s s1 ;0s 1 ' 2 11 ' 1c 2 1 1 '' 2 C I ZCZ.C U I         2. Hệ số quy đổi dây quấn lồng sóc : 2dq2 1dq1 e k.w k.w k  ; 2dq22 1dq11 i k.wm k.w.m k  k = ke.ki m2 = Z2 ; w2 = ½ ; kdq2 = 1; ke = 2.w1.kdq1 37 2 1dq11 i Z k.w.m2 k  21dq1 2 1 )k.w( Z m4 k  §16.4 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC, GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỒ THỊ VECTƠ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.Động cơ : (0 < s < 1 ) P1 = P2 + Σp Σp = pcu1 + pFe + pcu2 + pcơ + pphụ P1 = m.U1I1.cos 1 Pđt = P1 – pcu1– pFe = s r .I.m ' 22' 21 Pcơ = Pđt – pcu2 = ' 2 2' 21 r. s s1 .I.m  P2 = Pcơ – (pcơ +pphụ) 11 2 P p 1 P P   2.Đồ thị vectơ Q1 = m.U1I1.sin 1 q1 = m1.I 2 1.x1 q2 = 2 2 2 ' 1 xI.m Phần lớn sinh ra từ trường khe hở : Qm = m1,E1.Io = m1.I 2 o.xm Q1 = Qm + q1 + q2 = m.U1I1.sin 1 Do khe hở không khí lớn nên dòng từ hóa Io >> so với dòng máy biến áp nên cos thấp. 1. Chế độ máy phát điện Khi s < 0 : Pcơ = ' 2 2' 21 r. s s1 .I.m  < 0. Máy nhân công suất cơ. 0 r x.s s/r x tg ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 2  , 90 o < 2 < 180 o, 1 > 90 o. P1 = m.U1I1.cos 1 < 0 máy phát công suất tác dụng vào lưới. Q1 = m.U1I1.sin 1 > 0 máy nhânc công suất phản kháng. Đồ thị vectơ : 3.Chế độ hãm 1 < s < ∞ Khi s >1 : Pcơ = ' 2 2' 21 r. s s1 .I.m  < 0. Máy nhận công suất cơ. Pđt = s r .I.m ' 22' 21 > 0. Máy lấy công suất điện từ lưới vào. Pđt + ( - Pcơ ) = ' 2 2' 21 r.I.m = pcu2. 38 Ví dụ : Tìng huống đặt ra nếu động cơ quay để chuyển gạch lên đến một vị trí, ngoại lực tác động làm cho gạch rơi xuống làm roto chuyển động ngược lại, roto nhận công suất cơ và công suất điện. Điều này có thể gây ra chảy roto, vì vậy cần phải có chế độ hãm. Trường hợp kéo cho tốc đọ quay của động cơ lớn hơn tốc độ quay động cơ cho phép thì động cơ làm việc ở chế độ máy phát. §16.5 BIỂU THỨC MÔMEN ĐIỆN TỪ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Phương trình cân bằng momen : M = Mo + M2. M : mômen điện từ. M = w Pco Mo : mômen không tải. Mo = w PP fco  M2 : mômen tải. M2 = w P2 ; w = 60 n2 . M : do từ trường quay tác dụng với dòng điện roto sinh ra từ trường quay quay với tốc độ n1 ; P f.60 n1  ; w1 = 60 n..2 1 Pcơ = 1w w Pđt = 1n n Pđt = (1-s).Pđt. Pcu2 = Pđt – Pcơ = s.Pđt. Pđt = m2.U2I2.cosΨ2. → Pcơ = m2(1-s).U2I2.cosΨ2. E2 = 2 .f2.w2.kdq2 ψ → 22dq222 co I.ø.cos .kw.P.m 2 1 w p M  Tính theo sơ đồ thay thế Γ : )x.Cx() s r Cr( U I.CI ' 211 2 ' 2 11 1'' 21 ' 2   )x.Cx() s r Cr( s r .U.m s r .ImP ' 211 2 ' 2 11 ' 22 11' 22' 21dt   )]x.Cx() s r Cr[(f2 s r .U.m w P M ' 211 2 ' 2 111 ' 22 11 1 dt dt   M tỉ lệ với U1 2 → U1 thay đổi thì M thay đổi lớn. M tỉ lệ nghịch với điện kháng. 0 ds dM  → sm = stới hạn ta có Mmax. 39 Và )x.Cx(r r.C s ' 211 2 1 ' 21 m    ; ` )x.Cx(rr U.mP f2 1 C2M ' 211 2 11 2 1 1 1max     Chú ý : Mmax : tỉ lệ với bình phương điện áp Mmax : không phụ thuộc điện trở của roto. Sm : phụ thuộc điện trở của roto. Mômen khởi động sẽ lớn khi tăng điên trở roto. Thay s = 1 vào biểu thức mômen ta tìm được Mk : mômen khởi động. )]x.Cx()rCr[(f2 r.U.Pm M ' 211 2' 2111 ' 2 2 11 k   Mkđ lớn quan trọng, muốn Mkd lớn tăng điện áp hoặc tăng điên trở roto r ’ 2 Biểu thức Klox : s s s s 2 M M m m max   ; đm max m M M k  Khả năng quá tải. ds dM > ds dM2 thì máy làm việc ổn định. Kiến thức cần nắm : + Biểu thức M + Mkđb tỉ lệ với U1 2. §16.6 MÔMEN PHỤ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.Mômen phụ không đồng bộ. ν = 6k +1 : Quay thuận ν = 6k – 1 : Quay ngược Tốc độ từ trường bậc ν : nν = ±  1 .n1 n : tốc độ của độ tổng hợp tất cả các loại sóng. n > 7 1 n1 đối với sóng bậc 7 động cơ chuyển sang chế độ máy phát còn đối với sóng bậc 1 vẫn ở chế độ động cơ n  ( -n1; -1/5 n1 ) mômen khởi động < 0 máy làm việc ở chế độ máy phát. 2.Mômen phụ đồng bộ Sinh ra các sóng không điều hòa bậc cao, từ trường stato tác dụng với 1 sóng bậc cao nào đó có cùng số đôi cực của từ trường roto. Mômen phụ sinh ra do ảnh hưởng sức từ động bánh răng, do đó thiết kế phải phù hợp số rãnh stato và roto, theo kinh nghiêm : Z1 = Z2 hoặc Z1- Z2 = ±2p. 3.Mômen sinh ra chấn động ở tạp âm Do từ trường sóng điều hòa gây lên, khi làm việc thì thường kêu và rung . Ngoài nguyên nhân cơ khí còn có nguyên nhân do lực từ kéo lệch về một phía. Sự rung động sinh ra cộng hưởng và ta thấy Z1 = Z2 ±1p, 2p thì sinh ra tung động rõ nhất. 4.Phương pháp khử mônmen phụ. 40 Không đồng bộ : Làm triệt tiêu hoặc yếu sóng bậc 5, bậc 7 bằng cách rút ngắn dây quấn. Làm yếu bằng cách tính toán phối hợp răng rãnh roto và stato Làm chéo rãnh ở roto hoặc stato. §16.7 CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.Đặc tính tốc độ. n = f(p2) n = n1( 1-s ) s = pcu2/Pđt 2.Đặc tính mômen 3.CosΨ và hiệu suất η. η = %100 p p 1 2  4.Năng lực quá tải km = dm max M M §16.8 CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG ĐIỀU KIỆN KHÔNG ĐỊNH MỨC 1.Điện áp không định mức. Nếu M2 không đổi thì khi U giảm thì I tăng Nếu M2 nhỏ ( động cơ làm việc non tải) khi đó trong một số trường hợp U giảm kéo theo cosΨ tăng. Nếu tải < 40% ( khi non tải ) thì nên giảm điện áp. 2.Tần số không định mức 3.Điện áp không đối xứng. E = 4,44f.w.k.ψ Khi E tăng thì f giảm dẫn đến Ψ tăng P ~ B2 ~ Ψ2 → P tăng lên rất nhiều Ví dụ : Cho một máy 380V_50Hz so với 2 máy 200V_50Hz thì đã tiết kiệm được 1,2 tỉ ở công ty. CHƯƠNG 18 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ỨNG DỤNG HIỆU ỨNG MẶT NGOÀI 1. Hiệu ứng mặt ngoài ngoài là gì ? Là : dòng có tần số càng cao càng có xu hướng tập trung chạy ở mặt ngoài của dây dẫn → tăng điện trở mặt ngoài. 2. Ứng dụng vào động cơ không đồng bộ : f2 = s.f1 41 Khi khởi động : n = 0 → s = 1 = n nn1  12 ff  . Dòng điện có xu hướng dồn ra phía ngoài r2 tăng lên dẫn đến Mk tăng lên. + Chế tạo roto rãnh sâu + Chế tạo roto hai lồng sóc. +Chế tạo roto có rãnh dạng đặ biệt ( hình chem., hình chai ) CHƯƠNG 19 MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ §19.1 MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỘNG BỘ Các phương pháp mở máy : - M mở máy lớn phù hợp với tính chất. - Phương pháp mở máy đơn giản dễ thực hiên - Tổn hao năng lượng thấp. 1.Mở máy trực tiếp + Ưu điểm : đơn giản. + Nhược điểm : dòng mở máy lớn 4 ÷ 7 Iđm làm sụt lưới, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị khác. Do dòng mở máy lớn tạo ra ứng suất do mối ghép các phần quay. Tổn hao lớn : Pcu tỉ lệ với I 2 ; do đó khi I tăng lên thì Pcu tăng lên rất nhanh. Điều này được ứng dụng để mở máy đông cơ công suất nhỏ hoặc động cơ công suất lớn nhưng điện áp cao. 2.Hạ điện áp khi khởi động 2.1 Khởi động bằng phương pháp nối Y – Δ ( chỉ áp dụng cho các động cơ khi làm việc bình thường dây quấn nối Δ ). VD : động cơ chạy ở lưới 380 V. U : Δ / Y 380/660 V Điện áp khởi động giảm lần. Mômen , I giảm 3 lần so với khởi động trực tiếp. + Ưu điểm :Đơn giản, tiết kiệm năng lượng. 42 + Nhược điểm : Chỉ làm việc với động cơ nối Δ, tốn công tắc tơ khi chuyển tử Y → Δ động cơ bị giật do xung dòng điện lớn +Ứng dụng : phù hợp với tải không yêu cầu Mômen khởi đông lớn. 2.2 Sử dụng máy biến áp tự ngẫu. - Khi khởi động : K1,K2 đóng sau đó K2 mở - Làm việc : K3 đóng K1, K2 mở - Ưu điểm : Khởi động cho mọi động cơ. Điện áp đưa ra khởi động là tùy ý. - Nhược điểm : Tốn kém, giá thành cao, nặng. 2.3 Khởi động bằng điện kháng stato. - Ưu điểm : đơn giản, rẻ tiền, bền, hiệu quả Sử dụng trong môi trường khắc nghiệt Sử dụng cuộn kháng tuyến tính dẫn đến mạch tử không bị kháng bão hòa. 2.4 Mở máy bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch roto (áp dụng với động cơ không đồng bộ dây quấn ) Mấy yêu cầu mở máy với Mômen lớn mà các phương pháp khác không đáp ứng được, do đó phải mở máy bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch roto. Cấp 1 : Rf = R1 + R2 + R3 Cấp 2 : Rf = R1 + R2 ( K1 đóng ) Cấp 3 : Rf = R1 ( K2 đóng ) Cấp 4 : Rf = 0 ( K3 đóng ) - Ưu điểm : Hạn chế dòng nhưng tăng được mômen . - Nhược điểm : Chế tạo phức tạp, phải có vàng trượt, chổi than, giá thành cao do đo ít được sử dụng. §19.3 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Động cơ không đồng bộ là loại khó khăn khi điều chỉnh tốc độ : n < nđb ; nđb = p f60 ; s = đbn nđbn  → n = nđb( 1-s ) → n = f ( f, p, s ). Các phương pháp điều chỉnh tốc độ. - Thay đổi tần số áp dụng cho việc điều chỉnh f ở stato - Thay đổi số đôi cực p ( đổi nói dây quấn, nhiều bộ dây quấn với p khác nhau trong một máy ). - Thay đổi s ( giảm áp, Rf lắp ở roto, nối cấp máy điện ) 1.Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số Cho phép điều chỉnh tốc độ vô cấp và ứng dụng cho nhiều loại tải, có thể tạo ra nhiều đặc tính phục vụ tốt cho nhiều động cơ, hiệu suất cao, giá thành cao. Ta có : Mmax = C. 2 1 f 2 1U Nếu cần dmM maxM = const điều chỉnh theo quy luật : 43 1U ' 1U = 1f ' 1f . M 'M Nếu cần M = const điều khiển theo quy luật 1U ' 1U = 1f ' 1f . Nếu cần M tỉ lệ với n2 điều khiển quy luật 2 1 1 1 1 f f U U          Nguyên lý biến tần 2.Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi số đôi cặp cực p n = p f60 p = 1,2, Phù hợp với tốc độ có cấp, cách điều chỉnh đơn giản, tuy nhiên cấu tạo phức tạp, công suất lớn, kích thích lớn. Cosφ ở các cấp độ khác nhau thì khác nhau. Trong các cấp độ chỉ có một cấp độ phù hợp và đạt đến chỉ tiêu kinh tế cao nhất. 3.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp. s = dt 2Cu P P = 1 ' 2 2' 21 w.M r.I.m Khi điện áp giảm thì I '2 tăng để đảm bảo bảo toàn cho vấn đề thay đổi công suất. 4.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ thuộc roto 5.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay li hợp điện động ( hay dùng ) CHƯƠNG 20 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÁC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I. Các chế độ làm việc đặc biệt. 1. Máy phát điện không đồng bộ làm việc độc lập với lưới ( không nhận được công suất phản kháng ) Co : để điều khiển công suất phản kháng cho máy phát tự kích khi không tải. C1 : bộ tụ được bù vào tỉ lệ công suất phản kháng của tải. Co = 11 M U.f.2 I.3  106 ( μF) ; C1 = 2 11 U.f.2 Q  ( μF) Q ; Công suât phản kháng của tải. 2. Chế độ hãm - Hãm ngược( đảo pha điện áp ) - Hãm tái sinh ( tải thế năng ) - Hãm động năng ( sau khi cắt điện ) Đưa dòng 1 chiều vào dây stato sinh ra từ thông hãm lại sức quay của roto. II. Các dạng khác của máy điện không đồng bộ 44 1. Máy dịch pha : Là roto đồng bộ không dây quấn được hoật động theo chu trình như máy biến áp kín. 2 1 U U = 2dq2 1dq1 kW k.W Hiệu dụng U1 = const U2 = const ở mọi vị trí roto góc pha thay đổi theo góc lệch roto. 2. Máy điều chỉnh cảm ứng ( máy điều áp ). 3. Tức là : rsra UUU   Nếu : rasmaxra rsminra sra 2s UUU UUU U.20U UU         4. Máy biến tần số f2 = sf1 s = đb đb n )n(n  s ≥ 1 → f ≥ f1 CHƯƠNG 21 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA §21.1 ĐẠI CƯƠNG § 22.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Khi có dòng điện vào dây quấn stato từ trường đập mạch là tổng của hai từ trường quay : thuận và ngược. ΨA : f2A = 60 )nn(p 1  = 60.n )nn.(n.p 1 11  = s.f1 ΨB : f2B = 60 )n1n(p  = 60 1n.p .        n )nn(n2 11 = (2 – s). f1 s = 1 lúc roto đứng yên hoặc lúc khởi động. s < 1 đối với ΨA, làm việc ở chế độ động cơ điện s > 1 đối với ΨB, làm việc ở chế độ động cơ hãm Phương trình : U1 = - E1A – E1B + I1 ( r1 + j.x1) E1A : suất điện động sinh ra bởi tổng hợp từ trường thuận stato với từ trường roto. E1B : suất điện động sinh ra bởi tổng hợp từ trường ngược stato với từ trường roto. 45 Ở mạch roto : B12 2 B2B2 A12 2 A2A2 Ex.j 2s r .IE Ex.j s r .IE                      + Khi s = 1 thì A1B1 EE   → ΨA = ΨB từ trường đập mạch động cơ không quay. + Khi s < 1 thì 2s 2r   < s r '2 do đó B1A1 EE    ΨA > ΨB Sinh ra từ trường quay Elíp với tốc độ n1 làm động cơ quay. § 21.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỞ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA Nguyên lí : Tạo ra các từ trường quay lúc động cơ khởi động, từ trường quay tròn hoặc elíp. 1. Động cơ khởi động bằng vành ngắn mạch - Đơn giản, giá thành rẻ. - Hệ số thấp, mômen khởi động yếu, phù hợp với tải gió. 2. Khởi động bằng điện trở Trong lõi thép stato đặt 2 cuộn dây lệch nhau về không gian một góc 90o. Cuộn dây làm việc nối trực tiếp lưới điện, cuộn dây mở máy nối với điện trở qua hệ thống công tắc ( công tắc li tâm đóng cắt theo tốc độ quay của động cơ ). Ưu điểm : Giá thành rẻ, dùng dây quấn làm điện trở. 3. Khởi động bằng điện dung. Đây là phương pháp phổ biến nhất. - Đặc điểm khởi động : + Mkđ lớn từ 2,2 ÷ 2,5 Mđm + Hiệu suất và cosφ không cao do đó kích thước máy lớn, thường sử dụng cho phụ tải yêu cầu Mkđ lớn, giá thành cao. - Đặc điểm làm việc : + Mkđ khá lớn 1,8 ÷ 2,2 Mđm. + Cosφ tương đối cao, hiệu suất lớn hơn hiệu suất ĐDKĐ, kích thước máy nhỏ hơn ĐDKĐ cùng công suất dùng cho phụ tải không yêu cầu Mkđ lớn, giá thành rẻ hơn ĐDKĐ. - ĐDLV : Mkđ thấp, nhỏ hơn Mđm. Hiêu suất và cosφ khá cao, kích thước máy nhỏ hơn hai loại trước chỉ thích hợp với phụ tải có momen tỉ lệ với tốc độ : quạt gió, bơm nước, giá thành rẻ nhát trong cac loại đông cơ một pha điện dung. 46 PHẦN BỐN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 22 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ §22.1 PHÂN LOẠI VÀ KẾT CẤU MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 1. Phân loại Theo kết cấu : - Máy điện đồng bộ cực ẩn : Roto chế tạo bằng thép khối, trên đó có các dãy đặt dây. Máy điện đồng bộ cực ẩn có hai cực đường kính roto nhỏ, tốc độ n = 3000 vòng/phút hay dùng ở nhà máy nhiệt điện. - Máy điện đồng bộ cực lồi : 2. Kết cấu a. Máy cực ẩn : Roto chế tạo bằng thép hợp kim chất lượng cao được rèn thành khối trụ và phay các rãnh đặt dây trên mặt roto, phần không phay hình thành một mặt phẳng từ đường kính roto giới hạn là 1,15m. Để tăng công suất máy chỉ có thể kéo dài lõi thép, chiều dài lõi thép đạt 6,5m. Các vòng dây quấn của cuộn kích từ được chết tạo bằng vật liện đồng cứng đặt trong rãnh và cách điện bằng Mika. Các thanh dẫn được nêm chặt, thanh nêm phi từ tính, các đầu dây được đai banưg ông thép phi cực tính. Đối với máy công suất lớn thường có một máy phát điện làm nhiêm vụ kích từ được gắn đồng trục với máy phát chính có f = 2f máy phát chính. 47 Stato : Lõi thép stato chết tạo bằng thép kĩ thuật điện dày 0,5 mm. Thân máy chế tạo bằng thép kết cấu hàn lại với nhau và được thiêt kế chung với nắp và trục ngang ổ đỡ có thể đặt riêng hoặc b. Máy cực lồi Roto : Ghép bởi nhiều cực từ, lõi thép của các cực từ được chế tạo từ thép nguội khối hoặc ghép các lá thép mỏng lại với nhau. Các cực từ được ghép với trục và bạc đỡ qua hệ thống bulông cực từ. Dây quấn cực từ chế tạo bằng đồng chất lượng cao và quấn thành bối xung quanh thân các cực từ. Đối với máy phát điện công suất lớn và động cơ điện ngoài dây quấn cực từ còn có dây quấn cản và dây quấn mở máy chế tạo dưới dạng lồng sóc đặt trên bề mặt cực. Điện trở dây quấn cản nhỏ hơn điện trở dây quấn cản. Trục : chế tạo bằng thép hợp kim rèn trước khi gia công. Stato : khác với stato máy cực ẩn, máy phát cực từ đặt đồng trục với máy phát chính. Trục đặt thắng đứng và bộ đỡ giá treo gọi là máy kiểu treo. Trục đặt thẳng đứng và bộ đỡ giá dưới gọi là máy kiểu dù. §22.2 HỆ THỐNG KÍCH TỪ CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Yêu cầu : động cơ được dòng điên kích từ It = t r r U . Động cơ được Ut duy trì điện áp ra của máy phát trong điều kiện làm việc bình thường. + Có khả năng tăng cường kích từ mạnh để giữ đồng bộ giữa máy phát và lưới khi có sự cố làm cho điện áp lưới hạ thấp do ngắn mạch từ xa. + Có khả năng truyền từ ( giảm nhanh dòng điện kích từ vể 0 khi có xự cố ngắn mạch nội bộ) khi có : - Điện áp triệt từ không vượt quá 5 lần điện áp kích từ định mức để đảm bảo độ bền cách điên cho dây quấn. - Tăng gấp đôi dòng kích từ trong 1,5 giây. Có 3 loại hệ thống kích từ : Dùng máy điện một chiều, dùng máy phát đồng bộ, dùng hệ thống chỉnh lưu. Tất cả hệ thống đều yêu cầu tự kích từ. CHƯƠNG 23 TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Do dòng điện chạy trong dây quấn roto và stato sinh ra khi máy không tải, từ trường là dòng điện kích từ sinh ra. Khi roto quay từ trường quét qua roto cảm ứng dây quấn sinh ra suất điện động không tải Eo. Khi mạch ngoài nối phụ tải trong dây quấn có dòng điện I, dòng điện này sinh ra từ trường stato hay là từ trường phần ứng, nếu 3 pha thì từ trường là từ trường quay. Sự tương tác từ trường kích từ và từ trường phần ứng gọi là phản ứng phần ứng, làm anh hưởng nhiều hoặc ít tùy thuộc vào tính chất của tải, cấu tạo của máy. Từ trường cực từ ( từ trường phần cảm do dòng i(t) sinh ra. Quét qua các thanh dẫn stato khi roto quay sinh ra Eo. 48 Khi có dòng điện (máy được đóng tải) trong dây quấn stato xuất hiện từ trường ( từ trường phần ứng) – Fư Sự tương tác giữa Fư và Ft – phản ứng phần ứng làm thay đổi Ft nhiều hay ít phụ thuộc vào tính chất tải, cấu tạo máy. tuo FFF   Giả thiết : Mạch từ không bão hòa để xếp chồng nghiệm. Ft do dòng 1 chiều sinh ra, Fư do dòng xoay chiều sinh ra, do đó phải quy đổi. §23.2 TỪ TRƯỜNG DÂY QUẤN KÍCH THÍCH Từ trường phân bố kết cấu dây quấn và cấu tạo từ : Btm1 = kt.Btm kt : hệ số dạng sóng. kT = 0.95 ÷ 1,15 với máy cực từ lồi = 0,965 ÷ 1,065 với máy cực ẩn. Biết Btm1 → Mưd Ψt1 =  2 . Btm1  .l Ψt1 =  O .    .k.k .. d  . p i.k.W ttt = w.Mưd.it = xưd.it.  udM    .k.k. ... d o  . p k.W.k.w ttdq . Tùy thuộc tính chất tải, trục từ trường phần ứng làm một góc nào đó với từ trường cực từ. §23.3 TỪ TRƯỜNG PHẦN ỨNG 1.Phản ứng phần ứng ngang trục và dọc trục Ngang trục: là vectơ từ trường phần ứng hợp một góc 90o với vectơ từ trường cực từ. Dọc trục : Là vectơ từ trường phần ứng hợp môt góc 0o và 180o với vectơ từ trường cực từ. a. Khi tải đối xứng và thuần trở Vị trí không gian từ trường quay phần ứng. Phần ứng có chiều trùng với trục dây quấn pha A là pha có suất điện động EA lớn nhất. ΨA (từ thông xuyên qua A) đạt cực đại trước suât điện động E một góc 90 o . Do vậy E đạt cực đại khi cực từ quay được một góc 90o so với vị trí trục cực từ trùng với trục pha A là lúc từ thông xuyên qua pha A có trị số cực đại. b. Khi tải thuần cảm. Tải thuần cảm E vượt trước I một góc ψ = 90o. Do đó khi ψAmax thì cực từ đã quay thêm m c. Tải bất kì. 2.Từ cảm do từ trường phần ứng và điện kháng tương ứng Máy cực ẩn : có khe hở không khí đều nếu khi đó sức từ động của dây quấn phần ứng phân bố hình sin thì từ cảm phân bố dọc khe hở cũng phân bố hình sin. Bưm = p I.k.w2m .k.k F .k.k dqo u o          Từ thông : 49 Ψư = p I.k.w2m .k.k ..2 .B 2 dq 2 o um             Ψư quay đồng bộ với roto cảm ứng dây quấn phần ứng suất điện động : Eư = 2 .fw.kdq. Ψư. Điện kháng : xư = p kw .k.k. .. mf4 I E dq 22 ou       Máy cực lồi : khe hở không đều nên sức từ động của dây quấn phần ứng phân bố hình sin thì từ cảm phân bố dọc khe hở không khí không phân bố hình sin. Lúc đó : uqudu FFF   ở ψ bất kì. q dq d dqdq uud I p k.w2m I p k.w2m sinI p k.w2m sin.FF         Fưq = Fư.cosψ Id = I.sinψ Iq = I.cosψ Biên độ Fưd, Fưq trùng với trục dọc và trục ngang của cực từ. Tuy nhiên thành phần bậc cao nhỏ nên tính toán có thể bỏ qua sóng bậc cao, tuy nhiên bậc cao chỉ xét sóng bậc 1 có biên độ :Budm1; Buqm1 udm 1udm ud B B K  ; uqm 1uqm uq B B K  ; k phụ thuộc hệ số mặt tích cực và phụ thuộc tỉ số     ,max cho trước khi thiết kế. + Điện kháng của máy điện cực lồi: ud 2 dq 2 d o d ud ud k. p k.w . .k.k.n l.. .f.m.4 I E x      uq 2 dq 2 d o d uq uq k. p k.w . .k.k.n l.. .f.m.4 I E x      xud = 0.5  1,5 xuq = 0,3  0,9 3.Quy đổi suất điện động trong máy điện đồng bộ - Quy đổi suất điện động phần ứng : suất điện động cực từ để khi xét các đường đặc tính dùng chung các đường cong Đối với tải đối xứng xác lập :Trong quá trình quá độ suất điện động phần ứng thay đổi theo thời gian , dây quấn stato và rôto có quan hệ với nhau như hỗ cảm trong máy biến áp nên coi stato là sơ cấp , roto là thứ cấp, trong trường hợp này người ta qui đổi dây quấn từ về dây quấn phần ứng. - Quy đổi suất điện động phần ứng về suất điện động cực từ Btm1 = Bum1 Máy cực ẩn: t o ttmt1tm F. k.k .kB.kB    50 u o um1um F. k.k BB    tuu t u u FF.k k F r  ; t u k 1 k  Máy cực lồi Dọc trục : t o ttmt1tm F. .k.k .kB.kB     u o ududmud1udm F. .k.k .kB.kB     tdud t ud uud Fk.F k k .FF  t ud d k k k  tquq t ud uquq Fk.F k k .FF  t uq q k k k  kq; kt : trị số quy đổi phụ thuộc dạng cực từ CHƯƠNG 24 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ §24.1 ĐẠI CƯƠNG §24.2 PHƯƠNG TRÌNH ĐIỆN ÁP VÀ ĐỒ THỊ VECTO 1.Máy phát điện a.Mạch từ không bão hoà Giả sử 0 < ψ < 90 0 (tải cảm) Máy cực ẩn )x.jr.(IEEU uuuo    Mà )x.jr.(Ix.I.jEUx.I.jE uuuouu    udbo r.Ix.I.jE   Trong đó xdb = xu + xu udbo r.Ix.I.jEU   51   Er.Ix.I.jU udb ouuu Er.Ix.I.jx.I.jU     Máy cực lồi: uqudu FFF   uddudud x.I.jE   uqququq x.I.jE   )x.I.jr.Ix.I.jx.I.jE)x.jr.(IEEEU xuuqquddoxuuqudo      Mà uquduuu x.I.jx.I.j)sin.x.Icos.x.I.(jx.I.j            uuuqquuddo r.I.j)xx.(I.j)xx.(I.jEU       uqqddo r.I.jx.I.jx.I.jE   Trong đó        uuqq uudd xxx xxx b) Mạch từ bão hoà : Khi mạch từ bão hoà các hệ số kd; kq; kd khó xác định  thành laapj đồ thị vectơ dựa vào hai đồ thị chưa bão hoà và đồ thị suất từ đồng kết hợp với đường cong không tải (đường cong từ hoá)  gọi là đồ thị Pôchiê + Máy cực ẩn: Từ đồ thị xác định U = Eo – U Eo: điện áp lúc không tải U: điện áp lúc định mức U: độ sụp áp + Máy cực lồi (tài liệu) 2. Động cơ điện Thường là cực lồi: uqqddoxuuqudouu r.Ix.I.jx.I.jE)x.jr.(IEEE)x.jr.(IEU         §24.3.GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Máy phát điện: Động cơ điện Pdt = P1 – ( Pco + Pt + Pf ) Pdt = P1 – ( Pcu + PFe ) P2 = Pdt – ( Pcu + PFe ) P2 = Pdt – ( Pco + Pt + Pf ) §24.4. ĐẶC TÍNH GÓC CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 1. Đặc tính góc công suất tác dụng P = f(θ) khi Eo= const ,U = const;θ = E.U; Giả thiết ru = 0;  P = m.U.I.cos Máy cực lồi: Nếu bỏ qua ru = 0; d o d x cos.UE I   52 q q x sin.U I    =  -   P = m.U.I.cos = m.U.I.cos(  -  ) = m.U.( I.cos.cos + I.sin.sin ) = m.U.( Id .cos+Iq.sin )           sin. x 1 x 1 2 U.m sin. x U.m qq 2 q 2 = Pe + Pu Theo đơn vị tương đối                2sin. x 1 x 1 2 U sin. x U.E P dqd o 2 P = Pe + Pu Pe ~ sinθ phụ thuộc E 0 hay it Pu ~ sin2θ không phụ thuộc Eo;khi it = 0 thì Pu  0  Máy cực ẩn xd=xq  sin. x E.U.m P d o 2. Đặc tính góc công suất phản kháng Q = m.U.I sinφ = mU