Tải bản đầy đủ (.pdf) (6 trang)

Tài liệu Từ trường trong máy điện đồng bộ ppt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (266.09 KB, 6 trang )

Chơng 2.
Từ trờng trong máy điện đồng bộ
2.1 Đại cơng.
Từ trờng trong m.đ.đ.b bao gồm: Từ trờng cực từ F
t
do dòng điện kích thích i
t
v từ
trờng phần ứng F

dòng điện phần ứng I

tạo nên.
Khi không tải (I = 0), trong máy chỉ có từ trờng F
t
. Nếu roto quay F
t
quét qua dây
quấn stato v cảm ứng nên trong đó S.đ.đ không tải E
0
Khi có tải (I

0) , trong máy ngoi F
t
còn có F

. Với máy 3 pha F

l từ trờng quay, từ
trờng ny bao gồm từ trờng cơ bản v từ trờng bậc cao. Trong đó từ trờng cơ bản l
quan trọng nhất.


Tác dụng của từ trờng phần ứng F

lên từ trờng cực từ F
t
gọi l phản ứng phần ứng.
Khi mạch từ không bảo ho ta xét riêng F
t
v F

rồi xếp chồng để đợc F

.
Trong chơng ny ta cũng xác định các điện kháng do các từ trờng trên sinh ra.
2.2 Từ trờng của dây quấn kích thích (F
t
).
1. Máy cực lồi.
Sức từ động của một cực từ:
p2
iw
F
tt
t
= 2-1
Từ thông do F
t
sinh ra khi p = 2 nh hình 2.1. Trong đó:

t
l từ thông chính, nó đi qua

khe hở không khí v móc vòng với dây quấn Stato;


t
l từ thông tản của cực từ.
Sự phân bố của từ trờng v từ cảm trong khe hở nh hình 2.1 v 2.2.

Hình 2.1 Sự phân bố của từ trờng kích thích Hình 2.2 Phân bố của từ cảm trong khe hở
Máy điện 2
5
Trên hình 2.2 sự khác nhau giữa từ cảm cơ bản v từ cảm kích từ B
B
t
đợc biểu thị qua
hệ số dạng sóng.

tm
B
tm1
B
t
k =
(2-2)
Trong đó: B
B
tm1
l biên độ của sóng từ cảm cơ bản; B
tm
B l trị số cực đại của từ cảm
k

t


m
/

;

= b
c
/

. Thờng

m
/

= 1-2,5;

= 0,67-0,75 v k
t
= 0.95-1,15
Từ 2.2 ta có:
t
.k
2p
t
.i
t
w

.
d
.kk
0
t
.k
.
d
.kk
t
F
0
tm
.B
t
k
tm1
B








===
(2-3)
k


l hệ số khe hở ; k

d
l hệ số bão ho dọc trục cực từ.
Từ thông ứng với sóng cơ bản

t
k
p
t
.i
t
w
.
.
d
.kk
.l
.
2
0
.l.
tm1
B
2
t1










==

(2-4)
Từ thông móc vòng

td
= w.k
dq
.

t1
.cos

t v sức điện động hổ cảm trong dây quấn
stato

tsin
0m
Etsin
t1

dq
.w.k
dt
td

d
0
e ===

Khi rô to quay với tốc độ góc

= 2.

.f thì từ thông móc vòng với dây quấn phần ứng
sẽ l:

td
= W.k
dq
.

t1
.cos

t
Sức điện động hổ cảm trong dây quấn sẽ l:

t sinEt sin.W.k
dt
d
e
0mt1dq
tud
0



===


Trong đó:
tudtudt
tt
d
0
dq0m
.ix.i.M.i
p
.kW
.
kk
.l
.W.kE ===





2-5

Vậy hệ số hổ cảm của dq kích thích v dq phần ứng l

p
.kW
.
kk

.l
M
tt
d
0
ud




=
2-6
v điện kháng hổ cảm x
d
=

.M
d
2-7
Hệ số tự cảm của dây quấn kích thích.
L
t
= L
t

+ L

t
2-8
Với: L


t
l hệ số tự cảm do từ trờng tản gây ra (tra ti liệu TK); L
t

l hệ số tự cảm do
từ trờng khe hở

t


gây ra.
Nếu gọi k

l tỷ số giữa diện tích giới hạn bởi đờng 1 v đờng 2 hình 2.2 thì.


t

= k

.

t1










.k.k
p
W
.
kk
.l
i
.W
L
t
2
t
d
0
t
tt
t
==

2-9
Máy điện 2
6
2. Máy cực ẩn.
Hình 2.3 biểu diễn sự phân bố của từ cảm cực từ v sóng cơ bản. Lấy trục cực từ lm
gốc ta tính đợc.
tm
2


2
)(1
tm
2
).(1
0
tm
2

2

ttm1
B
2

2

sin

4
).cos.d
2

(B
.
2
.

4

dcosB

4
dcosB

2
B =+==






Vậy với máy cực ẩn:
2

2

sin
.

4
B
B
k
tm
tm1
t
== 2-10
Thờng


= 0,6 - 0,85, nên k
t
= 1,065 - 0,965.
Hệ số hình dáng
t
k
.
3
2
1
.
2
k



=

2-11
Hệ số hổ cảm v tự cảm của máy cực ẩn cũng
đợc xác định theo biểu thức 2.6 v 2.9.
2.3 Từ trờng phần ứng.
Khi máy điện đồng bộ lm việc từ trờng do
dòng điện I

chạy trong dây quấn Stato sinh ra gọi
l từ trờng phần ứng F

. Tác dụng của F


lên F
t
gọi l phản ứng phần ứng. Tuỳ thuộc vo
tính chất của tải v dạng cực từ m phản ứng phần ứng có các dạng khác nhau.
Hình 2.3 Sự phân bố của từ cảm cực từ

1. Phản ứng phần ứng ngang trục v dọc trục
Xét một máy đồng bộ 3 pha (m = 3), 2p = 2, mỗi pha đợc tợng trng bằng một vòng
dây, thời điểm xét
I
&
A
= I
m
;
I
&
B
=
I
&
C
= - I
m
/2
a/ Khi tải thuần trở.
Khi tải đối xứng v thuần trở,
I
&

v
E
&

trùng pha nhau (

= 0). Tại thời điểm
xét i
A
= I
m
nên F




I
&
A



E
&
A
còn s.t.đ
sinh ra e
A
F
&

A
=
E
&
Am
sẽ vợt pha trớc
E
&
t
A

một góc

/2. Nh vậy trong trờng hợp
ny
u
F
&



, phản ứng phần ứng l
ngang trục. Đồ thị véc tơ thời gian
F
&
I
&
,
E
&


v không gian , nh hình 2.4
u
F
&
t
F
&
Hình 2. 4 Phản ứng phần ứng khi tải thuần trở

Máy điện 2
7
b/ Khi tải thuần cảm.
E
&
A
vợt pha trớc
I
&
A
một góc

/
2 v vợt pha trớc
t
F
&
E
&
A

một góc


/2, nên v trùng phơng nhng
ngợc chiều, phản ứng phần ứng l
dọc trục khử từ. Đồ thị véc tơ thời
gian
u
F
&
t
F
&
I
&
,
E
&
v không gian , nh
hình 2.5
u
F
&
t
F
&
Hình 2.5 Phản ứng phần ứng khi tải thuần cảm
c/ Khi tải thuần dung.
E
&

A
chậm pha so với
I
&
A
một góc

/
2 v vợt pha trớc
t
F
&
E
&
A
một góc


/2, nên v trùng phơng, chiều
với nhau nên, phản ứng phần ứng l
dọc trục khử từ. Đồ thị véc tơ thời
gian
u
F
&
t
F
&
I
&

,
E
&
v không gian , nh
hình 2.6
u
F
&
t
F
&
d/ Khi tải hổn hợp.
E
&
A
lệch so với
I
&
A
một góc

, ta phân
thnh 2 thnh phần:
u
F
&
F
d
= F


.sin

- dọc trục
F
q
= F

.cos

- ngang trục
Vậy khi 0 <

<

/2, phản ứng
phần ứng l ngang trục v khử từ
Vậy khi -

/2 <

< 0, phản ứng
phần ứng l ngang trục v trợ từ
Hình 2.6 Phản ứng phần ứng khi tải thuần dung
Hình 2.7 Phản ứng phần ứng khi tải có tính

2. Từ cảm do từ trờng phần ứng v các điện kháng tơng ứng.
a/ Máy đồng bộ cực ẩn.
Với máy đồng bộ cực ẩn

đều, nếu mạch từ không bảo ho thì từ trở l hằng số, nh

vậy nếu F

l sin thì BB

cũng sin.
.I
p
W.k

2m.
..kk

.F
..kk

B
dq

0
u

0
um
==
2-12
v
.I
p
W.k


2m.
..kk
.l.2.
.l B

2
dq
2

0
umu


==
2-13
Sức điện động phần ứng do từ thông


cảm ứng nên có trị số:
udqudqu
f.W.k2 W.k
2

E

==
v
p
.kW
..k.k

.l.
4.m.f.
I
E
x
2
dq
2


0
u
u
u

==
2-14
Thờng x

= 1,1 - 2,3
Máy điện 2
8
b/ Máy đồng bộ cực lồi.
Máy đồng bộ cực lồi

dọc trục v ngang trục không giống nhau, nên mặc dầu s.t.đ l
sin nhng từ cảm sẽ không sin. Sự không sin của B
B

còn phụ thuộc vo tính chất của tải. Để

thuận lợi ta phân F

ứng với một tải bất kỳ thnh hai thnh phần dọc trục v ngang trục nh
hình 2.8
Hình 2.8 Sự phân bố của s.t.đ v từ cảm dọc trục v ngang trục
Ta có:
d
dqdq
uud
I
p
W.k

2m.
I.sin

p
W.k

2m.
.sin
FF === 2-15
q
dqdq
uuq
I
p
W.k

2m.

I.cos

p
W.k

2m.
.cos
FF === 2-16
v từ cảm tơng ứng.
ud
d
0
udm
F
..kk

B =
v
uq
q
0
uqm
F
.
.kk

B = 2-17
Thực tế B
B
d

v B
q
B phân bố không sin, phân tích thnh sóng cơ bản v sóng bậc cao. Với
các sóng cơ bản ta có hệ số dạng sóng:

udm
udm
ud
B
B
k
1
=
v
uqm
uqm
uq
B
B
k
1
=
2-18
Các hệ số k
d
v k
q
phụ thuộc vo

,


m
/

,

/

đợc tính sẵn trong ti liệu thiết kế
Các điện kháng tơng ứng xác định nh máy cực ẩn:
ud
2
dq
2
d
0
d
ud
ud
k
p
.kW
k.k
.l.
4.m.f.
I
E
x





==
2-19
uq
2
dq
2
q
0
q
uq
uq
k
p
.kW
k.k
.l.
4.m.f.
I
E
x




==
2-20
Thờng: x
d

= 0,5 - 1,5; x
q
= 0,3 - 0,9
Máy điện 2
9
2.4 Quy đổi các S.T.Đ trong máy điện đồng bộ
Chế độ lm việc xác lập, tải đối xứng tác dụng của F

lên F
t
l trợ từ hoặc khử từ. Để
đánh giá đợc mức độ ảnh hởng đó ta phải quy đổi F

về F
t
v nh vậy khi xét các đặc
tính lm việc của máy ta có thể biểu thị chúng trên cùng một hệ trục toạ độ v đờng cong
không tải E = f(i
t
).
Chế độ quá độ ta phải quy đổi ngợc lại F
t
về F

.
Việc quy đổi phải đảm bảo điều kiện:
B
B
tm1
= B

m1
2-21
Chế độ xác lập, máy cực ẩn ta có:
t

0
ttmttm1
.F
.
.kk

.k.BkB ==
v
t

0
tmum1
.F
.
.kk

BB ==
2-22
Vậy
uu
t
u
u
.Fk
k

F
F ==

hay
t
u
k
1
k =

Với máy cực lồi theo hớng dọc trục:
t
d
0
ttmttm1
.F
.
.kk

.k.BkB ==
v
ud
d
0
ududmududm1
.F
.
.kk

.k.BkB ==

2-23
Sức từ động phần ứng dọc trục đã quy đổi về s.t.đ cực từ:
dud
t
ud
udud
.kF
k
k
FF ==

với k
d
= k
d
/ k
t
Cũng vậy, theo hớng ngang trục:

quq
t
uq
uquq
.kF
k
k
FF ==

với k
q

= k
q
/ k
t
Các hệ số k
d
v k
q
phụ thuộc vo

,

m
/

,

/

đợc tính sẵn trong ti liệu thiết kế.


















Máy điện 2
10

×