Tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều đồng bộ

o tuabin. Như vậy kớch thước xà đỡ trờn rất lớn tốn nhiều sắt thộp, đồng thời bản thõn mỏy cũng cao lớn do đú tăng chi phớ xõy dựng buồng đặt mỏy. Ở mỏy phỏt tuốcbin nước kiểu dự, ổ đỡ trục nằm trờn xà dưới. Xà đỡ dưới được cố định trờn nền của gian mỏy, do đú ngắn hơn và ở một số mỏy, ổ trục đỡ được đặt ngay trờn nắp của tuabin nước. Trong cả hai trường hợp đều giảm được vật liệu chế tạo (cú thể đến vài trăm tấn đối với cỏc mỏy lớn) và khiến cho bản thõn mỏy và buồng đặt mỏy đều thấp hơn. Trờn cựng trục mỏy phỏt tuabin thường cú đặt them cỏc mỏy phụ - mỏy kớch thớch, để cung cấp dũng diện một chiều cho cực từ cuả mỏy phỏt đồng bộ và mỏy phỏt điều chỉnh để làm nguồn cung cấp điện cho bộ điều chỉnh tự động của tuabin. Điều chỉnh điện ỏp mỏy phỏt ta điều chỉnh dũng kớch từ Id dẫn đến từ thụng và điện trường thay đổi, ta sẽ điều chỉnh được điện ỏp. Ta điều chỉnh tần số thỡ ta điều chỉnh tốc độ của động cơ sơ cấp ( tuabin nước, khớ, dầu, giú). Ta điều chỉnh cụng suất mỏy phỏt ta phải điều chỉnh cụng suất điện từ, tức là ta điều chỉnh gúc giữa U và E0. Muốn điều chỉnh gúc ta phải điều chỉnh cụng suất của động cơ sơ cấp. Như điều chỉnh cụng suất của mỏy phỏt liờn quan đến tần số mỏy phỏt, ta điều chỉnh dũng kớch từ E0 thay đú gúc giữa U và I thay đổi cụng suất thay đổi, cụng suất phản khỏng thay đổi. Việc điều chỉnh cụng suất phản khỏng liờn quan đến điện ỏp mỏy phỏt ra. + Điều kiện làm việc song song của mỏy phỏt. +UF = Ul + fF = fl + Thứ tự pha giống nhau + UF, Ul trựng pha nhau + F: mỏy phỏt, l: lưới điện. 3. Nguyờn lý làm việc của mỏy phỏt. Mỏy phỏt biến đổi cơ năng thành điện năng do đú ta phải dựng động cơ sơ cấp quay rụto với tốc độ n. vỡ rụto là nam chõm điện nờn cảm ứng trong dõy quấn stato suất điện động 3 pha eA, eB, eC. Trị số hiệu dụng suất điện động 1 pha E0 = 4,44. w.f.k.dq.f. W: số vũng của một pha. f = f: là tần số n: là tốc độ rụto p: là số đối cực k.dq: là hệ số dõy quấn F0: từ trường dưới một cực Khi mỏy phỏt mang tải (mạch ngoài kớn) trong dõy quấn dũng điện 3 pha tạo ra một từ trường quay n1= n. 4. Phương trỡnh và cỏc quan hệ điện từ. 4.1. Phương trỡnh của mỏy điện dồng bộ. a. Phản ứng phần ứng. Khi stato cú dõy điện, dũng điện stato (phần ứng) tạo ra từ trường gọi là từ trường phần ứng. Tỏc dụng của từ trường phần ứng làm từ trường phần cảm của rụto gọi là phản ứng phần ứng.Tuỳ theo tớnh chất của tải mà phản ứng phần ứng khỏc nhau. + Tải thuần dung. F0 của cực từ cảm ứng suất diện động E0 ở stato, E0 chậm sau F0 một gúc /2 tải thuần dung nờn dũng stato Id vượt trước E0 một gúc 900 Id sinh ra từ trường phần ứng, Fưd trựng pha nhau sinh ra suất điện động tải thuần dung phản ứng phần ứng dọc trục (Fud, F0 cựng trục), trợ từ (Fud cựng chiều F0). + Tải thuần cảm: Tương tự như tải thuần dung nhưng tải thuần cảm dựng stato Id chậm sau E0 một gúc 900, ta cs đồ thị vộctơ. Eud = - j.nud.Id. Tải thuần cảm phản ứng phần ứng dọc trục khử từ (Fud ngược chiều F0). + Tải thuần trở: Dũng điện stato In trựng pha với E0 ta cú đồ thị In sinh ra Fun Fun sinh ra Eun Eun = - j.xun.In. Tải thuần trở thỡ phản cảm ứng ngang trục + Tải bất kỳ: Dũng điện stato I ta phõn làm hai thành phần I = Id + In. In:gõy ra phản ứng phần ứng ngang trục. Id: Gõy ra phản ứng cảm ứng đồng trục(trợ từ hay khử từ) tuỳ thuộc vào tải mang tớnh chất tương ứng. Trợ từ mang tớnh chất điện dung . khử từ mang tớnh chất điện cảm. b. Phương trỡnh của mỏy phỏt điện. F0 sinh ra E0. I = Id+In. Id sinh ra Fud, Fud sinh ra Eud. In sinh ra Fun, Fun sinh ra Eun. Dũng điện stato I sinh ra từ trường tản Ft. Ft sinh ra Et, Et = -j.xt.Y =-j.xt.(Id+In). Đối với máy phỏt điện ta cú sơ đồ như sau. R: là điện trở dõy quấn phản ứng phần ứng stato. Trong nhiều trường hợp ta bỏ qua R vậy ta cú . Eo +Eud+Eun+Et=U E0 =U –Eud-Eun-Et Thay cỏc biểu thức ta được: E0 = U + j.xd.Id+j.xnIn. Trong đú: xd = xud + xt Xn = xun+xt Rụto cực ẩn khe hở ngang, dọc đều nhau nờn xd = xdb =xn: điện khỏng đồng bộ ta cú. Eo =U + j.xdb.I. TỔN HAO VÀ HIỆU SUẤT CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ. Như đó biết về sự cõn bằng năng lượng của mỏy điện đồng bộ, khi làm việc, trong mỏy cú cỏc tổn hao đồng, tổn hao sắt, tổn hao kớch từ, tổn hao phụ và tổn hao cơ. Tổn hao dồng là cụng suất mất mỏt trờn dõy quấn phần tĩnh với giả thiết là mật độ dũng điện phõn bố đều trờn tiết diện của dõy dẫn.Tổn hao này phụ thuộc vào trị số mật độ dũng điện, trọng lượng đồng và thường được tớnh ở nhiệt độ 75oC. Tổn hao sắt từ là cụng suất mất mỏt trờn mạch từ (gụng và răng) do từ trường biến đổi hỡnh sin(ứng với tần số f1). Tổn hao này phụ thuộc vào trị số của từ cảm, tần số, trọng lượng lừi thộp, chất lượng của tụn silic, trỡnh độ cụng nghệ chế tạo lừi thộp. Tổn hao kớch từ là cụng suất tổn hao trờn điện trở của dõy quấn kớch thớch và của cỏc chổi than. Nếu mỏy kớch thớch đặt trờn trục của mỏy đồng bộ thỡ cụng suất tổn hao trờn phải chia cho hiệu suất của mỏy kớch thớch. Tổn hao phụ bao gồm cỏc phần sau: a.Tổn hao phụ do dũng điện xoỏy ở cỏc thanh dẫn của dõy quấn stato và cỏc bộ phận khỏc của mỏy với tỏc dụng của từ trường tản do dũng điện phần ứng sinh ra. b.Tổn hao ở bề mặt cực từ hoặc ở bề mặt cực từ lừi thộp rụto của mỏy cực ẩn do stato cú rónh và như vậy từ cảm khe hở cú song điều hoà răng. Do tỏc dụng màn chắn của dũng xoỏy, ở sõu trong lừi thộp khụng cú tổn hao này. c.Tổn hao ở răng của stato do sự đập mạch ngang và dọc của từ thong chớnh và do cỏc song điều hoà bậc cao với tấn số khỏc ft. Tổn hao cơ bao gồm: 1.Tổn hao cụng suất cần thiết để đưa khụng khớhoặc cỏc chất làm lạnh khỏc vào cỏc bộ phận của mỏy. 2.Tổn hao cụng suất do ma sỏt ở ổ trục và ở bề mặt rụto và stato khi rụto quay trong mụi chất làm lạnh (khụng khớ,…). ở cỏc mỏy điện đồng bộ cụng suất và tốc độ quay khỏc nhau, tỉ lệ phõn phối cỏc tổn hao nối trờn khụng giống nhau. Trong cỏc mỏy đồng bộ bốn cực cụng suất trung bỡnh, tổn hao đồng trong dõy quấn phần tĩnh và dõy quấn kớch từ chiếm tới khoảng 65% tổng tổn hao.Trong khi đú tổn hao trong lừi thộp stato (kể cả tổn hao chớnh và phụ) chỉ chiếm khoảng 14%. Trong mỏy phỏt tuabin nước cụng suất lớn, tốc độ chậm thỡ tổn hao trong dõy quấn phần tĩnh và trong dõy quấn kớch từ chiếm khoảng 35%, cũn tổn hao trong lừi thộp stato thỡ chiếm tới 37%.Trong trường hợp này, để giảm bớt tổn hao trong lừi thộp stato nờn dựng tụn silic cú suất tổn hao nhỏ. Tổn hao phụ cú thể chiếm tới khoảng 11% đối với mỏy phỏt tuabin nước, trong đú chủ yếu là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch vào khoảng 18% đối với mỏy phỏt tuabin hơi và ở đõy khỏc với trường hợp mỏy phỏt tuabin hơi và ở đõy khỏc với trường hợp mỏy phỏt tuabin nước, tổn hao phụ trong dõy đồng của stato là chủ yếu. Để giảm bớt tổn hao phụ trong cỏc mỏy cụng suất lớn thường dựng cỏc biện phỏp sau: a.Chia dõy dẫn theo chiều cao của rónh thành nhiều dõy đồng bẹt dày khoảng 4 ữ 5 mm và hoỏn vị vj trớ của chỳng ở trong rónh (đụi khi cả ở phần dầu nối) sao cho dọc chiều dài của rónh mỗi dõy đồng bẹt đều nằm ở tất cả cỏc vị trớ từ phớa đỏy rónh lờn phớa miệng rónh. b.Chế tạo cỏc vành ộp lừi thộp stato, vành đai đầu nối của rụto bằng thộp khụng từ tớnh. c.Tiện xoỏy ốc bề mặt rụto của mỏy phỏt tuabinhơi. Hiệu suất của mỏy phỏt điện đồng bộ được xỏc định bằng biểu thức: h = Trong đú: Pz : cụng suất đầu ra của mỏy; ồp: tổng tổn hao trong mỏy. Hiệu suất của cỏc mỏy phỏt đồng bộ làm lạnh bằng khụng khớ cụng suất o,5 ữ 3000 kw vào khoảng 92 ữ 95%; cụng suất 3,5 ữ 100000kw vào khoảng 95 ữ 97,8%. Nếu làm lạnh bằng hyđrụgen thỡ hiệu suất cũng cú thể tăng khoảng o,8%. III. ĐIỀU CHỈNH CễNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CễNG SUẤT PHẢN KHÁNG CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ. Tải của hộ dựng điện trong lưới điện thường luụn thay đổi theo điều kiện của sản xuất hoặc cũng cú thể cú trường hợp tuy tải khụng thay đổi nhưng do điều kiện vận hành của lưới điện mà cần thiếtphải thay đổi chế độ làm việc của cỏc mỏy phỏt điện, do đú trờn thực tế phải điều chỉnh cụng suất tỏc dụng P và cụng suất phản khỏng Q của mỏy phỏt điện đồng bộ. Ta hóy xột vấn đề ở hai trường hợp điển hỡnh. Trường họp thứ nhất là trường mỏy phỏt điện làm việc trong hệ thống điện lực cú cụng suất vụ cựng lớn với U.f=const, hay núi cỏch khỏc đi tổng cụng suất của cỏc mỏy phỏt điện đang làm việc song song trong hệ thống rất lớn so với cụng suấtcủa mỏy phỏt điện đang được xột, do đú việc điều chỉnh P và Q của mỏy phỏt điện đú khụng làm thay đổi U, f của hệ thống điện. Trường hợp thứ hai là trường hợp chỉ cú hai hoặc nhiều mỏy phỏt điện cụng suất tương tựlàm việc song song và sự thay đỏi chế độ làm vệc của một mỏy sẽ làm thay đổi U, f chung của cả cỏc mỏy phỏt điện đú. 1. Điều chỉnh cụng suất tỏc dụng P của mỏy phỏt điện đồng bộ. a. Trường hợp mỏy phỏt điện làm việc trong hệ thống điện cụng suất vụ cung lớn. Ở trường hợp này U và f là khụng đổi nờn nếu giữ dũng điện kớch thớch it khụng dổi thỡ E là hằng số và theo biểu thức (24-11) thỡ P là hàm số của gúc θ vcà đường biểu diễn của nú cú dạng như đó biết trờn hỡnh24-9. Ở chế độ làm việc xỏc lập cụng suất tỏc dụng P của mỏy ứng với gúc θ nhất địng phải cõn bằng với cụng suất cơ trờn trục làm quay mỏy phỏt điện. Đường biểu diễn cụng suất cơ của động cơ sơ cấp được biểu thị bằng đường thẳng song song với trục ngang và cắt đặc tớnh gúc ở điểm A trờn hỡnh 27-4.Như vậy muốn điều chỉnh cụng suất tỏc dụng Pcủa mỏy phỏt thỡ phải thay đổi gúc θ nghĩa là giao điểm A bằng cỏch thay đổi cụng suất cơ trờn trục mỏy. Cụng suất tỏc dụnh cực đại Pm mà mỏy phỏt điện cú thể cung cấp cho hệ thống điện ứng với khi dP/dθ = 0. Áp dụng điều kiện đú đúi với biểu thức (24-11) của mỏy phỏt đồng bộ cực ẩn suy ra được θm = 90và: Pm = Cũng như vậy với mỏy cực lồi, từ (24-13) cú thể suy ra được gúc θm xỏc định bởi : cosθm = Trong đú : A = , B = mU2() Và Pm = Khi điều chỉnh cụng suất tỏc dụng cần chỳ ý ră ngf mỏy phỏt điện đồng bộ chỉ làm việc ổn định tĩnh khi 0Pcơ, kết quả là rụto sẽ bị ghỡm và mỏy phỏt điện trở lại làm việc ở gúc θ ban đầu sau vài chu kỳ giao động. Trỏi lại nếu mỏy phỏt điện làm việc xỏc lập ở θ2 > θm , vớ dụ ở điểm Btrờn hỡnh 27-4 thỡ khi cụng suất cơ thay đổi trờn, gúc θ tăng thờm ∆θ sẽ làm cho P của mỏy phỏt điện giảm, như vậy: P < Pcơ , kết quả là rụto quay nhanh them, gúc θ càng tăng và mỏy phỏt điện sẽ mất đồng bộ với lưới điện. Từ những điều núi trờn ta thấy rằng, khi điều chỉnh cụng suất tỏc dụng mà muốn giữ cho mỏy phỏt điện làm việc ổn định thỡ phải cú điều kiện sau: Trong đú dP/dθ được gọi là cụng suất chỉnh bộ đặc trưng cho khả năng giữ cho mỏy làm việc đồng bộ trong lưới điện và được ký hiệu bằng Pcb. Từ cỏc biểu thức (24-13) ,(24-15) suy ra được hệ số cụng suất chỉnh bộ đối với mỏy cực lồi: Pcb= cosθ +mU2()cos2θ Và đối với mỏy cực ẩn: Pcb = cosθ Đường biểu diễn của cụng suất chỉnh bộ, ta thấy khi khụng tải (θ = 0), khả năng chỉnh bộ tức khả năng của ∆P giữa cụng suất cơ đưa vào mỏy và cụng suất tỏc dụng đưa ra lưới điện ứng với sự thay đổi ∆θ làm cho mỏy phỏt vẫn duy trỡ làm việc với lưới điện là lớn nhất, cũn khi θ =θm thỡ khả năng chỉnh bộ bằng khụng. Trờn thực tế vận hành, để đề phũng trường hợp U hoặc E giảm hoặc những nguyờn nhõn khỏc làm cho cụng suất P đưa ra lưới điện giảm thoe nhưng vẫn duy trỡ được đồng bộ, mỏy phỏt điện thường làm việc với cụng suất định mức Pdm ứng với θ <300. Như vấy khả năng quỏ tải của mỏy phỏt điện đồng bộ được xỏc định tỷ số: km = gọi là hệ số khả năng quỏ tải. Đối với mỏy cực ẩn km = Theo quy định thỡ cần đảm bảo km >1,7 và muốn như vậy thỡ mỏy phải cú tỷ số ngắn mạch K lớn, nghĩa là xd phải nhỏ (hoặc khe hở lớn) Cần chỳ ý rằng khi điều chỉnh cụng suất tỏc dụng, do θ thay đổi nờn cụng suất phản khỏng cũng thay đổi theo. b.Trường hợp mỏy phỏt điện cụng suất tương tự làm việc song song. Giả sử cú hai mỏy phỏt điện cụng suất bằng nhau làm việc song song. Ở trường hợp này, trong điều kiện tải của lưới điện khụng đổi khi tăng cụng suất tỏc dụng của mỏy mà khụng giảm tương ứng cụng suất tỏc dụng của mỏy kia thỡ tần số của lưới điện sẽ thay đổi cho đến khi cú sự cõn bằng mới và khiến cho hộ dựng điện phải làm việc trong tần số khỏc định mức. Vỡ vậy, để cho f = const khi tăng cụng suất tỏc dụng của một mỏy thỡ phải giảm cụng suất tỏc dụng của mỏy kia. Chớnh cũng bằng cỏch đú mà cú thể thay đổi sự phõn phối cụng suất tỏc dụng giữa hai mỏy. 2. Điều chỉnh cụng suất phản khỏng của mỏy phỏt điện đồng bộ. Ta hóy xột việc điều chỉnh cụng suất phản khỏng của mỏy điện đồng bộ làm việc ttrong lưới điện vụ cựng lớn (U,f = const) khi cụng suất tỏc dụng cuả mỏy được giữ khụng đổi. Giả sử mỏy cú cực ẩn và để đơn giản, bỏ qua tổn hao trờn dõy quấn phần ứng (ru =0). Vỡ P = mUIcosφ là khụng đổi, và với điều kiện U = const nờn khi thau đổi Q, mỳt của vectơ I luụn nằm trờn một đường thẳng, thẳng gúc với U. Với mỗi trị số của I sẽ cú một trị số của cosφ và đũ thị vộctơ suất điờnđộng tương ứng sẽ xỏc định được độ lớn của vộctơ E, từ đú suy ra được dũng điện kớch thớch it cần thiết để sinh ra E. Cũng cần chỳ ý rằng, P = mUIsinθ/xd = Pl =const, trong đú U, xd khụng đổi nờn P =Esinθ = OB = const và mỳt cuả vộctơ E luụn nằm trờn đường thẳng thẳng gúc với OB. Kết quả phõn tớch cho thấy rằng, muốn diều chỉnh cụng suất phản khỏng Q thỡ phải thay đổi dũng điện kớch thớch it của mỏy phỏt điện. CHƯƠNG II: ỔN ĐỊNH TẦN SỐ ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ SƠ CẤP Trong cụng nghiệp cũng như trong đời sống người ta cú rất nhiều cỏch để cú thể phỏt ra điện năng, trong cụng nghiệp hiện đại người ta sử dụng cỏc nguồn cơ năng cú sức mạnh như là: Nhà mỏy thuỷ điện thỡ sử dụng sức nước để làm quay Tuabin nước. Nhà mỏy nhiệt điện thỡ sử dụng nhiệt lượng làm quay Tuabin hơi, hay một số trường hợp sử dụng sức giú làm quay Tuabin cũng để làm sinh ra điện năng… Trong trường hợp người ta muốn cung cấp cho tải cú cụng suất nhỏ và yờu cầu phải thường xuyờn lưu động thỡ người ta cú thể dựng động cơ điện một chiều làm động cơ sơ cấp. Trong trường hợp này tụi dựng động cơ điện một chiều làm động cơ sơ cấp là vỡ: Ta cú thể điều chỉnh tốc độ của động cơ một cỏch dễ dàng và Ở đõy là một mụ hỡnh thực hành cho nờn để trỏnh cồng cềnh, gõy ra nhiều tiếng ồn và cú thể vận chuyển lưu động được cho nờn tụi quyết định sử dụng động cơ điện một chiều làm động cơ sơ cấp. Ngoài ra khụng chỉ vỡ lý do trờn mà lý do cơ bản nhất đú là ưu điểm của động cơ điện một chiều. Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ điện một chiều được coi là một loại mỏy quan trọng. Động cơ điện một chiều cú đặc tớnh điều chỉnh tốc độ rất tốt, vỡ vậy mỏy được dựng nhiều trong những nghành cụng nghiệp cú yờu cầu cao về điều chỉnh tốc độ …Điều này rất cú lợi cho những tải cú cụng suất nhỏ và khụng ổn định như ở mụ hỡnh này. Chớnh vỡ vậy mà tụi quyết định dựng động cơ điện làm động cơ sơ cấp. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU I. Cấu tạo và nguyờn lý lỏm việc. 1. Nguyờn lý làm việc. - Nguyờn lớ làm việc của mỏy điện một chiều khụng khỏc nguyờn lý làm việc của mỏy điện xoay chiều, chỉ khỏc mỏy điện một chiều là cú thờm bộ phận chỉnh lưu cú khi gọi là vành đổi chiều (vành gúp). 2 Mỏy điện một chiều chia làm ba phần chớnh. Phần cảm-stato. Để tạo từ trường cho mỏy. a. Cực từ chớnh: Gồm cú lừi thộp và dõy quấn kớch từ.Trong đú cú dũng một chiều ta gọi là dũng kớch từ để tạo ra từ trường cho mỏy. b. Cực từ phụ. Để cải thiện tia lửa điện giữa chổi than và vành đổi chiều. Gồm cú lừi thộp và dõy quấn cực từ phụ nối tiếp với dõy quấn phần ứng. c. Vỏ mỏy: Ngoài nhiệm vụ bảo vệ cỏc chi tiết bờn trong và chịu lực cũn dựng để dẫn từ vỡ vậy vỏ mỏy được làm bằng thộp đỳc hoặc bằng thộp hàn. Phần ứng-rụto: a. Lá thộp. Gồm cỏc là thộp kỹ thuật điện dập theo hỡnh trũn. Bề mặt cú rónh để đặt day quấn phần ứng ghộp cỏch điện nhau. b. Dõy quấn phần ứng. Tạo thành cỏc bối dõy và hai cạnh của bối dõy đặt ở rónh lừi thộp phần ứng. Cỏc bối dõy được ghộp nối với nhau tạo thành mạch kớn. 3- Vành đổi chiều. Do dõy quấn phần ứng gồm nhiều bối dõy nờn mạch một chiều gồm nhiều phiến đồng ghộp cỏch điện với nhau và cỏch điện với trục. Tỡ trờn vành một chiều là những cặp chổi than đứng yờn. Cỏc cặp chổi than phõn chia dõy quấn phần ứng thành cỏc nhỏnh song song. Sức điện động của mỏy bằng tổng cỏc sức điện động của cỏc vũng dõy trong một nhỏnh song song. 3 .Mở mỏy Khi mở mỏy tốc mở mỏy ban đầu n0 thỡ Eu =0, dũng điện khi mở mỏy phần ứng Iumở = nờn dũng điện mpử mỏy rất lớn Imở = (510) Idm. Để giảm dũng mở mỏy thỡ trong mạch phần ứng ta nối tiếp biến trở Rm . Dođú khi mở mỏy ta để Rm ở giỏ trị max. khi mở song ta đưa Rm = 0 để giảm tổn hao. Vỡ vậy khi mở mỏy cú Iumở = . 4. Điều chỉnh tốc độ. Từ phương trỡnh ta cú: n = . Thay đổi điện trở phần ứng: Muốn thay đổi điện trở phần ứng thỡ ta nối tiếp vào mạch phần ứng biến trở Rp.(vị trớ giống Rm), thay đổi Rp thỡ động cơ thay đổi dược tốc độ. Đặc điểm: tổn hao lơn vỡ Iu lớn. Ta chỉ tăng được điờn trở mạch phần ứng nờn chỉ giảm được tốc độ, b. Thay đổi tục độ: Muốn thay đổi điện ỏp U thỡ ta phải dựng bộ nguồncú thể thay đổi điện ỏp U Vớ dụ: bộ chỉnh lưu dựng tổ hợp: đọng cơ khụng đồng bộ +mỏy phỏt kớch từ độc lập+mỏy phỏt kớch từ+động cơ điện Đặc điểm: Ta chỉ giảm được điện ỏp Unờn chỉ giảm được tốc độ c. Thay đổi điện trở kớch từ Để thay đổi điện trở kớch từ trong mạch kớch từ ta nối tiếp biến trở Rdc Khi thay đổi Rdc thỡ Ikt thay đổi,f thay đổi và tốc độ động cơ thay đổi Đặc điểm: + tổn hao ớt vỡ Ikt nhỏ + Phạm vi điều khiển rộng Ta chỉ tăng được điện trở mạch kớch từ nờn chỉ giảm được Ikt và f.Do đú chỉ tăng được tốc độ Động cơ điện một chiều cú ưu điểm là việc điều chỉnh tốc độ đơn giản, phạm vi điều chỉnh rộng. Đặc tớnh cơ và mạch chỉnh lưu điều khiển. 1. Đặc tớnh cơ. Ta xột quan hệ n=f(m) khi giữ U khụng đổi, Rkt khụng đổi. Từ phương trỡnh ta cú n= -.Iu Và M=Km.f.Iu tat hay Iu vào n được: N=-.M (1) a. Động cơ kớch từ song song Do U,Rkt khụng đổi nờn Ikt= khụng đổi Do đú f khụng đổi biểu thức(1) cú dạng: =a=n0;=b n=a-bm. đặc tớnh cú n0 =a = tốc độ của động cơ khi khụng tải Me = M =o. Me : mụ men cản của mỏy cụng cụ, đặc tớnh cơ thay đổi. a = thay đổi b khụng đổi - Đặc tớnh cơ thay đổi điện trở mạch phần ứng a khụng đổi. b = thay đổi. Ru1 < Ru2 <Ru3. b. Động cơ kớnh từ nối tiếp. Do I = Iu = Iktn cũng tỷ lệ với Iu. Nếu f tỷ lệ với Iktn cũng tỷ lệ với Iu. Ta cú : f = fu.k.Iu ta thay vào mụmen thỡ ta cú. M = Km.kIu: mụmen (M) tỷ lệ với I2u nờn động cơ kớch từ nối tiếp cú khả năng quỏ tải lớn. Nếu động cơ quỏ tải hai lần thỡ :Me = M tăng hai lần = 2M, nhưng Iu tăng lờn lần. Vỡ vậy động cơ kớch từ nối tiếp được dựng nhiều trong giao thụng. Ta thay Iu= vào M M = . f2 hay f = . Ta thay M và kb vào biểu thức (1) ta cú. N = - . Ta đặt : a/ = và b/ = đặc tớnh cơ: n = - b/ đõy là phương trỡnh đường hyperpol. Đặc tớnh: + khụng cho phộp động cơ một chiều kớch từ nối tiếp chạy khụng tải hoặc nối tải (M) vỡ khi đú tốc độ động cơ rất lớn. Nhưng về mặt cơ khụng cho phộp vỡ ổ bi hoặc trục bạc chỉ chịu được tốc độ nhất định, dễ gõy chỏy ổ bi. + Khụng được dựng đai truyền đối với động cơ khi nối tiếp vỡ đai truyền làm tốc độ động cơ tăng lờn. Mạch chỉnh lưu điều khiển. Sơ đồ nguyờn lý mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ sơ cấp. Nguyờn lý hoạt động : Tớn hiệu đồng pha được lấy từ BA đồng pha sau chỉnh lưu cú dạng đập mạch õm. Đập mạch õm này qua R1 được cộng tớn hiệu với một phõn ỏp dương U0 do ta đặt một phõn ỏp R2 và R3 tạo ra. Vỡ vậy tớn hiệu đập mạch được đẩy nờn được một đoạn U0 (UB). Tớn hiệu cộng này được đưa vào T1 . Tại những điểm đập mạch bị đẩy lờn (+) núlàm T1 mở, làm thế tại C=0. Khi hết đoạn đập mạch bị đẩy lờn dương, đến phần õm làm T1 khoỏ lờn thế tại C = +nguồn .Vậy từ tớn hiệu đập mạch õm qua T1 ta nhận được một xung vuụng tại C. Xung vuụng này được đưa vào T2 (thuận). Tại những điểm xung vuụng ở đất làm T2 mở, tụ C1 được nạp đoạn xung vuụng dương T2 khoỏ, lỳc này C1 xả theo đường : + C1 T2 VR R7 (- 12) qua nguồn về đất. Vậy là tại D ta nhận được một xung răng cưa. Xung răng cưa này được đưa vào so sỏnh với tớn hiệu chủ đạo do khõu tổng hợp tớn hiệu đưa ra. Tại những thời điểm xung răng cưa lớn hơn Ucđ đầu ra khõu so sỏnh ta nhận được là 0. Tại những điển xung răng cưa nhỏ hơn Ucđ đầu ra so sỏnh ta nhận được +12. Vậy là đầu ra khõu so sỏnh ta nhận được xung vuụng cú độ rộng thay đổi được nhờ thay đổi Ucđ . Xung vuụng này được đưa qua tụ nối tiếp C2. Đõy là tụ vi phõn vỡ vậy đầu ra ta nhận được một xung kim. Xung kim này được đưa vào khõu khuếch đại và cỏch ly để đi điều khiển Thyristor. Nguyờn lý phản hồi õm tốc độ. Ở đõy ta sử dụng một khõu cộng tớn hiệu điều khiển để tổng hợp đặt và tớn hiệu phản hồi. Khi đú Udk = - (). Khi ta dựng chiết ỏp đặt được tốc độ của động cơ như mong muốn. Nếu vỡ một lý do nào đú mà làm cho tốc độ của động cơ bị giảm xuống khi đú làm cho Uph do phỏt tốc phỏt ra giảm khi đú làm cho Udk tăng thỡ làm cho gúc mở của Thyristor giảm khi đú điện ỏp đặt lờn động cơ tăng kộo theo tốc độ động cơ tăng lờn. Nếu vỡ một lý do nào khỏc làm cho tốc đọ động cơ tăng lờn thỡ làm cho Uph do phỏt tốc phỏt ra cũng tăng lờn khi đú theo cụng thức trờn thỡ làm cho Udk giảm xuống. Khi Udk giảm xuống thỡ làm cho gúc mở của Thyristor tăng lờn khi đú điện ỏp đặt lờn động cơ giảm xuống đồng thời kộo theo tốc độ của động cơ giảm xuống. Quỏ trỡnh cứ như vậy làm cho tốc độ của động cơ được tự động giữ ổn định như mong muốn. Khi tốc độ động cơ sơ cấp được ổn định thỡ tức là tần số điện ỏp mỏy phỏt được ổn định đõy là một yờu cầu của đề tài của tụi cần giải quyết. CHƯƠNG III: ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT Nếu như ở trờn ta giải quyết vấn đề là ổn định tần số điện ỏp mỏy phỏt thỡ vấn đề ổn định điện ỏp mỏy phỏt (độ lớn) cũng là rất quan trọng yờu cầu đặt ra là phải tự động ổn định và chọn được phương phỏp tự động điều chỉnh. - Ổn định điện ỏp khi tải thay đổi bằng cỏch tự động thay đổi điện ỏp kớch từ. Để tự động thay đổi điện ỏp kớch từ thỡ người ta lấy từ phản hồi ỏp và phản hồi dũng. - Phản hồi ỏp lấy trờn 2 pha. - Phản hồi dũng lấy trờn 1 pha cũn lại Cú 3 phương ỏn ổn định điện ỏp: + Động cơ kớch từ theo chu kỡ, thay đổi thời gian dũng cắt kớch từ tuỳ vào điện ỏp phỏt ra. + Động cơ kớch từ liờn tục: Phương ỏn này là người ta thay đổi giỏ trị điện ỏp đặt lờn kớch từ một cỏch liờn tục. + Băm xung ỏp kớch từ. * Tự động chuyển đổi (tự kớch từ): Ban đầu lấy từ dư của mỏy phỏt để kớch từ cho mỏy phỏt, khi mỏy phỏt đó phỏt thỡ lấy luụn điện ỏp phỏt ra làm nguồn nuụi kớch từ mỏy phỏt. * Ngoài ra người ta cũn cú thể điều chỉnh kớch từ bằng tay. I. Điều chỉnh kớch từ bằng tay. Sơ đồ nguyờn lý : Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh kích từ bằng tay Giỏ trị cỏc linh kiện: C1 = C2 = 473 ; C3 = 104 . R1 = 1 K; R2 = 47K; R3 = R5 = 10K; R4 = ....K; R6 = 150K; R7 = …K. Đ1 = Đ2 = Đ3 = Đ4 = 1N4007. T1 loại: IRF630. Một phần tử 555 và 3 phần tử tạo khõu đa hài tự dao động loại 40011. 2. Nguyờn lý hoạt động của sơ đồ. Ta dựng phương phỏp này để dễ dàng thay đổi điện ỏp cấp cho cuộn kớch từ. Khi đú ta dễ dàng khảo sỏt được sự thay đổi của điện ỏp do mỏy phỏt phỏt ra phụ thuộc vào điện ỏp kớch từ. Ta sử dụng phương phỏp điều khiển kớch từ bằng tay để thay đổi thời gian đúng và mở của T1 dẫn đến giỏ trị trung bỡnh trờn cuộn kớch từ thay đổi theo. Để đưa vào chõn 2 của 555 một xung vuụng cú tần số từ 200 đến 400 Hz. Ở đõy ta dựng một khõu đa hài tự dao động dựng phần tử 40011 để tạo ra khi xung vuụng chõn 2 lờn 1 làm cho chõn 3 lờn 1. Lỳc này thời gian lờn 1 của chõn 3 phụ thuộc vào thời gian lờn 1 của chõn 6; 7 dựa vào VR và C2 vậy ta đó thay đổi được độ rộng của xung ra ở chõn 3 theo VR để đi điều chỉnh T1. I. Điều chỉnh kớch từ tự động: Ta cú 3 phương ỏn để điều chỉnh kớch từ tự động. Đúng ngắt kớch từ theo chu kỳ. Sơ đồ nguyờn lý: Sơ đồ nguyên lý mạch đóng ngắt kích từ theo chu kỳ Cỏc giỏ trị của limh kiện: DZ: 6v; C1 = 417 F; C2 = 2000F; R1= R2= R4 = 10K; R3 = 2,2K. Tr1: C828; Tr2: 2N3055. VR: 100k. Nguyờn lý hoạt động: Để ổn định kớch từ theo phương ỏn này ta dựng Diụt ổn ỏp để đúng cắt. Khi Uphỏt nhỏ hơn Udặt (nhờ VR) thỡ DZ khụng dẫn làm khoỏ vậy T2 mở cuộn kớch từ được cấp nguồn mỏy phỏt phỏt ra điện ỏp và tăng lờn. Khi điện ỏp mỏy phỏt vượt quỏ Udặt làm DZ dẫn -> T1 mở -> T2 khoỏ -> cuộn kớch từ khụng được cấp nguồn. Cứ thế nhờ sự đúng cắt của DZ theo sự tăng lờn hay giảm đi của Uphỏt làm cho chu kỳ đúng cắt của cuộn kớch từ thay đổi dẫn đến điện ỏp của mỏy phỏt được giữ ổn định. 2. Điều chỉnh kớch từ liờn tục (Ta dựng bộ chỉnh lưu điều khiển thyristor). Sơ đồ nguyờn lý: Nguyờn lý hoạt động của sơ đồ: Ta lấy phản hồi ỏp trờn 2pha A và C của mỏy phỏt và phản hồi dũng trờn pha B của mỏy phỏt. Nếu điện ỏp của mỏy phỏt phỏt ra tăng là UAC tăng -> Upha U tăng -> đầu ra OA1 giảm -> đầu ra OA3 giảm -> gúc mở tăng -> điện ỏp đặt vào cuộn kớch từ giảm -> điện ỏp mỏy phỏt giảm. Nếu Uphỏt phỏt ra giảm -> Upha U giảm -> đầu ra OA1 tăng -> đầu ra OA3 giảm -> gúc mở bộ chỉnh lưu giảm -> điện ỏp đặt lờn cuộn kớch từ tăng kộo điện ỏp mỏy phỏt tăng. Phản hồi dũng : Nếu dũng điện trờn pha B tăng ( UB bị giảm ) ->Uph I tăng -> đầu ra OA2 õm đi -> đầu ra OA3 dương lờn -> g