Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Xây dựng mô hình mô phỏng và khảo sát quá trình quá độ trong máy điện quay xoay chiều

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.24 MB, 88 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRAN THỊ HONG

XAY DUNG MO HINH MO PHONG VA KHAO SAT QUA TRINH QUA DO TRONG MAY DIEN QUAY XOAY CHIEU

LUAN VAN THAC SI

NINH THUAN, NAM 2017

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRAN THỊ HONG

XAY DUNG MO HINH MO PHONG VA KHAO SAT QUA TRINH QUA DO TRONG MAY DIEN QUAY XOAY CHIEU

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Lê Quang Cường

NINH THUẬN, NĂM 2017

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả

nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một

nguồn nao và dưới bat kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tac giả luận văn

Trần Thị Hồng

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CẢM ƠN

Là học viên trong lớp Kỹ thuật điện - khóa K24, trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội tôi

đã chọn đề tài luận văn Thạc sỹ là: Xây dựng mơ hình mơ phỏng và khảo sát q

trình quá độ trong máy điện quay xoay chiều.

Đề luận văn hoàn thành đúng tiễn độ và đạt được kết quả cao, trong q trình nghiên

cứu Luận văn tơi đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy trong bộ môn Kỹ thuật điện.

Với tình cảm sâu sắc và chân thành, cho phép tơi được bay tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến tất cả quý thầy cô trong trường học Thủy Lợi đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá nghiên cứu đê tải.

Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo Tiến sĩ Lê Quang Cường đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn tơi hồn thành tốt luận văn này trong thời gian qua. Sự quan tâm hướng dan tận tình của thay là động lực dé tôi nỗ lực hết minh trong q trình nghiên cứu và hồn thiện luận văn.

Ngồi ra tôi xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo trường Cao đăng nghề Ninh Thuận, quý thầy cô trong khoa Điện - Điện tử đã trực tiếp và gián tiếp đã giúp đỡ tơi trong st q trình học tập và nghiên cứu đê tải.

Với điêu kiện vê thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chê của một học viên, luận văn của tôi không thê tránh khỏi những thiêu sót. Tơi rât mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiên của q thây cơ đê tơi có điêu kiện bơ sung, hồn thiện luận văn của

mình, phục vụ tốt hơn cho công tác giảng day tại trường Cao đắng nghề Ninh Thuận. Xin trân trọng cảm on!

il

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH...- 2-22 52SE9EE2E12E12E15211211221271711211211 21121. xe Vv DANH MỤC BANG BIEU wu... ccccsscssssssessessesssessessessusssesssssessessusssessessessssistsessessesseesses viii DANH MỤC CAC TU VIET TAT ..occccsscssssssessesssessessessesssessessessesssessessessessssssessesseseneess ix MỞ ĐẦU... 56-2522 221221221211211221271211211211211111211111112112112112121 re x

CHUONG 1 DAI CƯƠNG MAY ĐIỆN QUAY XOAY CHIÊU... 1 1.1 Máy điện không đồng b6 o.ccecceccceccesccssessessssssessessesssessecsesssssessessesssssessessesseeases |

L121) Khai mid Chung? 0... e... 1

1.1.2 Cấu tao may điện không đồng 00 Q.01 HS SH n SH HH ng ng re. 1 1.1.3 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện không đồng bộ... 4 1.1.4 Phuong trình sức điện động và dịng điện của rotor _... 7

1.1.5 Tốc độ quay của S.t.Ổ TOfOT...-- ¿+ St SE 12E121715711171211211 21.211 txeE 8 1.1.6 Các chế độ làm việc của máy điện không đồng bộ...-.-- 5-5: 9 1.1.7 Mômen điện từ của máy điện không đồng bộ...---2- 2 2 2e: 10 1.2 Máy điện đồng bộ...--- ¿52 E22 E1 21E2121121121121121121111121111211 1. 1t. 13

1.2.1 Cấu tạo máy điện đồng bộ...----¿- 2¿©2++2+++EE2EE22EE2212221 221221. 2Excee 13 1.2.2 Nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ...--- 2-2 s+z++zzcxze: 16 1.2.3. Các phương pháp mở máy của may điện đồng bộ...-- 2-2-5: 17

2.1 Giới thiệu về Matlab, Simmulink ...----2-©2£+++2z£+£E£+£x+zzxtzxzsrxee 23 2.1.1 Giới thiệu về Matlab :...- 2-55: ©522222EEEEE2E221221221211211221 21.21. crxe 23 2.1.2 Giới thiệu về Simulink...- 2 5¿©2++22++2EE£EE+2EE2EEE2E.22E22Ezxrrrkree 24 2.2 Lập trình trong Matlab... - --- +. 12112 v1 11 1911111 111111111111 kg nh Hưện 27

CHƯƠNG3 XÂY DUNG MƠ HÌNH MO PHỎNG...--2--2¿©2+zz+cxzz+ 33

iti

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

3.1 Xây dựng mơ hình mô phỏng máy điện không đồng bộ ...--- 33

3.1.2 Mô hình hóa các đạo hàm băng Simulink theo thứ tự:...- 36

3.1.3. Biến đổi các hệ tọa độ... HH ue 38

3.2 Xây dựng mơ hình mơ phỏng máy điện đồng bộ...---2- 2 2 2 2+245

CHUONG 4 THỰC NGHIỆM MƠ PHỎNG...---2-©22+2E2Ext2zEerxrerrcee 57 4.1 Khảo sát quá trình quá độ trong máy điện khơng đồng bộ...--- 57 4.1.1 Khảo sát q trình q độ khi khởi động ...-- -- 5-55 sssscsvcses 57

4.1.2 Khảo sát q trình q độ khi có tảI...-- -- c5 3c * + xssvsssereeserees 62 4.1.3 Cac chỉ tiêucông suất khi khởi động ...--- 2-52 ©s2£+2£z+£xezxzreersee 65 4.2 Khảo sát quá trình quá độ trong máy điện đồng bộ...--- 2-2 2+5z+s+¿ 69

IV

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Stator của máy điện không đồng bộ,...-- - 2 2 + E£+E+2E£+E££EeEEeExerxerxzxee 1 Hình 1.2 Dây quan của StafO...-- +. + 2522 1E EE1211211211211 1111111111111. 1111 xe 2 Hình 1.3 Roto đây quấn...-- -- 5c s9 E19 12E12121111111211211211111111111 111111111 te 3

Hình 1.8 Mở máy theo phương pháp khơng đồng bộ...- -- 5: 252522 222222: 17 Hình 1.9 Đường cong mômen của động cơ đồng bộ mở MAY ...---- 2-2 s¿ 18

Hình 1.10 Đặc tính làm việc của động cơ đồng bộ Pam =500 KW,... 22

Hình 2.1 Màn hình làm việc của Matlab... -- ¿2111166122311 1111525111 ke sxx 23 Hình 2.2 Cửa số làm việc của Simulink...- - - s t+s+SEt+E+EEEEEE+EEEEEE+EeEeEtrkerererkrreree 24 Hình 2.3. Thư viện các thành phần...-- 2-2 + SS£EE£EE£EE2EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrveei 26 Hình 2.4 Khối chức năng trong Simulink ...- - 2 2 s2 2+s++E+E££EeE++E+zEzEzxezxees 26 Hình 2.5 Khối lấy tín hiệu ra...----¿- 2 252 Et+E£EEEEEEEEEEEEE12112112111111111211 21.11 ty 27 Hình 3.1 Biểu dién A bang các khối trong Matlab-Simulink...---2- 5 35 Hình 3.2 Biểu diễn B bằng các khối trong Matlab-Simulink...- 5-2552 35 Hình 3.3 Biểu diễn C bằng các khối trong Matlab-Simulink...- 2-2-5 36 Hình 3.4 Biểu diễn D bằng các khối trong Matlab-Simulink...--- 2-52 z5: 36 Hình 3.5 Biểu diễn di « sdtbằng các khối trong Matlab-Simulink...--- 37

Hình 3.6 Biểu diễn diBsdtbằng các khối trong Matlab-Simulink...--.---- 37

Hình 3.7Biéu diéndi « r dt bằng các khối trong Matlab-Simulink...-- 38

Hình 3.8 Biểu diéndiBrdt bằng các khối trong Matlab-Simulink...--- 38

Hình 3.9 Hệ trục tọa độ roto (|,Œ... .- c2. 1221121111111 1111111111111 1111111111 111 xe rrep 39Hình 3.10 Hệ trục tọa độ A, B, C và d, [|...-c S nSS HH Hy key 40Hình 3.11 Sơ đồ chuyền đơi hệ trục tọa độ từ A, B, C sang O, ...c.ccecxsi 41Hình 3.12 Sơ đồ chuyền đổi hệ trục tọa độ từ ơ,B sang A, B, Coote 41Hình 3.13 Hệ tọa độ d, q và œ, ƒ...-- - ---- 2S. 12. 1* 1S 91H TH 1111111 1k kh Hrệp 42Hình 3.14 Sơ đồ khối chuyền đổi hệ trục tọa độ từ a, B sang dy q...--- 42

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Hình 3.15 Sơ đồ khối chuyển đối hệ trục tọa độ từ d, q sang a, [3 43

3.16 Mơ hình mơ phỏng máy điện khơng đồng bộ 44

Hình 3.17 Biểu diễn i_rd bing các khối trong Simulink 49

Hình 3.18 Biểu diễn i_sd bằng các khối trong Simulink. - ° 50 inh 3.19 Biểu diễn i_1q bing các khối trong Simulink. 0

h 3.20 Biểu ién i_sq bằng các khối trong Simulink. sI

3.21 May điện đồng bộ 3 pha 2 cực sỉ

3.22 Mơ hình mô phỏng máy điện đồng bộ. 55

3.23 Biểu diễn công suất bằng các khối trong Matlab - Simulink s6

Hình 4.1 Diện áp pha A, pha B, pha C 38Hình 4.2 Điện áp a, j trên stato. - - . 58inh 43 Diện ipa, j trên stato sh4.4. Dòng điện a D trên trục Stato 394.5. Dang digm a, tin trục Stato so4.6 Dòng điện af tréntrue roto 594.7 Ding điện af tréntrye roto 394.8 Ding dig 6

Hình 4.9 Dang điện roto ld_r lị r . . _

Hình 4.10 Đơng điện 3 pha Stato ó0lình 4.11 Dịng điện 3 pha Stato. 60h 4.12 Ding điện 3 pha rên trục roto la, Ib, le ol4.13 Dang điện 3 pha trên true roto la, Ib, lề 61

4.15 Tin số góc Omega 6i

4.16 Đặc tinh mơ men điện từ My. - - - 62

Hình 4.17 Đặc tinh mô men điện từ Ma, 2Hinh 4.18 Dòng điện 3 pha Stato 6inh 4.19 Ding điện 3 pha Stato 64.20 Dang điện 3 pha trên trụ roto. 634.21 Dòng điện 3 pha trên trục roto... ° ° 6

Hình 4.22 Tần số góc Omega 64

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Hình 4.23 Tần số góc Omega

4.24 Đặc tinh mơ men điện tử MyHình 4.25 Đặc tinh mơ men điệ từ My

Hinh 4.26 Đặc tính cơng suit (P,) trên trục động cơ, inh 4.27 Đặc tính cơng suất (P) trên rực động cơ

h 4.28 Đặc tính cơng sutác dụng,

4.29 Đặc tinh cơng suất tác dụng

4.30 Đặc tính của cơng sắt b

4.31 Đặc tinh của cơng suất

Hình 4.32 Đặc tính chỉ tiêu cơng suất k(t),

Hình 4.33 Đặc tính chỉ tiêu cơng suất k()... inh 4.34 Dic tinh công suất trên trục động cơ

h 4.35 Đặc tính cơng suất trên trục động cơ.

4.36 Đặc tinh công suất tác dung.4.37 Đặc tinh công suất tác đụng.

4.38 Đặc tinh công suất bi

439 Đặc tinh công suắbiễu kiến

Hình 4.40 Đặc tính chỉ tiêu cơng suất k(t).

Hình 4.41 Đặc tính chỉ iêu cơng suất kd),

"nh 442 Góc tải khi đồng bộ

fh 4.43 Mô men điệ từ của động cơ đồng bộ

444 Hình dang đặc tính Omega khi đồng bộ4.45 Dịng điện roto trên trục d, q.

4.46 Hình dang đặc tính Omega khi chưa đồng bộ4.47 Hình dạng đặc tính Omega khi khơng cịn đơng bộ.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 3.1 Bảng giá trị các đại lượng của động cơ KBBBảng 3.2 Bang giá trị tương đối của động cơ KDB.Bảng 3.3 Bảng giá tri Mơmen Muy, Mụ..

Bảng 3.4 Bảng giá trị hồn chỉnh của động cơ ở các mức.

Bảng 4.1 Bảng thông số động cơ khong đồng bộ 3KW

Bảng 4.2Bảng thông số động cơ không đồng bộ 3KW

Bang 4.3 Bang thông số động cơ ding bộ.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TAT

BNCVK: động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu.

DBPK:d6ng cơ đồng bộ công suất phản kháng

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

MO DAU

1. Tính cấp thiết của đề tài.

Kiến thức về máy điện là kiến thức cơ sở của ngành điện bắt buộc sinh viên tit cả các

chuyên ngành điện phải nắm vững. Hiện nay, với sự phát triển của công cụ mô phỏng,

cho phép chúng ta xây dựng các mơ hình mơ phỏng phục vụ việc nghiên cứu và họctập máy điện

Nghiên cứu quá trình quá độ trong may diện là vấn đề khó và tinh tốn phúc tạp

Nhằm nghiên cứu sâu, đặc biệt về quá tinh quá độ trong máy điện và tạo ra bộ công

oudy dựng các bithí nghiệm máy điện cho sinh viên trường Cao đẳng nghề Ninh

Thuận. Tôi xin đề xuất lựa chọn đề tai nghiên cứu luận văn tốt nghiệp thạc ĩ là: “Xây

dựng mơ hình mơ phỏng và khảo sát q trình q độ trong máy điện quay xoay

chiều.” Rit mong TS Lê Quang Cường và quý thiy cô tong bộ môn Kỹ thuật điện

điện từ thuộc Khoa năng lượng trường Đại học Thủy Lợi giúp tơi hồn thành luận văn.

2. Mục đích của để dài

Xây đựng được các mơ hình mơ phỏng trong máy điện quay xoay chiều trên máy tính,

tiến hành thực nghiệm mơ phơng để nghiên cứu q tình q độ trong máy điện quay

xoay chiều.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Máy điện quay xoay chiều: Máy điện không đồng bộ và máy điện đồng bộ.

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên ein

Nghiên cửu lý thuyết máy điện quay xoay chiều, mơ phịng trên máy tính, thực nghiệm

mơ hình mơ phỏng để khảo sát quả tỉnh q độ trong máy điện quay xoay chiều

5. CẤu trúc của luận văn:

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Luận văn gồm 4 chương: Chương 1: Đại cương vé máy điện quay xoay chi "hương

2: Cơng cụ mơ phỏng; Chương 3: Xây dựng mơ hình mô phỏng; Chương 4: Thựcnghiệm mô phỏng.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

CHUONG1 ĐẠI CƯƠNG MAY ĐIỆN QUAY XOAY CHIEU

1-1 Máy điện không đồng bộ

Lhd Khái niệm chưng:

Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, kim việc theo nguyên lý cảm ứng,

điện từ, ó tốc độ quay rotor n (ốc độ quay của my) khác với tốc độ quay của từ

trường nị

May điện khơng đồng bộ có hai dây quản stator (sơ cắp) nồi với lưới điện tân số

= const, diy quấn rotor (thứ cắp) được nổi tit lại hoặc khép kin qua điện trở, Dang điện trong dây quấn roto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng cổ tin số fp phụ

thuộc vio tốc độ r6t0 nghĩa là phụ thuộc vào tải trên trục của máy. Máy diện khơng

đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là làm việc ở 2 chế độ động cơ và máy phát

May điện khơng đồng bộ có đặc tinh làm việc khơng tốt kim so với máy phát điện

đồng bộ, nên it được dùng

Động cơ điện không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hình không phúc tp, giá thành rẻ, làm việc tn cậy nên được ding nhiễu trong sản xuất và

sinh hoạt. Động cơ điện khơng đồng bộ có các loại: động cơ 3 pha, 2 pha va | pha.

1.2. Chu tạo máy điện khơng đồng bộ

4 Phin tĩnh (Stator): Gian có võ mây, li sit và đây quin

Hình 1.1 Stator của máy điện không đồng bộ

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

~ Vỏ máy: Để cỗ định lõi sắt và dây quấn không dùng làm mạch dẫn từ. Thường kim

bằng gang hay thép tắm hân lạ.

~ Lõi sắt: La phan dẫn từ, làm bằng thép lá kỹ thuật điện day 0,35 mm hay 0,Smm ép.

lại. Khi đường kinh ngoài lõi thép Dạ 990 mm thi dũng những tim trò ép lại. Khi Dạ> 990 mm thì ding những tắm hình rẻ quạt ghép li thành khổi trịn. Mặt trong của thép có xẻ rãnh để đặt day quấn

- Dây quấn: Dây quấn của stator được đặt vào các rãnh của lõi thép và cách điện tốt

đối với ảnh

Hình 1.2 Dây quan của Stato, Phần quay (Ro to): gồm lai sắt và diy quấn

+ Lõi sắt Dũng thép kỹ thuật điện như stator, lồi sắt được p lên trục quay, phía ngồi có xẻ rãnh đễ đặt dây quin

~ Dây quấn: thường được chế tạo bằng dây đồng hoặc dây nhơm có hình dạng và kích

thước khác nhau dé sử dung cho từng loại máy điện

~ Roto có hai loại:

+ Loại rotor kiểu dây qi

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Là rotor có dây quấn giống như đây quản của sator. Dây quấn 3 pha của rotor thường. được đấu hình sao, cịn ba đầu kia nối vối ba vành trượt đặt cố định ở một dau trục vi

thông qua chỗi than đầu với mạch điện bên ngồi. Khi máy làm việc bình thường dây

quấn rotor được nổi ngắn mạch

+ Loại rotor kiểu ling sóc:

“Cấu tạo của loại dây quấn này khác với đây quin stator. Trong mỗi rãnh của stator đặt vào thanh din bằng đồng hoặc bằng nhôm dai ra khỏi lõi sắt va được nỗi tắt ở hai đầu. bằng hai vành ngin mạch bing đồng hoặc bằng nhôm mà người ta thường quen gọi là

lồng sóc.

Day quấn lồng sóc khơng cin cách điện với lõi sắt (vi số vòng it nên điện áp

cai thiện tinh năng mở may, với mấy công suất lớn có th lâm rãnh sân, hay bai rãnh

lơng sóc.

“Trong máy công suất nhỏ rãnh ro to thường lam chéo di một góc sơ với tâm trực nhằm,

mục đích là giảm sóng hai bậc cao cải thiện dạng sức điện động của máy.

Hình 1.4 Roto lồng sóc

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

s- Khe hố: Khe hở mong mây điện không đồng bộ rắt nhỏ (tr 0.2 đến Ì mm trong may

1.l-3. Nguyên lý làmcơ bản của máy di không đồng

Miy điện không đồng bộ là loại máy điện làm việc theo nguyên lý cảm ứng điệ từ.

Khi cho hệ thing dòng điện ba pha đổi xứng vào dây quấn ba pha stato của máy điện

không đồng bộ, trong máy sẽ xuất hiện một từ rường quay v

n, = ẾĐ'ˆ trong đó: £ là tin số đồng điện lưới đưa vào f= 50 Hz; p là số đôi cực

độ đồng bộ ny

của máy.

mach đặt trên lõi sắt rotor và cảm. "Từ trường này quết qua dây quấn nhiều pha tự ngế

ứng trong đóin động và dịng điện. Từ thơng do dịng điện này sinh ra hợp vớitừ thông của stator tạo thành từ trường tổng ở khe hở.

Dòng điện trong đây quấn của rotor tác dụng với từ thông này sinh ra mômen. Tác,

dụng của nó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor, với những phạm vi tốc

độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Để chỉ phạm vi tốc độ của

mỗi máy, người ta dùng hệ số trượt s, Theo định nghĩa hệ số trượt bằng:

Như vậy thì

n=0=non s<0;

Động cơ KDB 3 pha lim việc đựa trên nguyên lý cảm ứng điện tử. Để minh họa trên.

hình Lố, vẽ từ trường quay tốc độ nị,chiễu sức điện động và đồng diện cảm ứng trong

thanh din roto, chiều các lực điện tử F

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Hình LSChé độ động co

Cho dong điện xoay chiều 3 pha đi vào day quấn 3 pha đặt trong lõi sắt Stato của độngcơ, đồng điện xoay chiều 3 pha này sẽ sinh ra một từ trường quay với tốc độ đồng bộ:

Từ trường nảy quét qua dây quấn nhiều pha bị nối ngắn mach đặt trên lồi sắt rồto và

cảm ứng trong day quấn đỏ sức điện động và dòng điện cảm ứng. Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng, ta căn cứ vào chi chuyển động tương đối ci tanh dẫn đối

với từ trường,

Nếu coi từ trường là đứng yên, thì chiều chuyển động tương đối của thánh dẫn roto

ngược với chiều n,

[Ap dung qui tắc bản tay phải xác định được chiều sdd cảm ứng và dịng điện cảm ứng như hình vẽ. Dấu (+) chỉ chiều đồng điện từ ngoài vào trong: dấu () chỉ chiều đồng

điện từ trong ra ngoài

Đồng điện cảm ứng tác dụng với từ trường sinh ra lự điện từ E ác dụng lên đây dẫn,

có chiều xác định theo qui tắc ban tay trái. Lực này sẽ tạo ra mô men làm cho roto

quay với tốc độ n theo chiều của từ trường và nhỏ hơn nụ,

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Do tốc độ quay của rôto khác tốc độ quay của từ trường nên gọi là động cơ không đồng bộ.

Độ chênh lệch giữa tốc độ của từ trường quay n; và tốc độ quay của rôto được đặc

trưng bởi hệ số trượt s;

Khi roto quay với tốc độ định mức s = (0,02 + 0,06). Tốc độ động cơ là:tị (1s) vong/ phút

a, Trường hợp rotor quay thuận với từ trường quay nhưng n < mị (0 < s <1).

Gia sử chiều quay ny của khe ha và chiều quay n của rotor như hình vẽ, Do n < nên chiều chuyển động của thanh dẫn suy ra chiều E, ly được xác định bằng qui tắc bin

tay phải

1, tác dang với khe hỗ sinh ra F, M có chiều xác định bằng qui tắc bản tay ái, M lâm rotor quay theo chiều của từ ttong với nem, Máy làm việc ở chế độ động cơ điện (ôinđiện năng thinh cơ ning).

b.Trường hợp rotor quay thuận với từ trường quay nhưng n<n, hay s<0

Ding một động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n> my, Chiều của từ trường quay quét qua thanh dẫn ngược li, chiều Ey, đồi chiều nên chiều của M ngược với chiều quay của rotor nên nó là momen him, Máy biến cơ

năng thành điệ năng. Máy lim việc ở chế độ máy phát

©, Trường hợp rotor quay ngược chigu từ trường quay (n<0 hay s<1)

‘Vi một lý do nào đó rotor quay ngược chiều với từ trường quay thì lúc đó chiều của

Ey„ máy giống như ở chế độ động cơ điện

Vì M sinh ra ngượcvới n nên có tác dụng ham rotor lại. Trong trường hợp này,máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vừa lấy cơ năng ở động cơ sơ cấp. Chế độ là việc

như vậy gọi là chế độ ham điện từ.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

1-1-4. Phương trình sức điện động và ding điện của rotor

Nếu mạch của rotor kin th trong đổ sẽ cổ 1, chạy và I, sẽ tạo nén và đi qua r, tương

ứng với điều đó sẽ có sức điện động E,s =E,.s tạo nên bởi ‹b,„ và sức điện động tin

Ee =-jlaxas=-jlax2s

Theo định luật kirkhoff2: Z,, + ,Hy,2 =l,Z,, =0 + x3)

Với. Zy =f,+.j3;5: Tổng tở của tre rotor

hay: I=

Nếu dang rotor quy đổi về stator: E,

với Z, $1 4/08: Tổng mở quy đổi của rotor

Biểu thức của i, có một ý nghĩa vật ly mới: Ở mach thứ cấp bay giờ thay cho sức điện

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

số f,. Điện kháng khi rotor quay x,.s ở mạch thir cấp sẽ là điện kháng khi rotor đứng

vyén x, Muốn rong mạch thứ cấp vẫn chỉ có dịng điện ding điện 1, có cũng tị số và

Nhe vậy, nếu rotor quay muốn trong dé vẫn là dòng điện ấy, cần đưa vào mạch thứ

cấp 1 điện trở giá tưởng

ILS. Tắc độ quay của sud rotor

“Trong dây quấn rotor, I, tao nên F, quay so với rotor tốc độ n, tương ứng với tn số Ngoài ra, bản thân rotor quay với tốc độ n. Do đó, F, quay tương đổi so với stator tốc

độ: nơ,

405 _ ais

Nhung: m= 9h = Sle =n š on, =n, Như vậy: m,#n=m ~n+n=n,

Nghĩa là s L8 của rotor quay trong không gian luôn luôn với tốc độ và chiều như std

của stator (không phụ thuộc vào tỉnh trang làm việc).

Bởi vi E, và F, quay cùng tốc độ và chiều trong không gian nên có thể xem rằng nd

chuyển động tương đối với nhau và tạo thành sóng s.tđ tổng F, Như vậy, hình sin s.td F, cần phải lệch về không gian tương đối với E một góc dé F, đủ tạo nên ©

theo điều kiện côn bằng si. eR RoheTôm a, hệ phương trình cơ bản lúc rotor quay là

0--6 +h (2+)

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

11.6 Cúc chế độ làm

* Máy làm việc ở chế độ máy phát (~< <8 <8):

Cong suất sơ P, đưa vào trục, từ đi tốn hao cơ p.„. tổn hao phụ p„ Ta có cơng suất

Nên góc y,, giữa sd.d E, và dòng điện

Từ đồ thị véc tơ ta thấy j> 90, do đó py = myUsi; cos 93 <0 nên máy phát công suất

túc dụng vào lưới.

Vào: mạ, — if? 7E „ ọ mấy lấy công suất điện, TẾ cả công suất cơ và công suất

điện điện lấy từ ngoài vào đều biễn thành tổn hao đồng trên mach rotor:

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

HE.Mômen điện từ cũa may điện khơng

4)Phương trình cân bằng mơmen:

Khi động cơ không đồng bộ làm việc én định n = ef thi phải khắc phục mômen phụ

tai M.,, tạo nên từ mémen cin không tải M, vi mômen cản hiệu dụng M,Do đó

momen điện từ phát sinh 6 rotor động cơ lúc n = cfS phải có bai thành phần mémen

cần tương ting. Nhu vậy:M,

tốc độ gốc quay của rotor.

1: tốc độ quay của rotor,

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

= Cyl, cosy,

e, Biểu thức tính mơ men cực đại M, „+

Muốn tính M,, ta lấy “4 =0 thi ta tinh được s„. ứng với M,„.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Dau cộng tương ứng với trường hợp với động cơ.

Diu trữ ứng với trường hợp với máy phát

Nhận xế về M_

~ Mô men cục đại lệ thuận với bình phương điện áp

~ Mơ men cực đại lệ nghịch với điện kháng cũa máy.

~ Mô men cực đại không phụ thuộc vio diện trở của rotor.

~ Ti số ⁄, mm Gọi là hệ số năng lực qué tải của động cơ. Nói lên khả năng sinh.

ra M,, của động cơ.

4. Tinh momen mở máy M ..

Bên cạnh M,_., M,,, của động cơ là một trong những đặc tinh vận hành vận hành quan.

trọng nhất của nó. Biểu thức M, „ ó được từ cơng thức M, khis= 1

pmuiR, pmUỆR;

2z/|(R + &)} r=] 7 2z/[Úi *e5) + xzx:} |

Néu min có M,_= M,, this, = 1

Ryss 2, +4/) = (R,2 £ x,2)02hay gần đúng:

Nhận xéc:

~ Với tần số và các (hông số cho trước mô men mở máy tỉ lệ thuận với binh phương

điện áp.

~M.,„. giảm nếu x, của máy lớn khi những điều kiện khác của máy giống nhau

-Mémen mở máy thường được biểu diễn bằng ti số: ,, H

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Với k bội số của M...12 Máy điện đồng bộ

1.21 Cấu tạo máp điện đằng bộ

1.2.1.1 Cấu tao của máy điện đồng bộ cực ẩn.

4) Rotor:

Lam bằng thếp hop kim chất lượng cao được rin thành khối trục, gia công phay rãnh để đặt dây quấn kích từ, phần khơng phay rãnh hình thành mặt cực từ. Máy có thể

được chế tạo với số cực từ 2p = 2 và 2p = 4 nên có tốc độ quay cao. Máy đồng bộ hiện

Roto cực fn: được ding ở máy tốc độ cao, thường có một đơi cực. Dây quấn kích từ

.được đặt trong các rãnh.

Hình 1.6 Roto cực én

b) Stator:

“Tương tự như của máy điện không đồng bộ, lõi thép được ép bằng tơn silic 741 diy

9,5 mm có phủ sơn cách điện 2 mặt, dọc theo li thép stator từ 3...6 em có rãnh thơng

gió ngang trục rộng 10 mm,

s)Dây quần kích từ

Được đặt trong rãnh của roto được chế tạo day đồng trần ễt điện chữ nhật quấn theo

chiều mỏng thành các bối day đồng tâm. Các vòng đây được cách điện với nhau. Hai

đầu của dây quấn thi đi luồn vào trong trục nổi với hai vành trượt và chéi than.

l3

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

1.2.1.2 Cấu tạo của máy đông bộ cực lỗi

Cúc cực lỗi được chế ạo với số cực 2p > 4, Dưỡng kính to D có th lớn tới 15 m

“Chiểu dai I nhỏ lại với ti lệ VD = 0,15 đến 0,2

3) Rotor của mấy điện đồng bộ cực lỗi công suất nhỏ và trung bình có lõi thép được chế tạo bằng thép đúc và gia cơng thành khối lãng trụ hoặc khối hình trụ, trên có dat

cắc cục từ

Cực từ trên lời thép rotor được ghép bằng các lá thép dày 1 +1,5 mm , cổ định cực từ

trên lõi thép nhờ đuôi hình T, ốc. v...v

Roto cực lỗi: được ding ở máy tốc độ thấp. Dây quấn kích từ được quấn xung quanh.

thân cực từ.

by Dây quấn kích từ được chế tạo từ đây đồng trằ tết diện chữ nhật, các cuộn dãy sau

khi gia công được lồng vào các thân cực

~ Dây quan can (trường hợp máy phát điện đồng bộ) hoặc dây quấn mớ máy (trường. hap động cơ điện đồng bộ) được đạt rên các đầu cực. Được làm bằng các thanh đông hoặc nhôm, hai đầu cực được nỗi bằng hai ving ngắn mach

Day quấn mở máy có điện tr lớn hơn dây quấn cản, Dây quấn cản mục dich dể cản địu sự dao động của rotor khi có q trình q độ và làm bớt sự không đối xứng của các chế độ làm việc. Dây quan kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật, các cuộn đây sau khi gia công được lồng vào các thân cực.

- Dây quấn cản (trường hợp may phát điện đồng bộ) hoặc diy quấn mở máy (turinghợp động cơ điện đồng bộ) được đặt trên các đầu cực, Được làm bằng các thanh đồng

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

"hoặc nhôm, hai đầu cực được nối bằng hai vịng ngắn mạch. Dây quấn mở máy có điện

trở lớn hơn dây quấn cán.

Dây quấn cản mục đích để cân dịu sự dao động của rotor khi có q trình q độ và

lâm bớt sự khơng đối xứng cũ các chế độ làm việc

~ Stator của máy điện đồng bộ cụ ỗi giống như stator của máy điện cục in

lặt nằm ngang như các động cơ đồng bộ, máy.

~ Trục của máy đồng bộ cực

bù đồng bộ, máy hát diện Diezen, máy phát rắc bin nước công suit nhỏ

* Ưu điểm, trước hết phải nói là động cơ điện đơng bộ do được kích thích bằng dong

điện một cl nên có thể làm việc với cos = 1 và không cần lấy công suất phản

được điện áp rơi và tổn hao cơng suất trên đuờng dây.

Ngồi ưu điểm chính đó, động cơ điện đồng bộ cịn ít chịu ảnh hưởng đối với sự thay

dai điện áp của lưới điện do mémen của động cơ điện đồng bộ chỉ t lệ với U trong khi

1m men của động cơ khơng đồng bộ t lệ với U2, Vì vậy khi điện dp của lưới sụ thắp

do sự cổ, khả năng giữ tải của động cơ điện đồng bộ lớn hơn; trong trường hợp đó nu

tăng kích thích, động cơ điện đồng bộ cổ thể làm việc an toàn và cải thiện được điều

kiện làm việc của cả lưới điện

“Cũng phải nói thêm ring, hiệu suit động cơ điện đồng bộ thường cao hơn higu suất của động cơ không đồng bộ vi động cơ đồng bộ có khe hở tương đối lớn khiển cho tổn ‘hao sắt phụ nhỏ hơn,

* Nhược điểm của động cơ đồng bộ so với động cơ không đồng bộ ở chỗ cấu tạo phức

tap, đồi hoi phải có máy kích từ hoặc nguồn cung cắp dòng điện một chiều khiến cho

giá thành ao. Hơn nữn việc mỡ máy động cơ đồng bộ cũng phúc tạp hơn vàviệ điềuchỉnh tốc độ của nó chỉ có thể thực hiện được bằng cách thay đổi tần số của nguồnđiện.

Việc so sinh động cơ đồng bộ với động cơ khơng đồng bộ có phối hợp với tụ điện cải

thiện cos về giá thành và tổn hao năng lượng dẫn đến kết luận là khi P, > 200 + 300

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

KW, nên ding động cơ đồng bộ ở những nơi nào không cần thường xuyên mở máy và điều chỉnh tốc độ. Khi P, > 300 KW dùng động cơ đồng bộ với cose,,= 0,9 và khi P,„> 1000 kW ding động cơ đồng bộ với coso,, = 0,8 là có loi hơn ding động cơ khơng đồng bộ.

1.32. Nguyên bj làm việc của máy điện đằng bộ

‘Cho dong điện kích từ một chiều vào đây quấn kích từ trên roor thì sẽ tạo ra từtrường

rotor. Khi quay rotor bằng động cơ sơ cấp, tir trường của rotor sẽ cắt đây quần phần

{mg stator và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là:

E,=4,44/ 04,

“Trong đó

Bọ, vụ, ky là s44 pha, số vòng đây một pha, hệ số dây quấn, từ thơng cực từ rotor Nếu rotor có p đơi cục th tin số của sđ đ sẽ là

Sức điện động stator gồm một bệ thống sức điện động 3 pha đối xứng, có ác trục lệch

nhau trong khơng gian 120° điện, cho nên s.đ.đ các pha lệch nhau 120°. Khi nối dây

quấn sulor với các tải đối xửng thì trong các cuộn đây này sẽ mang một hệ thống dong

điện đối xứng lúc đó máy sẽ làm việc ở chế độ máy phát

Khi có tải dây quấn stator sẽ tạo nên theo đặc tinh của nó một tử trường quay cũng như

đây quấn của stator của máy điện không đồng bộ. Từ trường quay của stator sẽ quay

theo chiều quay của rotor với tốc độ: , = 994 thé f, vào cơng thức trên ta có n= ny

Nehia là tốc độ quay của rotor bằng tốc độ từ trường quay. Chính vi vậy được gọi là "máy điện đồng bộ,

May diện đồng bộ có thể làm việc như một động cơ, nếu mắc vào cuộn diy stator của

nó một đồng 3 pha của lưới, Lúc này rotor quay theo chiễu và với tắc độ như chính

của trường stator.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

123. Cácphương pháp mở máy của máp điện đồng bộ 1.2.3.1 Mở máy theo phương pháp không đồng bội

Cie động cơ đồng bộ phần lớn đều mở may theo phương phip không đồng bộ. Thông thường các động cơ điện đồng bộ cực lỗi đều có đặt dây quắn mở máy. Dây quắn mởi máy có cấu tạo kiểu ling sóc đặt trong các rãnh ở mặt cực, hai đầu nối với hai vành ngắn mạch và được tinh toán để mỡ máy trực tiếp với diện áp của lưới điện

“Trong một số động cơ, các mặt cực bằng thép nguyên khối và được nối với nhau ở hai đầu bằng hai ving ngắn mạch & hai đầu roto cũng có thé thay thé cho đây quấn ngắn

mạch dùng trong việc mở máy. Ở các lưới điện lớn có thể cho phép mở máy trực tiếp

với điện áp của lưới các động cơ đồng bộ công suất vai trim và có khi đến hing nghìn

Đối với các động cơ đồng bộ ewe dn, việc mở máy theo phương phip khơng đồng bội

6 khó khan hơn, vi đồng điện cảm ứng ở lớp mơng ở mặt ngồi của rotor ngun khối

sẽ gây nóng cục bộ đáng kể, Trong trường hợp đó, đẻ mở máy được dé ding cần hạ diện áp của máy bằng biển ép tự ngẫu hoặc cuộn kháng

Qué trình mở máy động cơ đồng bộ bằng phương pháp khơng ding bộ có thẻ chia

thành hai giai đoạn, Lúc đầu việc mỡ mấy được thục hiện với i= 0, dy quấn kích thích được nổi tit qua điện trở R,như hình L8. Sau khi đồng cầu dao nối dây quấn stato với nguồn điện, do tác dụng động cơ đồng bộ lúc mở máy với dây quấn của momen không đồng bộ roto sẽ quay và tăng tốc độ đến gin tốc độ đồng bộ n, của từ

"LAS thts Ce

ơng bộ,

trường quay,

Phan ứng động cơ

Day quấn kích từ của động cơ đồng bộ,

Day quấn kích từ của máy kích thích.

Hình 1.8 Mở máy theo phương pháp khơng đồng bộ

1

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

“Trong giai đoạn này nổi dây quần kích thích với điện trở R, có trị số bằng 10 +12 lần sửa điện trở của bản thân dãy quấn lách từ cần thiết vì nếu để dây quấn này hở mạch sẽ có điện ấp cao, làm hỏng cách điện của diy quản, do lúc bắt đầu mở máy ti trường quay của stato quế nó với tốc độ đồng bộ.

Hiện tượng này có thể giải thích như sau. Dịng điện có tần số f,= s*f, trong dây quần

kích thichbi nối ngắn mạch sẽ sinh ra từ trường đập mạch, Từ trường này có thé phân

tích thành hai từ tường quay thuận và ngược với chiểu quay của rotor với tốc độ

tương đối so với rotor cm, trong dé nl ốc độ từ trường quay của stato và n tốc

độ của rotor.

Hình 1.9 Đường cong mơmen của động cơ đồng bộ mở má

không đồng bộ với dây quin kích từ bị nỗi ngắn mach

“Tic trường quay thuận có tốc độ so với đây quần phần nh y= n+ (0, n)= m, nghĩa là quay đồng bộ với từ trường quay của stato. Tác dụng của nó với trưởng quay của stato tao nên momen không đồng bộ và hỗ trợ với momen không ding bộ do dây quấn ở

máy sinh ra.

“Từ tường quay ngược có ốc độ so với dây quấn phần tinh

=(n,-n) = 20

(1-28)

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

và sinh ra trong dây quấn phần tĩnh dong điện tin 86:1! = fi(1~ 2s)

Nhu vậy khí 0,5 < s

phin tỉnh theo chiều ngược so với cÌ

"ngược quay so với dây « quay của rotor

“Tác dụng của nó so với dịng điện phần tinh tin sổ sẽ sinh ra momen phụ cũng dẫu

và hỗ trợ với momen không đồng bộ do từ trường tác dụng vời dây quấn mở máy

(đường 2 trên hình 1.9),

Khi = 05 (túc n= n/2), từ tường quay ngược đứng yên so với đây quần phần nh,

mômen phụ bing không. Và khi 0 < < 0,5 (n> n2) th ừ trường quay ngựớc sẽ cùng

chiều với chiều quay rotor, Tác dụng của nó với dịng điện phẩn tinh tin số fÍ lúc đó.

sinh ra momen phụ trấi dấu với momen khơng đồng bộ do từ trường quay thuận, do đó

có tác dụng như momen hãm.

Kết quả là khi diy quan kích từ bị nỗi ngắn mạch, đường biểu diễn momen của động

sơ trong quá tình mở máy tổng của các đường I và 2 có tác dụng như đường 3 trên

hình 1.9. RO rang là mơmen cán Me trên trục động cơ đủ lớn thi rotor sẽ làm việc ở

điểm A ứng với tốc độ n = n/2 và không thể dat đến tốc độ gin tốc độ đồng bộ khi rotor đã quay đến tốc độ n= m, có th tiến hành quá trình thứ hai của quá trình mở máy

1 chỉ

đem nối dây quấn kích từ với điện của dây quấn kích

Lúc đồ ngồi mơmen khong đồng bộ ti lệ với hệ số trượt s và mômen gia ốc t Ie với

slat sẽ có momen đồng bộ phụ thuộc vio góc @ cùng tác dung. Do rotor chưa quay đồng bộ nên tốc độ luôn tay đổi. Khi 0 <0< 180° thi mômen đồng bộ cộng tác dung

với mômen không đồng bộ làm tăng thêm tốc độ quay của rotor sẽ hồ vào tốc độ sau

một q tình dao động,

Kinh nghiệm cho biết, để đảm bảo cho rotor được đưa vào tốc độ đồng bộ một cách

thuận lợi, hệ số trượt ở cuỗi giai đoạn thứ nhất lúc chưa có ding điện kích thích cần

phi hợp với điều kiện sau:

s<o0 [KmPam lesao0202,, iam

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

“Trong đó

K,¿ năng lực quá tải ở chế độ đồng bộ với ding điện kích từ định mức i,

Ey,, cơng suất định mức, KW

Tg đồng điện kích từ khi đồng bộ hóa

GD"! momen dđộng lượng của dng cơ và máy công tắc nổi true với nó, kKGm?,

Để tránh việc mở máy qua hai giai đoạn như trình bảy ở trên, trong đỏ phải thao tác.

tích đây quấn kích thích khỏi điện trở R và sau đó nổi máy kích tử, có thể nỗi thẳng dây quấn kích thích với máy kích từ trong suốt quả trinh mở máy theo sơ đồ trên hình

Nh vậy, rong đây quấn phần ứng của máy kích từ sẽ có ding điện xoay 0

diều đồ khơng gây até hạ gi. Khí rotor đạt đến ắc độ quay n= (06 + 07) n„„ máy kích thích bắt đầu tăng tốc dịng điện kích từ cho động cơ điện đồng bộ, nhờ đó mà lúc. din gần tốc độ đồng bộ động cơ được kéo vào tốc độ đồng bộ. Cin chú ý rằng quả

trình mở máy theo sơ đồ trên hình 1.8 - bđược thực hiện trong những điều kiện khó

khăn hơn vì động cơ điện đồng bộ được kích thích quá sớm, như vậy sẽ to nên dịng

điện ngắn mạch.

Trong đó:

E: s.đ.d. cảm ứng do dong điện kích từ i,

ạt điện khing đồng bộ dọc trực khi

Do dé động cơ phải ải thêm công suất:p„ - mẩu, và kết quả là trên trục động cơ điện

sẽ cổ thêm momen cản, - P20 khiến cho quá trình kéo động cơ vào tốc độ đồng bộ

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

sặp khó khăn hơn, vì vậy phương pháp mở máy động cơ đồng bộ theo sơ đỗ trên hình

1.8 —b, áp dụng được tốt khi mômen cản trên trục động cơMẹ = (0.4 + 0,5)M,,,

Chi khi dây quấn mở máyđược thiết kế hoàn hảo mới cho phép mở máy như trên với

Mẹ =M,,„„ Do cách mở máy này đơn giản, hồn tồn giống cách mở máy của động cođiện khơng đồng bộ nên ngày cảng được ứng dụng rộng rãi

b. Các phường pháp mở máy khác.

Mỡ máy theo phương pháp hịa đồng bộ Các điều kiện hóa đồng bộ đối với động cơ

đồng bộ hoàn toàn giống như của máy phát điện đồng b6.Tritong hợp này động cơ

đồng bộ được quay bởi máy nổi cùng trục với nó (ví dụ trong bộ động cơ đồng bộ -máy phát điện một chiều, may phát điện một chiều lúc mở -máy làm việc như động cơ điện để quay động cơ đồng bộ đến tốc độ đồng bộ).

“rong một số trường hợp có thể mở máy động cơ điện đồng bộ bằng nguồn cổ tin số

thay đổi. Muốn vậy động cơ đồng bộ phải lấy điện từ một máy phát điện riêng có tin

sổ điều chin được từ khơng để ấn số định mức trong quá trình mở máy,

Như vậy động cơ được quay đồng bộ với may phát ngay từ lúc tốc độ còn rất thp.

Cin chú ý rằng trong trường hợp này, dịng điện kích thích của cả động cơ vào may phát điện điều phải do nguồn diện một chi riêng cung cấp.

“Các đặc tinh của động cơ điện đồng bộ làm việc với đồng điện kích tir

i= const trong lưới điện có U,Í= const bao gdm các quan hệ P,; ,; n; cosọ = f P2) có.

dang như trình bảy trên hình 1.10

Cũng như máy phá điện đồng bộ, động cơ điện đồng bộ thường kim ve với c

020 + 30°

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Đặc điểm của động cơ đồng bộ là có thể làm việc với cose cao và it hoặc không tiêu thụ công suốt phản Kháng Q của lưới điện nhờ thay đổi dịng điện từ hóa ip điều đó có

thể thấy được dựa vào đặc tính hình V tức là quan hệ I= fựi) của động cơ điện đồng

bộ cách thành lập đặc tính này của động cơ đồng bộ hồn tồn giống như của máy phát

Hình I.10Đặc tính làm việc của động cơ đồng bộ Pan =500 KW,

600V, 50 Hz, 600 vip, cos = 0,8 (quá tự kích)

‘Ta thấy ring khi kóch thích thiếu động cơ tiêu thy cơng suất điện cảm của lưới điện

(@>0) và ngược lại khi quá kích thích, động cơ phát cơng suất điện cảm vào lưới điện

(@<0), nghĩa là tiêu thụ công suất điện dung. Vi vậy có thể lợi dụng chế độ làm việc

‘qua kích thích của động cơ điện đồng bộ để nâng cao hệ s6 công suất cose.

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

CHƯƠNG 2 CONG CỤ MƠ PHỊNG

2.1. Giớithiệu vé Matlab, Simmulink

1.1. Giới hiệu về Matlab:

~ Matlab (Matrix Laboratory): là một phin mém khoa học được thiết kế để cung cấp

iệc tính tốn số và hiễn thị đổ họa bằng ngơn ngữ lập tình cấp cao. Matlab cung cấp

sắc tinh năng tương tác tuyệt với cho phép người sử dụng thao tác dữ liệ lĩnh hoạt

dưới dạng mang ma trận để tinh toán và quan sát.

+ Các dữ liệu vào của Matlab có thể được nhập từ "Command line" hoặc từ "mfles",

trong đồ tp lệnh được cho trước Matlab, Matlab cung cp cho người ding các toolbox

tiêu chu tủy chọn. Người ding cũng cổ thé tạo ra các hộp cơng cụ riêng của mình gồm các “mfiles* được viết cho các ứng dung cụ thé

“Chúng ta có thể sử dụng các tập tin trợ giúp của Matlab cho các chức năng và các lệnhliên quan với các toolbox có sẵn (dùng lệnh help),

~ Man hình tiêu chuẩn sau khi khởi động Matlab:

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

212 Giới hiệu vềSimulink

~ Simulink (Simulation and Link): là một tiện ích quan trọng của Matlab giúp cho

người sử dụng mô phỏng, phân tch và thiết kế các hệ thống thực tẾ cho các đổi tượng liên tục, gián đoạn tuyển tinh hay phi tuyển và cả các hệ sự kiện.

- Nguyên tắc làm việc chung của Simulink là xây dựng mơ hình sơ đỗ khối từ các,

số thiết kế, sau đó kết nối ác khối và khai báo tham số cho phủ hợp,

~ Simulink là một công cụ rất mạnh của Matlab để xây dựng các mô h

trực quan và dễ hiểu. Để mô tả hay xây dựng hệ thống ta chỉ cần liên kết các khối có.

sẵn trong thư viện của Simulink lại với nhau. Sau đó, tiến hành mô phỏng hệ thống để. ‘xem xét nh hưởng của bộ điều khiển đến đáp ứng quá độ của hệ thông và đánh giá chit lượng hệ thông

Ih một cách

- Bước tiếp theo là chạy kết quả, phân tich, hiệu chỉnh để có kết quả mong muốn Simulink cho phép giao điện với Matlabthông qua một số khối. Các kết quả trả lại trong không gian Workspace đ chương trinh Matlab lẤy và xử lý. Trong Simulink côn

cho phép đưa các dòng lệnh Matlab hoặc các biểu thức toán học vào ngay trong sơ đỏ.

~ Sau ki khởi động Matlab, gõ lệnh simulink hoặc nhắn vào nút simulink trên thanh

IÈJLibrany: simulink3 [Jot File Edit View Format

fe i) US TAS (ss) ¬ DE}

Souress Sinks Continuous Discrete Math Fundions Nonlinssr Signals

Tables 2 Systems

Simulin Block Library 3.0

Hình 2.2 Cửa số làm việc của Simulink

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

~ Simulink cho phép giao diện với Matlab thông qua một số khối. Các kết quả tala

trong không gian Workspace để chương trình Matlab lay và xử lý.

= Cơng cu Simulink giáp cho người lập trinh tết kiệm nhiều thời gian và cơng sức vì

nổ tự động liên kết biến đổi để chuyển thành các hệ phương trình vi phân tính tốn

ngằm trong mơi trường Matlab mà người lập trình khơng cần quan tâm.

mơ phỏng một q trình thực. 6 thé tinh toắn bằng hai cách: hoặc viết các diy

lệnh Matlab (*. m file) hay lập mơ hình títốn trong Simulink

‘Cich đầu có wu điểm là chạy nhanh nhưng vat va cho người lập trình nhất là đổi với sắc hệ phúc tap. Cách su cố trụ điểm frit trục quan sinh động, dễ tr duy tện lợi,

nhất là đối với hệ thống lớn. Nhược18 chạy chậm. Tuy nhiên, theo quan niệm lập.

trình nâng cao, nên kết hợp hai ph é thực hiện nhiễu công việc khác nhau

= Muén vẽ nhiễu đồ thị trên một trục tog độ, phải sử dụng khối ghép kênh (MUX)

trước khi cho tín hiệu đến bộ quan sắt

[Néu dùng khối To Workspace thì sau khi chay xong ta nhận được biển out li biển tồn cục trong khơng gian Workspace của Matlab. (biến out sẽ là biển toàn cục trong bộ

Lúc này để vẽ được nhiễu dé thị trên một hệ toa độ, ta ding him plot như sau

plot(out(:1), out(.2).out(,1), oul(,3)..)sẽ vẽ nhiều đồ thị biển đổi theo thoi gian trên

chung 1 trục toa độ.

~ Chương trình chạy đến hết thời gian (stop time) thì ty động ngừng. Để chương trình dmg trước khi kết thúc, én nút STOP trên thanh công cu (hoặc Menu Simulation >

Stop) Có thể ấn nút tạm dừng (PAUSE) dé chương trình tạm nghỉ và sau đó chạy lại

Lip te từ bước rước khi dũng

*Giới thiệu thư viện Simulink

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

+ code

Cửa số tim kiểm: nhập tên

khối và enter. Chương trình

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

“Trong Matlab muốn lập trình có rit nhiều cơng cụ hỗ trợ giải quyết các bài ton ~ Lập trình tính tốn các biểu thức toán học bằng Matlab:

% tỉnh toan cac thong so

</div>

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Xây dựng mô hình mô phỏng và khảo sát quá trình quá độ trong máy điện quay xoay chiều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRAN THỊ HONG

XAY DUNG MO HINH MO PHONG VA KHAO SAT QUA TRINH QUA DO TRONG MAY DIEN QUAY XOAY CHIEU

LUAN VAN THAC SI

NINH THUAN, NAM 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRAN THỊ HONG

XAY DUNG MO HINH MO PHONG VA KHAO SAT QUA TRINH QUA DO TRONG MAY DIEN QUAY XOAY CHIEU

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Lê Quang Cường

NINH THUẬN, NĂM 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả

nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một

nguồn nao và dưới bat kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tac giả luận văn

Trần Thị Hồng

LỜI CẢM ƠN

Là học viên trong lớp Kỹ thuật điện - khóa K24, trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội tôi

đã chọn đề tài luận văn Thạc sỹ là: Xây dựng mơ hình mơ phỏng và khảo sát q

trình quá độ trong máy điện quay xoay chiều.

Đề luận văn hoàn thành đúng tiễn độ và đạt được kết quả cao, trong q trình nghiên

cứu Luận văn tơi đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy trong bộ môn Kỹ thuật điện.

Với tình cảm sâu sắc và chân thành, cho phép tơi được bay tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến tất cả quý thầy cô trong trường học Thủy Lợi đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá nghiên cứu đê tải.

Ngồi ra tôi xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo trường Cao đăng nghề Ninh Thuận, quý thầy cô trong khoa Điện - Điện tử đã trực tiếp và gián tiếp đã giúp đỡ tơi trong st q trình học tập và nghiên cứu đê tải.

mình, phục vụ tốt hơn cho công tác giảng day tại trường Cao đắng nghề Ninh Thuận. Xin trân trọng cảm on!

il

MỤC LỤC

CHUONG 1 DAI CƯƠNG MAY ĐIỆN QUAY XOAY CHIÊU... 1 1.1 Máy điện không đồng b6 o.ccecceccceccesccssessessssssessessesssessecsesssssessessesssssessessesseeases |

L121) Khai mid Chung? 0... e... 1

1.1.2 Cấu tao may điện không đồng 00 Q.01 HS SH n SH HH ng ng re. 1 1.1.3 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện không đồng bộ... 4 1.1.4 Phuong trình sức điện động và dịng điện của rotor _... 7

1.2.1 Cấu tạo máy điện đồng bộ...----¿- 2¿©2++2+++EE2EE22EE2212221 221221. 2Excee 13 1.2.2 Nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ...--- 2-2 s+z++zzcxze: 16 1.2.3. Các phương pháp mở máy của may điện đồng bộ...-- 2-2-5: 17

CHƯƠNG3 XÂY DUNG MƠ HÌNH MO PHỎNG...--2--2¿©2+zz+cxzz+ 33

iti

3.1 Xây dựng mơ hình mô phỏng máy điện không đồng bộ ...--- 33

3.1.2 Mô hình hóa các đạo hàm băng Simulink theo thứ tự:...- 36

3.1.3. Biến đổi các hệ tọa độ... HH ue 38

3.2 Xây dựng mơ hình mơ phỏng máy điện đồng bộ...---2- 2 2 2 2+245

CHUONG 4 THỰC NGHIỆM MƠ PHỎNG...---2-©22+2E2Ext2zEerxrerrcee 57 4.1 Khảo sát quá trình quá độ trong máy điện khơng đồng bộ...--- 57 4.1.1 Khảo sát q trình q độ khi khởi động ...-- -- 5-55 sssscsvcses 57

4.1.2 Khảo sát q trình q độ khi có tảI...-- -- c5 3c * + xssvsssereeserees 62 4.1.3 Cac chỉ tiêucông suất khi khởi động ...--- 2-52 ©s2£+2£z+£xezxzreersee 65 4.2 Khảo sát quá trình quá độ trong máy điện đồng bộ...--- 2-2 2+5z+s+¿ 69

IV

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Stator của máy điện không đồng bộ,...-- - 2 2 + E£+E+2E£+E££EeEEeExerxerxzxee 1 Hình 1.2 Dây quan của StafO...-- +. + 2522 1E EE1211211211211 1111111111111. 1111 xe 2 Hình 1.3 Roto đây quấn...-- -- 5c s9 E19 12E12121111111211211211111111111 111111111 te 3

Hình 1.8 Mở máy theo phương pháp khơng đồng bộ...- -- 5: 252522 222222: 17 Hình 1.9 Đường cong mômen của động cơ đồng bộ mở MAY ...---- 2-2 s¿ 18

Hình 1.10 Đặc tính làm việc của động cơ đồng bộ Pam =500 KW,... 22

Hình 3.6 Biểu diễn diBsdtbằng các khối trong Matlab-Simulink...--.---- 37

Hình 3.7Biéu diéndi « r dt bằng các khối trong Matlab-Simulink...-- 38

Hình 3.8 Biểu diéndiBrdt bằng các khối trong Matlab-Simulink...--- 38

n, = ẾĐ'ˆ trong đó: £ là tin số đồng điện lưới đưa vào f= 50 Hz; p là số đôi cực

hay: I=

số f,. Điện kháng khi rotor quay x,.s ở mạch thir cấp sẽ là điện kháng khi rotor đứng

Nhung: m= 9h = Sle =n š on, =n, Như vậy: m,#n=m ~n+n=n,

0--6 +h (2+)

Từ đồ thị véc tơ ta thấy j> 90, do đó py = myUsi; cos 93 <0 nên máy phát công suất

Muốn tính M,, ta lấy “4 =0 thi ta tinh được s„. ứng với M,„.

~ Ti số ⁄, mm Gọi là hệ số năng lực qué tải của động cơ. Nói lên khả năng sinh.

pmuiR, pmUỆR;

2z/|(R + &)} r=] 7 2z/[Úi *e5) + xzx:} |

theo chiều quay của rotor với tốc độ: , = 994 thé f, vào cơng thức trên ta có n= ny

"LAS thts Ce

GD"! momen dđộng lượng của dng cơ và máy công tắc nổi true với nó, kKGm?,

(@>0) và ngược lại khi quá kích thích, động cơ phát cơng suất điện cảm vào lưới điện

fe i) US TAS (ss) ¬ DE}

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về