kỹ thuật đo lường và tính toán thiết kế máy điện, chương 18 pptx

1
CHƯƠNG 18: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
9.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG
9.9.1. Định nghĩa
Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng đúng
tốc độ quay của từ
trường stato n
1
gọi là máy
điện đồng bộ
Ở chế độ xác lập, máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn
không đổi khi tải thay đổi.
9.1.2. Công dụng
a. Chế độ máy phát
Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện chính của lưới điện quốc
gia, trong đó động cơ sơ
cấp là các tua bin hơi, tuabin khí hoặc tuabin
nước. ( hình 9.1.2 )
2
<
Hình 9.1.2
Ở các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng bộ được kéo
bởi các động cơ điêzen hoặc xăng, có thể làm việc đơn lẻ hoặc hai
ba máy làm việc song song
b. Chế độ động cơ
Động cơ đồng bộ công suất lớn được sử dụng trong công nghiệp
luyện kim, khai thác mỏ, thiết bị lạnh, truyền động các máy bơm,
nén khí, quạt gió .v.v.
Động cơ đồng bộ công suất nhỏ được sử dụng trong các thiết bị
như đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trình, máy bù
đồng bộ

9.2. CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
Cấu tạo máy điện đồng bộ gồm hai bộ phận chính
là stato và rôto . Stato là phần tĩnh (còn gọi là phần
ứng ), rôto là phần quay
(còn gọi là phần cảm ).
9.2.1. Phần tĩnh ( STATO)
Stato của máy điện đồng bộ giống như stato của máy điện
không đồng bộ
a. Lõi thép
Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh
bên trong, ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục. lõi
thép được ép vào trong vỏ máy
b. Dây quấn
Dây quấn stato làm bằng dây dẫn điện được bọc cách điện (dây
điện từ) được đặt trong các rãnh của lõi thép
9.2.2. Phần quay ( RÔTO)
3
Rô to máy điện đồng bộ bao gồm lõi thép, cực từ và dây quấn kích
từ. Dây quấn kích từ được cấp bởi nguồn điện một chiều để tạo ra
từ trường cho máy.
(hình 9.2.2.a)
Hình 9.2.2.a
Hai đầu của dây quấn kích từ nối với hai vòng trượt đặt ở đầu
trục, thông qua hai chổi than để nối với nguồn 1 chiều.
Có hai loại: rôto cực từ ẩn và
rôto cực lồi
a. Rôto cực lồi
Dùng ở máy có tốc độ thấp, có nhiều đôi cực. Rôto cực lồi dây
quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ
b. Rôto cực ẩn

Thường dùng ở máy có tốc độ cao 3000v/ph có một đôi cực. Rôto
cực ẩn dây quấn kích từ được đặt ẩn trong các rãnh.
9.3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN
ĐỒNG B
Ộ
Dòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ
sẽ tạo nên từ trường rôto
φ
o
Khi quay rôto bằng động cơ sơ cấp, từ trường của rôto sẽ cắt dây
quấn phần ứng stato và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin
có trị số hiệu dụng: E
0
=4,44fW
1
k
dq
φ
o
. Nếu rôto có p đôi cực,
tần số f của sức điện động: f = pn/60
Dây quấn ba pha stato có đặt lệch nhau trong không gian một góc
120
0
điện, cho nên sức
điện động các pha lệch nhau
góc pha 120
0
Trong dây quấn stato xuất hiện một nguồn điện
ba pha đối xứng

Khi dây quấn stato nối với tải, trong các dây quấn có
dòng điện ba pha:
i
A
= I
max
sin
ω
t
i
B
= I
max
sin(
ω
t
– 120
0
)
i
C
= I
max
sin(
ω
t
– 240
0
)
Dòng điện ba pha được tạo ra giống như ở máy điện không

đồng bộ sẽ tạo nên từ
trường quay, với tốc độ là n
1
= 60f/p (n = 60f/p =n
1
), đúng bằng
tốc độ quay n của rôto. Do đó máy điện này gọi là máy điện đồng
bộ .
9.4. PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN
ĐỒNG B
Ộ
Khi máy phát điện làm việc, từ thông của cực từ rôto
φ
0
cắt
dây quấn stato cảm ứng ra sức điện động E
0
chậm pha so với nó
một góc 90
0
.
Dây quấn stato nối với tải sẽ tạo nên dòng điện I cung cấp cho tải,
dòng điện I tạo nên từ trường quay phần ứng (stato). Tác dụng của
từ trường phần ứng (stato) lên từ trường cực từ (rôto) gọi là phản
ứng phần ứng.
Tải thuần
trở
Từ thông phần ứng
φ
ư

(stato) theo hướng ngang trục, làm lệch
hướng từ trường cực từ
(rôto)
φ
0

ta gọi là phản ứng phần ứng ngang
trục (hình 9.4.a)
E
0
I
φ
ư
7
1
S
φ
o
N
Hình 9.4.a
Tải thuần cảm
Từ thông phần ứng
φ
ư
ngược chiều
φ
0
gọi là phản ứng phần ứng
dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ trường tổng (hình 9.4.b)

E
0
φ
o
N
N
Hình 9.4.b
Tải thuần dung
I
φ
ư
S
Từ thông phần ứng
φ
ư
cùng chiều
φ
0
,
gọi là phản ứng phần ứng
dọc trục trợ từ có tác dụng làm tăng từ trường tổng.
E
0
I
φ
o
S
Hình
9.4.c
Tải bất

kỳ
N
φ
ư
N
Phân tích từ trường phần ứng thành hai
thành phần: Thành phần ngang trục làm
lệch hướng từ trường tổng
Thành phần dọc trục khử từ hoặc trợ từ tùy theo tính chất của tải
(hình 9.4.d)
E
0
φ
ư
φ
ư
n
7
2
I
Hình 9.4.d
Phản ứng phần ứng của máy phát điện đồng bộ vừa phụ thuộc
vào dòng điện tải I (độ lớn bé) vừa phụ thuộc vào tính chất của
tải ( thuần trở, thuần cảm và thuần dung).