Giáo trình kỹ thuật điện - Chương 8 pptx

155
Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa
Khoa Âiãûn - Bäü män Âiãûn Cäng Nghiãûp
Giạo trçnh K thût Âiãûn
Biãn soản: Nguùn Häưng Anh, Bi Táún Låüi, Nguùn Vàn Táún, V Quang Sån





Chỉång 8
MẠY ÂIÃÛN ÂÄƯNG BÄÜ


8.1. ÂẢI CỈÅNG
Mạy âiãûn âäưng bäü l mạy âiãûn xoay chiãưu cọ täúc âäü räto n bàòng täúc âäü tỉì
trỉåìng quay trong mạy n
1
. ÅÍ chãú âäü xạc láûp mạy âiãûn âäưng bäü cọ täúc âäü quay ca
räto n ln khäng âäøi.
Mạy phạt âiãûn âäưng bäü l ngưn âiãûn chênh ca lỉåïi âiãûn cạc qúc gia, trong
âọ âäüng cå så cáúp l tuabin håi, tuabin nỉåïc hồûc tuabin khê. Cạc mạy phạt thỉåìng
näúi lm viãûc song song våïi nhau. Cäng sút ca mäüt mạy phạt â chãú tảo trãn
1200MW.
Cn âäüng cå âiãûn âäưng bäü âỉåüc sỉí dủng khi truưn âäüng cäng sút låïn, cọ thãø
âảt âãún vi chủc MW v våïi u cáưu täúc âäü khäng âäøi. Âäüng cå âiãûn âäưng bäü dng
trong cäng nghiãûp luûn kim, khai thạc m, thiãút bë lảnh, mạy båm, khê nẹn, quảt
giọ
8.2. CÁÚU TẢO CA MẠY ÂIÃÛN ÂÄƯNG BÄÜ
Cáúu tảo ca mạy âiãûn âäưng bäü gäưm cọ hai bäü pháûn chênh l stato v räto.

8.2.1. Stato (pháưn ỉïng)
Stato ca mạy âiãûn âäưng bäü giäúng nhỉ stato ca mạy âiãûn khäng âäưng bäü, gäưm
hai bäü pháûn chênh l li thẹp stato v dáy qún ba pha stato (xem lải pháưn mạy âiãûn
khäng âäưng bäü). Dáy qún stato cn gi l dáy qún pháưn ỉïng.
8.2.2. Räto (pháưn cm)
Räto ca mạy âiãûn âäưng bäü l nam chám âiãûn gäưm cọ li sàõt v dáy qún kêch
thêch. Dng âiãûn âỉa vo dáy qún kêch thêch l dng âiãûn mäüt chiãưu. Räto ca
mạy âiãûn âäưng bäü cọ hai kiãøu l räto cỉûc läưi v räto cỉûc áøn.

156
1.

Räto cỉûc läưi
:

Dảng màût cỉûc âãø khe håí khäng khê khäng âãưu, mủc âêch l lm cho tỉì cm
phán bäú trong khe håí khäng khê hçnh sin âãø sââ cm ỉïng åí dáy qún stato hçnh sin
(hçnh 8.1). Loải räto náưy dng åí cạc mạy phạt cọ täúc âäü tháúp, cọ nhiãưu âäi cỉûc nhỉ
mạy phạt kẹo båíi túc bin thy âiãûn.

Pháưn ỉïng
kêch tỉì
Vnh gọp

Cạnh
quảt
Cỉûc ûtỉì
Quảt giọ
Vnh trỉåüt
Âai




2.

Räto cỉûc áøn
:

Khe håí khäng khê âãưu v räto chè cọ hai cỉûc hồûc bäún cỉûc (hçnh 8.2). Loải räto
cỉûc áøn âỉåüc dng åí cạc mạy cọ täúc âäü cao nhỉ cạc mạy kẹo båíi túc bin nhiãût âiãûn.
Vç täúc âäü cao nãn âãø chäúng lỉûc ly tám, räto âỉåüc chãú tảo ngun khäúi cọ âỉåìng
kênh nh.

Hçnh 8.1 Räto cỉûc läưi
Hçnh 8.2 Li thẹp v màût càõt ngang rotor ca mạy âiãûn âäưng bäü cỉûc áøn
N

S

157
8.3. NGUN L LM VIÃÛC CA MẠY PHẠT ÂIÃÛN ÂÄƯNG BÄÜ

C
B
A

Hçnh 8.3 Så âäư ngun l ca MF âäưng bä ba pha
1. Âäüng cå så cáúp (tuabin håi); 2. Dáy qún stato;
3. Räto ca mạy phạt âäưng bäü; 4. Dáy qún räto; 5. Vnh
trỉåüt; 6. Chäøi than t lãn vnh trỉåüt; 7. Mạy phạt âiãûn mäüt
chiãưu näúi cng trủc våïi mạy phạt âiãûn âäưng bäü.
1
+


2

Âäüng cå så cáúp 1 (túc bin håi) quay räto mạy phạt âiãûn âäưng bäü âãún gáưn täúc
âäü âënh mỉïc (hçnh 8.3), mạy phạt âiãûn mäüt chiãưu 7 âỉåüc thnh láûp âiãûn ạp v cung
cáúp dng âiãûn mäüt chiãưu cho dáy qún kêch thêch 4 mạy phạt âiãûn âäưng bäü thäng
qua chäøi than 5 v vnh gọp 6, räto 3 ca mạy phạt âiãûn âäưng bäü tråí thnh nam
chám âiãûn. Do räto quay, tỉì trỉåìng räto quẹt qua dáy qún pháưn ỉïng stato v cm
ỉïng ra sââ xoay chiãưu hçnh sin, cọ trë säú hiãûu dủng l:

0dq0
fNk2E Φπ=
(8.1)
Trong âọ: E
0
l sââ pha; N l säú vng dáy ca mäüt pha; k
dq
l hãû säú dáy qáún; Φ
0
tỉì
thäng cỉûc tỉì räto.
Nãúu räto cọ säú âäi cỉûc tỉì l p, quay våïi täúc âäü n thç sââ cm ỉïng trong dáy
qún stato cọ táưn säú l:
60
n.p
f =
(8.2a)
Hồûc

p
f60
n = (vg/ph) (8.2b)
Khi dáy qún stato näúi våïi ti, trong dáy qún s cọ dng âiãûn ba pha chảy
qua. Hãû thäúng dng âiãûn ny s sinh ra tỉì trỉåìng quay, gi l tỉì trỉåìng pháưn ỉïng,
cọ täúc âä l :
7
6
5
4
3

158
p
f
60
n
1
= (vg/ph) (8.2c)
Tỉì (8.2b) v (8.2c), ta tháúy täúc âäü räto n bàòng täúc âäü tỉì trỉåìng quay trong
mạy n
1
, nãn gi l mạy âiãûn âäưng bäü.
8.4. PHN ỈÏNG PHÁƯN ỈÏNG MẠY PHẠT ÂIÃÛN ÂÄƯNG BÄÜ
Khi mạy phạt âiãûn lm viãûc, tỉì thäng ca cỉûc tỉì Φ
0
càõt dáy qún stato v cm
ỉïng sââ E
0

cháûm pha so våïi tỉì thäng Φ
0
gọc 90
0
(hçnh 8.4a). Dáy qún stato näúi våïi
ti nãn cọ dng âiãûn I cung cáúp cho ti. Dng âiãûn I chảy trong dáy qún stato tảo
nãn tỉì trỉåìng quay pháưn ỉïng. Tỉì trỉåìng pháưn ỉïng quay âäưng bäü våïi tỉì trỉåìng cỉûc
tỉì Φ
0
. Gọc lãûch pha giỉỵa E
0
v I do tênh cháút ti quút âënh. Tạc dủng ca tỉì
trỉåìng pháưn ỉïng lãn tỉì trỉåìng trỉåìng cỉûc tỉì gi l phn ỉïng pháưn ỉïng.
Trỉåìng håüp ti thưn tråí (hçnh 8.4a) : E
0
v I trng pha nãn ψ = 0. Dng âiãûn I
sinh ra tỉì thäng pháưn ỉïng Φ
ỉ
cng pha våïi dng âiãûn. Tỉì thäng pháưn ỉïng theo
hỉåïng ngang trủc, ta gi l phn ỉïng pháưn ỉïng ngang trủc. Tỉì thäng náưy lm mẹo
tỉì trỉåìng cỉûc tỉì.
Trỉåìng håüp ti thưn cm (hçnh 8.4b): E
0
v I lãûch pha nhau mäüt gọc ψ = 90
0
.
Dng âiãûn I sinh ra tỉì thäng pháưn ỉïng Φ
ỉ
ngỉåüc chiãưu våïi Φ
0

ta gi l phn ỉïng
pháưn ỉïng dc trủc khỉí tỉì, cọ tạc dủng lm gim tỉì trỉåìng täøng.






o
E
&

N
S
Φ
0
I
&

Φ
ỉ
ψ = 90
0
Hçnh 8.4b Ti thưn cm ψ = 90
0
0
E
&

N

S
Φ
0
I
&
Φ
ỉ
ψ = 90
0
Hçnh 8.4c Ti thưn dung ψ = - 90
0
0
E
&

N
S
Φ
0
q
I
&

Φ
ỉ
ψ

Hçnh 8.4d Ti häín håüp ψ > 0
I
&

d
I
&
o
E
&

N
S
Φ
0
I
&

Φ
ỉ
ψ = 0
Hçnh 8.4a Ti thưn tråí ψ = 0

159
Trỉåìng håüp ti thưn dung (hçnh 8.4c): E
0
v I lãûch pha nhau mäüt gọc ψ = -
90
0
. Dng âiãûn I sinh ra tỉì thäng pháưn ỉïng Φ
ỉ
cng chiãưu våïi Φ
0
ta gi l phn ỉïng
pháưn ỉïng dc trủc tråü tỉì, cọ tạc dủng lm tàng tỉì trỉåìng täøng.
Trỉåìng håüp ti häøn håüp (hçnh 8.4d, ti cọ tênh cm : 0 < ψ < π/2) : E
0
v I lãûch
pha nhau mäüt gọc ψ. Ta phán têch dng âiãûn I lm hai thnh pháưn: Thnh pháưn dc
trủc I
d
= Isinψ sinh ra tỉì thäng pháưn ỉïng dc trủc Φ
ỉd
cng chiãưu våïi Φ
0
v thnh
pháưn ngang trủc I
q
= Icosψ sinh ra tỉì thäng pháưn ỉïng ngang trủc Φ
ỉq
vng gọc våïi

Φ
0
ta gi chung l phn ỉïng pháưn ỉïng ngang trủc khỉí tỉì. Trỉåìng håüp ti cọ tênh
dung (-π/2 < ψ < 0), phn ỉïng pháưn ỉïng ngang trủc tråü tỉì.
8.5. PHỈÅNG TRÇNH CÁN BÀỊNG ÂIÃÛN ẠP MẠY PHẠT ÂIÃÛN ÂÄƯNG BÄÜ
8.5.1. Phỉång trçnh cán bàòng âiãûn ạp ca mạy phạt âiãûn cỉûc läưi
Khi mạy phạt âiãûn lm viãûc tỉì thäng cỉûc tỉì Φ
0
sinh ra sââ E
0
åí dáy qún stato.
Khi mạy cọ ti dng âiãûn I trong dáy qún stato sinh ra tỉì trỉåìng pháưn ỉïng Φ
ỉ
. ÅÍ
mạy cỉûc läưi do khe håí dc trủc v ngang trủc khạc nhau nãn ta phán têch Φ
ỉ
thnh
hai thnh pháưn: dc trủc Φ
ỉd
v ngang trủc Φ
ỉq
. Tỉì trỉåìng pháưn ỉïng ngang trủc Φ
ỉq

tảo nãn sââ ngang trủc
ỉqqq
XI
j
E
&&

−=
, våïi X
ỉq
l âiãûn khạng phn ỉïng pháưn ỉïng
ngang trủc v tỉì trỉåìng pháưn ỉïng dc trủc Φ
ỉd
tảo nãn sââ dc trủc
ỉddd
X
I
j
E
&&
−=
,
våïi X
ỉd
l âiãûn khạng phn ỉïng pháưn ỉïng dc trủc.


Hçnh 8.5 Âäư thë vectå mạy phạt âiãûn âäưng bäü
a. Mạy cỉûc läưi; b. Mạy cỉûc áøn
(b)
I
&
0
E
&
θ
ψ

ϕ
U
&
âb
jX
I
&
ψ

I
&

0
E
&
q
I
&
d
I
&
qq
X
I
j
&
dd
X
I
j

&
ϕ
θ
(a)
U
&








Ngoi ra dng âiãûn ti I cn sinh ra tỉì thäng tn ca dáy qún stato âỉåüc âàûc
trỉng båíi âiãûn khạng tn X
t
khäng phủ thüc hỉåïng dc trủc hồûc ngang trủc,
tỉång ỉïng cọ sââ tn l :

tqtdtt
XI
j
XI
j
XI
j
E
&&&&
−−=−=

(8.3)
Phỉång trçnh âiãûn ạp ca mạy phạt âiãûn âäưng bäü cỉûc läưi :

tqqỉqtddỉd0
XI
j
XI
j
XI
j
XI
j
EU
&&&&&&
−−−−=


160

)XX(I
j
)XX(I
j
EU
tqổqtdổd0
++=
&&&&
(8.4)
Boớ qua õióỷn aùp rồi trón õióỷn trồớ dỏy quỏỳn phỏửn ổùng R
I

&
ổ
, ta coù :

qqdd0
XI
j
XI
j
EU
&&&&
= (8.5)
trong õoù: X
d
= X
ổd
+ X
t
laỡ õióỷn khaùnh õọửng bọỹ doỹc truỷc;
X
q
= X
ổq
+ X
t
laỡ õióỷn khaùng õọửng bọỹ ngang truỷc.
Phổồng trỗnh (8.5) tổồng ổùng vồùi õọử thở vectồ cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ cổỷc
lọửi, hỗnh 8.5a.
Tổỡ phổồng trỗnh õióỷn aùp vaỡ õọử thở vectồ ta thỏỳy goùc lóỷch pha giổợa sõõ E
0

vaỡ
õióỷn aùp U goỹi laỡ goùc cọng suỏỳt , do phuỷ taới quyóỳt õởnh.

8.5.2. Phổồng trỗnh õióỷn aùp cuớa maùy phaùt õióỷn cổỷc ỏứn
ọỳi vồùi maùy phaùt õọửng bọỹ cổỷc ỏứn laỡ trổồỡng hồỹp õỷc bióỷt cuớa maùy phaùt cổỷc lọửi,
trong õoù X
õb
= X
d
= X
q
, goỹi laỡ õióỷn khaùng õọửng bọỹ. Phổồng trỗnh õióỷn aùp cuớa maùy
phaùt õióỷn cổỷc ỏứn coù thóứ vióỳt laỡ:

bõ0
X
.I
j
EU
&&&
=
(8.6)
ọử thở vectồ cuớa noù õổồỹc trỗnh baỡy trón hỗnh 8.5b.
8.6. CNG SUT IN Tặè CUA MAẽY PHAẽT IN ệNG Bĩ
8.6.1. Cọng suỏỳt taùc duỷng
1. Maùy phaùt cổỷc lọửi
Cọng suỏỳt taùc duỷng cuớa maùy phaùt õióỷn cung cỏỳp cho taới laỡ:
P = mUIcos (8.7)
Trong õoù: U, I tổồng ổùng laỡ õióỷn aùp pha, doỡng õióỷn pha. Coỡn m laỡ sọỳ pha.
Theo õọử thở vectồ hỗnh 8.5a, ta coù = - , do õoù :

P = mUIcos = mUIcos(-) = mUIcos.cos + mUIsin.sin .
P = mUI
q
.cos + mUI
d
.sin (8.8)
vồùi Icos = I
q
vaỡ Isin = I
d
.
Theo õọử thở vectồ hỗnh 8.5a, ta ruùt ra:

q
q
X
si
n
U
I

=
vaỡ
d
0
d
X
cosUE
I

=

Thóỳ bióứu thổùc vaỡ vaỡo phổồng trỗnh (8.8), sau mọỹt vaỡi bióỳn õọứi vaỡ boớ qua
tọứn hao, ta coù cọng suỏỳt õióỷn tổỡ cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ cổỷc lọửi:
q
I
d
I

+= 2sin)
X
1
X
1
(
2
U
msin
X
E
mUP
dq
2
d
0
õt
(8.9)

161

Ta thỏỳy cọng suỏỳt õióỷn tổỡ gọửm hai thaỡnh phỏửn (hỗnh 8.6):
- Thaỡnh phỏửn
sin
X
mUE
d
0
do doỡng õióỷn kờch tổỡ taỷo nón tố lóỷ vồùi sin. où laỡ
thaỡnh phỏửn cọng suỏỳt chuớ yóỳu cuớa maùy phaùt.

P
õ
t
P
õ
t
90
0
180
0

sin
x
mUE
d
0
2sin)
x
1
x

1
(
2
mU
dq
2
Hỗnh 8.6 ỷc tờnh goùc cọng suỏỳt
maùy phaùt cổỷc lọửi












ỷc tờnh P = f() goỹi laỡ õỷc tờnh goùc cọng suỏỳt. Maùy phaùt laỡm vióỷc ọứn õởnh khi
trong khoaớng
2
0

ữ
; khi taới õởnh mổùc .
00
3020 ữ=
-Thaỡnh phỏửn

2sin)
X
1
X
1
(
2
U
m
dq
2

khọng phuỷ thuọỹc vaỡo doỡng õióỷn kờch tổỡ
vaỡ chố xuỏỳt hióỷn khi X
q
X
d
. Do õoù
ngổồỡi ta chóỳ taỷo õọỹng cồ õióỷn õọửng bọỹ
vồùi rọto coù khe hồớ doỹc truỷc vaỡ ngang
truỷc khaùc nhau maỡ khọng cỏửn doỡng õióỷn
kờch tổỡ, do aớnh hổồớng cuớa thaỡnh phỏửn
cọng suỏỳt nỏửy cuợng taỷo nón õổồỹc mọmen
quay, õoù laỡ nguyón lyù cuớa õọỹng cồ õióỷn
phaớn khaùng.

2. Maùy phaùt cổỷc ỏứn
Vồùi maùy phaùt õióỷn cổỷc ỏứn
dbqd
X

X
X
=
=
nón phổồng trỗnh (8.9) vióỳt laỷi
thaỡnh:

= sin
X
E
mUP
õb
0
õt
(8.10)
Khi maùy phaùt õióỷn cổỷc ỏứn phaùt cọng suỏỳt cổỷc õaỷi thỗ goùc cọng suỏỳt = 90
o
.


Vấ DU 8.1
Maùy õióỷn õọửng bọỹ ba pha cổỷc ỏứn 5kVA, 208V, 4 cổỷc tổỡ, 60Hz, nọỳi Y coù õióỷn
trồớ dỏy quỏỳn stator khọng õaùng kóứ vaỡ õióỷn khaùng õọửng bọỹ 8/pha. Maùy laỡm vióỷc ồớ
chóỳ õọỹ maùy phaùt nọỳi vaỡo lổồùi coù 208V, 60Hz.
a.
Xaùc õởnh sõõ kờch thờch vaỡ goùc cọng suỏỳt khi maùy laỡm vióỷc õỏửy taới coù hóỷ
sọỳ cọng suỏỳt 0,8 (R-L). Veợ õọử thở vector trong trổồỡng hồỹp naỡy.
b.
Vồùi doỡng õióỷn kờch thờch cuớa cỏu (a), cọng suỏỳt õọỹng cồ sồù cỏỳp giaớm
chỏỷm. Tỗm giaù trở tổồng ổùng cuớa doỡng õióỷn stator, hóỷ sọỳ cọng suỏỳt vaỡ cọng suỏỳt

phaớn khaùng trong õióửu kióỷn maùy phaùt cọng suỏỳt cổỷc daỷi ?

162
Baỡi giaới
Maỷch õióỷn thay thóỳ cuớa maùy phaùt õióỷn mọỹt pha trỗnh baỡy trón hỗnh VD8.1.



~
+
_

+
_

I
&
(a)

o
E
&

j
8

Hỗnh VD 8.1 Maỷch õióỷn tổồng õổồng vaỡ õọử thở vector maùy phaùt
o
0U

&

õb
j
XI
&

I
&
U
&


(b)

V9,206E
o
=
&

I
&
U
&


õb
j
XI
&

c
a

b
d
(c)








a. ióỷn aùp pha cuớa maùy phaùt :

V120
3
208
3
U
U
d
===

Doỡng õióỷn stator khi dỏửy taới :

A9,13
2083

5000
U3
S
I
õm
õm
õm
=
ì
==

cos = 0,8 = 36,9
o
(tờnh caớm)
Phổồng trỗnh cỏn bũng õióỷn aùp khi boớ qua R
ổ
:

õb
o
o
jXI0UE
&&
+=

ooo
o
9089,369,130120E ì+=
&
= 206,9 25,5

o
.V
Sõõ kờch thờch cuớa mọỹt pha : E
o
= 206,9 V
Goùc cọng suỏỳt : = 25,5
o
.
b. Maùy phaùt cọng suỏỳt cổỷc õaỷi xaớy ra khi = 90
o
, vỏỷy :

W320.9
8
1209,2063
X
UE3
P
õb
o
max
=
ì
ì
==

Doỡng õióỷn stator :

A1,309,29
8j

0120909,206
jX
UE
I
o
oo
õb
o
=

=

=
&&
&

Trở hióỷu duỷng : I = 29,9 A.

163
Hóỷ sọỳ cọng suỏỳt : cos30,1
o
= 0,865 (dung)
Cuợng coù thóứ duỡng õọử thở vector (hỗnh VD 8.1c) trong trổồỡng hồỹp phaùt cọng suỏỳt
cổỷc õaỷi õóứ tờnh doỡng õióỷn stator nhổ sau :

(IX
õb
)
2
= E

2
o
+ U
2
A9,29
8
1209,206
I
2
1
2
22
=









= .
8.6.2. Cọng suỏỳt phaớn khaùng
1. Maùy phaùt cổỷc lọửi
:
Cọng suỏỳt phaớn khaùng cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ laỡ:
Q = mUẽIsin = mUIsin(-) = mUIsin.cos + mUIcos.sin.
Q = mUI
d

.cos + mUI
q
.sin (8.10)
Thóỳ bióứu thổùc vaỡ vaỡo phổồng trỗnh (8.10), sau mọỹt vaỡi bióỳn õọứi vaỡ , ta coù
cọng suỏỳt phaớn khaùng cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ cổỷc lọửi:
q
I
d
I









+








+=
dq
2

dq
2
d
0
X
1
X
1
2
mU
2cos
X
1
X
1
2
mU
cos
X
E
mUQ
(8.11)
2. Maùy phaùt cổỷc ỏứn
:
ọỳi vồùi maùy phaùt cổỷc ỏứn
bõqd
X
X
X
=

=
nón phổồng trỗnh (8.11), ta coù cọng
suỏỳt phaớn khaùng cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ cổỷc ỏứn laỡ:

)UcosE(
X
mU
X
mU
cos
X
mUE
Q
o
õbbõ
2
bõ
0
== (8.12)
8.6.3. ióửu chốnh cọng suỏỳt maùy phaùt
1.

ióửu chốnh cọng suỏỳt taùc duỷng :
Maùy phaùt bióỳn cồ nng thaỡnh õióỷn nng, vỗ thóỳ muọỳn õióửu chốnh cọng suỏỳt taùc
duỷng P cuớa maùy phaùt õióỷn ta phaới õióửu chốnh cọng suỏỳt cồ cuớa õọỹng cồ sồ cỏỳp.
2.

ióửu chốnh cọng suỏỳt phaớn khaùng :
Tổỡ bióứu thổùc cọng suỏỳt phaớn khaùng (8.12), ta vióỳt laỷi :

bõ
0
X
)UcosE(mU
Q


=
(8.13)
Gốa thióỳt giổợ U, f vaỡ P khọng õọứi thỗ:

164
- Nóỳu E
0
cos < U thỗ Q < 0, nghộa laỡ maùy nhỏỷn cọng suỏỳt phaớn khaùng cuớa
lổồùi õióỷn õóứ taỷo ra tổỡ trổồỡng, maùy thióỳu kờch thờch.
- Nóỳu E
0
cos > U thỗ Q > 0, maùy phaùt cọng suỏỳt phaớn khaùng cung cỏỳp cho
taới, maùy quaù kờch thờch.
Nhổ vỏỷy, muọỳn õióửu chốnh cọng suỏỳt phaớn khaùng ta phaới thay õọứi E
0
, nghộa laỡ
phaới õióửu chốnh doỡng õióỷn kờch tổỡ. óứ tng cọng suỏỳt phaớn khaùng phaùt ra ta phaới
tng doỡng õióỷn kờch tổỡ. Thỏỷt vỏỷy, nóỳu tng doỡng õióỷn kờch tổỡ, E
0
seợ tng vaỡ cos
tng nhổng E
0
sin khọng õọứi, do õoù Q tng.

8.7. C TấNH CUA MAẽY PHAẽT IN ệNG Bĩ
Chóỳ õọỹ laỡm vióỷc cuaớ maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ ồớ taới õọỳi xổùng õổồỹc thóứ hióỷn roợ
raỡng qua caùc õaỷi lổồỹng nhổ õióỷn aùp U ồớ õỏửu cổỷc maùy phaùt, doỡng õióỷn I trong dỏy
quỏỳn phỏửn ổùng, doỡng õióỷn kờch thờch I
t
. Coỡn tỏửn sọỳ f = f
õm
= hũng sọỳ vaỡ cos =
const do taới bón ngoaỡi quyóỳt õởnh. Nhổ vỏỷy tổỡ ba õaỷi lổồỹng coỡn laỷi ta thaỡnh lỏỷp caùc
õỷc tờnh maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ sau õỏy:
+ ỷc tờnh khọng taới
+ ỷc tờnh ngoaỡi
+ ỷc tờnh õióửu chốnh
8.7.1. ỷc tờnh khọng taới cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ
ỷc tờnh khọng taới cuớa maùy phaùt laỡ quan hóỷ giổợa sõõ E vaỡ doỡng õióỷn kờch tổỡ I
t

khi maùy laỡm vióỷc khọng taới (I = 0) vaỡ tọỳc õọỹ quay cuớa rọto khọng õọứi (hỗnh 8.7).
Noù chờnh laỡ daỷng õổồỡng cong tổỡ hoùa B = f(H) cuớa vỏỷt lióỷu sừt tổỡ.
8.7.2. ỷc tờnh ngoaỡi cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ









E

0
I
t
E
dổ
Hỗnh 8.7 ỷc tờnh khọng taới E
0
= f(I
t
)
0
U

I

I
õm
cos

<1
Hỗnh 8.8 ỷc tờnh ngoaỡi U = f(I)
cos

=1
cos

<0

165
ỷc tờnh ngoaỡi cuớa maùy phaùt laỡ quan hóỷ giổợa õióỷn aùp U trón cổỷc maùy phaùt vaỡ

doỡng õióỷn taới I khi tờnh chỏỳt taới khọng õọứi (cos
t
= const), cuợng nhổ tọỳc õọỹ quay
rọto n vaỡ doỡng õióỷn kờch tổỡ I
t
khọng õọứi (hỗnh 8.8).
8.7.3. ỷc tờnh õióửu chốnh cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ
0
I
t
I
I
õm
cos =0.8 caớm
Hỗnh 8.9 ỷc tờnh õióửu chốnh
I
t
= f(I) khi U= const
cos =1
cos = 0.8 dung
I
kt
ỷc tờnh õióửu chốnh cuớa maùy phaùt laỡ
quan hóỷ giổợa doỡng õióỷn kờch tổỡ I
t
theo doỡng
õióỷn taới I khi õióỷn aùp U khọng õọứi vaỡ tọỳc õọỹ
quay rọto n, cos
t
cuợng khọng õọứi (hỗnh

8.9). ỷc tờnh nỏửy cho bióỳt cỏửn phaới õióửu
chốnh doỡng õióỷn kờch tổỡ nhổ thóỳ naỡo õóứ giổợ
õióỷn aùp U trón õỏửu cổỷc maùy phaùt khọng õọứi.
Thổồỡng trong caùc maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ
coù bọỹ tổỷ õọỹng õióửu chốnh doỡng kờch tổỡ õóứ
giổợ õióỷn aùp khọng õọứi.
8.8. MAẽY PHAẽT IN ệNG Bĩ LAèM VIC SONG SONG
Trong hóỷ thọỳng õióỷn gọửm nhióửu maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ laỡm vióỷc song song vồùi
nhau, taỷo thaỡnh lổồùi õióỷn. Cọng suỏỳt cuớa lổồùi õióỷn rỏỳt lồùn rỏỳt lồùn so vồùi cọng suỏỳt
cuớa tổỡng maùy phaùt, do õoù tỏửn sọỳ vaỡ õióỷn aùp cuớa lổồùi õióỷn gỏửn nhổ khọng õọứi khi
thay õọứi taới.
Trổồùc khi õổa mọỹt maùy phaùt vaỡo laỡm vióỷc cuỡng vồùi lổồùi õióỷn tổùc laỡ hoaỡ õọửng
bọỹ (hỗnh 8.10), phaới kióứm tra caùc õióửu kióỷn sau õỏy:
1.
ióỷn aùp cuớa maùy phaùt phaới bũng õióỷn aùp cuớa lổồùi õióỷn.
2.
Tỏửn sọỳ cuớa maùy phaùt phaới bũng tỏửn sọỳ cuớa lổồùi õióỷn.
3.
Thổù tổỷ pha cuớa maùy phaùt phaới giọỳng thổù tổỷ pha cuớa lổồùi õióỷn.
4.
ióỷn aùp cuớa maùy phaùt vaỡ õióỷn aùp cuớa lổồùi õióỷn phaới truỡng pha nhau.

Hỗnh 8.10. Hoỡa õọửng bọỹ maùy phaùt õọửng bọỹ vaỡo lổồùi õióỷn
1. Maùy phaùt õọửng bọỹ; 2. Maùy cừt; 3. Lổồùi õióỷn; 4. Caùc õióửu kióỷn hoỡa õọửng bọỹ
a
I
&
U
k
t

I
k
t

+

_

1

2

3
4

U
&

U
&

U
&

BF
U
&
AF
U

&

AL
U
&
BL
U
&

CF
U
&

CL
U
&

L

F
U
L
,
,f
L

166
Khi cạc âiãưu kiãûn trãn âỉåüc tha mn tỉïc l âiãûn ạp åí hai âáưu mạy càõt bàòng
khäng, ta âọng mạy càõt 2 âãø ha âäưng bäü. Nãúu khäng âm bo cạc âiãưu kiãûn trãn,
s cọ dng âiãûn låïn chảy qøn trong mạy, phạ hng mạy v gáy räúi loản hãû thäúng
âiãûn.
Sau khi ha âäưng bäü, cáưn lỉu :
+ Ta âiãưu chènh dng âiãûn kêch tỉì I
t
, âiãûn ạp ca mạy phạt váùn khäng âäøi vç âọ
l âiãûn ạp ca lỉåïi âiãûn. Viãûc thay âäøi dng âiãûn kêch tỉì I
t
chè lm thạy âäøi cäng
sút phn khạng ca mạy phạt.
+ Mún mạy phạt mang ti, ta tàng cäng sút âäüng cå så cáúp: tàng lỉu lỉåüng
nỉåïc trong mạy thy âiãûn hồûc tàng lỉu lỉåüng håi trong mạy nhiãût âiãûn.

8.9. ÂÄÜNG CÅ ÂIÃÛN ÂÄƯNG BÄÜ
8.9.1. Khại niãûm chung
Vãư cáúu tảo âäüng cå âiãûn âäưng bäü giäúng mạy phạt âiãûn âäưng bäü.
Mạy phạt âiãûn âäưng bäü cọ thãø lm viãûc nhỉ âäüng cå âiãûn âäưng bäü. Nãúu thạo âäüng cå
så cáúp ra khi mạy phạt v näúi dáy qún stato vo lỉåïi âiãûn ba pha âäng thåìi cung cáúp
dng âiãûn mäüt chiãưu cho dáy qún kêch tỉì, âäüng cå s quay våïi täúc âäü khäng âäøi v tảo ra
momen kẹo ti cå âáúu vo trủc.
Ỉu âiãøm âäüng cå âiãûn âäưng bäü l hãû säú cäng sút cao v cọ thãø âiãưu chènh

âỉåüc bàòng cạch thay âäøi dng âiãûn kêch tỉì, âiãưu náưy cho phẹp náng cao hãû säú cäng
sút ca lỉåïi âiãûn khi cáưn.
Trỉåìng håüp âäüng cå quay khäng ti v tàng dng kêch tỉì â låïn thç dng âiãûn
lỉåïi vo âäüng cå s vỉåüt trỉåïc âiãûn ạp ca nọ mäüt gọc gáưn 90
0
, lục náưy âäüng cå
lm viãûc nhỉ mäüt tủ âiãûn phạt cäng sút phn khạng vo lỉåïi, dáy l chãú âäü mạy b
âäưng bäü.
8.9.2. Ngun l lm viãûc ca âäüng cå âiãûn âäưng bäü
Khi cho dng âiãûn ba pha vo dáy qún stato, dng âiãûn ba pha åí dáy qún
stato s sinh ra tỉì trỉåìng quay våïi täúc âäü:
)ph/vg(
p
f
n
60
1
= (8.14)
Nãúu räto âang âỉïng n (hçnh 8.11), cỉûc Nam S ca räto bë cỉûc Bàõc N stato kẹo v
nọ cọ xu hỉåïng quay theo chiãưu kim âäưng häư. Nhỉng do quạn tênh v cỉûc Bàõc stato
quẹt qua nọ quạ nhanh, trong khi nọ chỉa quay tåïi thç sau nỉỵa chu k nọ â âäúi
diãûn våïi cỉûc Nam stato v bë âáøy li, nghéa l räto cọ xu hỉåïng quay theo chiãưu

167
ngổồỹc laỷi. Kóỳt quaớ laỡ moment (mồớ maùy) trung bỗnh bũng khọng vaỡ rọto khọng quay
õổồỹc.
N
S
N
S

Hỗnh 8.11. Sổỷ taỷo ra mọmen trong õọỹng cồ
õọửng bọỹ. 1. Truỷc rọto; 2. Truỷc tổỡ trổồỡng stato
2
n
1
n
1
1
Tuy nhión nóỳu chuùng ta quay
trổồùc rọto vồùi tọỳc õọỹ õọửng bọỹ caùc
cổỷc tổỡ rọto bở khoùa chỷt vaỡo cổỷc
tổỡ stato traùi dỏỳu. Khi khọng taới, tổỡ
trổồỡng stato vaỡ rọto cuỡng quay vồùi
tọỳc õọỹ õọửng bọỹ n
1
vaỡ truỷc cuớa
chuùng truỡng nhau ( = 0). Luùc coù
taới truỷc tổỡ trổồỡng rọto õi chỏỷm sau
truỷc tổỡ trổồỡng stato mọỹt goùc , taới
caỡng nỷng goùc caỡng lồùn, nhổng
caớ hai vỏựn cuỡng quay vồùi tọỳc õọỹ
õọửng bọỹ n
1
.
8.9.3. Phổồng trỗnh õióỷn aùp,
maỷch õióỷn tổồng õổồng, õọử thở vectồ
Goỹi laỡ õióỷn aùp pha cuớa nguọửn; laỡ sõõ trong mọỹt pha stato; R
U
&
o

E
&
ổ
laỡ õióỷn trồớ
mọỹt pha stato; X
õb
laỡ õióỷn khaùng õọửng bọỹ. Ta coù phổồng trỗnh cỏn bũng õióỷn aùp ồớ
stato laỡ:

I
jX
IREU
õbổ0
&&&&
++=
(8.15)
Khi boớ qua õióỷn trồớ dỏy quỏỳn stato (R
ổ
= 0), ta coù:

I
jX
EU
õb0
&&&
+=
(8.16)
Maỷch õióỷn tổồng õổồng vaỡ õọử thở vectồ õổồỹc trỗnh baỡy trón hỗnh 8.12.

Hỗnh 8.13. ọử thở vectồ khi cos =1

vaỡ khi cos = 0,8 (vổồỹt trổồùc)
U
&
0
E
&
0
E
&
I
&
I
&
db
X
I
j
&

db
X
I
j
&


Icos=C
t
1
E

0
sin

= C
t
1

R
ổ
X
õb
o
E
&
U
&
I
&
(b)
(a)


I
&
0
E
&
U
&
õb

X
I
j
&
Hỗnh 8.12. a) Maỷch õióỷn tổồng õổồng;
b) ọử thở vectồ.
+
_

_

+









168
8.9.4. Âiãưu chènh hãû säú cäng sút cosϕ ca âäüng cå âiãûn âäưng bäü
Trãn hçnh 8.12b v âäư thi vectå ỉïng våïi trỉåìng håüp thiãúu kêch tỉì, dng âiãûn
I
&

cháûm pha sau âiãûn ạp
U . Khi sỉí dủng ngỉåìi ta khäng âãø âäüng cå lm viãûc åí chãú âäü
náưy, vç âäüng cå tiãu thủ cäng sút phn khạng ca lỉåïi âiãûn, lm cho hãû säú cäng

sút ca lỉåïi âiãûn tháúp. Trong cäng nghiãûp thỉåìng âäüng cå âäưng bäü lm viãûc åí chãú
âäü quạ kêch tỉì, dng âiãûn vỉåüt trỉåïc pha âiãûn ạp , âäüng cå vỉìa tảo ra cå nàng,
âäưng thỉåìi phạt ra cäng sút phn khạng nhàòm náng cao hãû säú cäng sút cosϕ
ca
lỉåïi âiãûn. Âáy l ỉu âiãøm låïn nháút ca âäüng cå âäưng bäü.
&
I
&
U
&
Âãø tháúy r sỉû thay âäøi hãû säú cäng sút ca âäüng cå âäưng bäü, v thãm hçnh 8.13
l âäư thë vectå ca hai trỉåìng håüp :
+ Khi cosϕ
= 1 ỉïng våïi v trng pha nhau;
U
&
I
&
+ Khi cosϕ
= 0,8 ỉïng våïi chãú âäü quạ kêch tỉì, vỉåüt trỉåïc mäüt gọc l ϕ. I
&
U
&
Do U, f, P khäng âäøi, nãn Icosϕ = const, E
0
sin ϕ = const, nãn khi v cáưn lỉu
mụt ca vectå
I
&
chảy trãn âỉåìng 1 vng gọc våïi v âỉåìng 1’.

U
&
0
E
&
8.9.5. Måí mạy âäüng cå âiãûn âäưng bäü
Âäüng cå âäưng bäü khäng tỉû måí mạy âỉåüc. Tỉì trỉåìng quay stato quẹt qua cạc
cỉûc tỉì räto våïi täúc âäü âäưng bäü, nãn lỉûc tạc dủng lãn räto ln phiãn kẹo v âáøy, do
räto cọ quạn tênh låïn, nãn momen trung bçnh bàòng khäng. Vç váûy räto phi âỉåüc
quay âãún bàòng hồûc gáưn bàòng täúc âäü âäưng bäü âãø giỉỵ cho lỉûc tạc dủng tỉång häù giỉỵa
hai tỉì trỉåìng khäng âäøi chiãưu trỉåïc khi âäüng cå cọ thãø lm viãûc.

Trong vi trỉåìng håüp, dng âäüng cå mäüt chiãưu gàõn vo trủc räto âãø kẹo räto
âãún täúc âäü âäưng bäü. Trong âäüng cå nh, ngỉåìi ta dng mämen tỉì tråí. Våïi âäüng cå
cäng sút låïn, âãø tảo mämen måí mạy, trãn cạc màût cỉûc tỉì räto ngỉåìi ta âàût cạc
thanh dáùn âỉåüc näúi ngàõn mảch nhỉ kiãøu räto läưng sọc åí âäüng cå khäng âäưng bäü,
gi l dáy qún måí mạy, nhỉ hçnh 8.14.










Hçnh 8.14. Rotor cỉûc läưi
ca âäüng cå âäưng bäü v
dá

y

q
ún khåíi âän
g
.

169
Khi mồớ maùy, nhồỡ coù dỏy quỏỳn mồớ maùy ồớ rọto, õọỹng cồ seợ laỡm vióỷc nhổ õọỹng
cồ khọng õọửng bọỹ rọto lọửng soùc. Khi rọto õaợ quay gỏửn bũng tọỳc õọỹ õọửng bọỹ, ta cho
doỡng kờch tổỡ I
t
chaỷy vaỡo dỏy quỏỳn rọto vaỡ rọto seợ õổồỹc keùo vaỡo õọửng bọỹ.
Chuù yù trong quaù trỗnh mồớ maùy ồớ dỏy quỏỳn kờch tổỡ seợ caớm ổùng sõõ rỏỳt lồùn, coù
thóứ phaù hoớng dỏy quỏỳn kờch tổỡ, vỗ thóỳ dỏy quỏỳn kờch tổỡ seợ õổồỹc kheùp maỷch qua õióỷn
trồớ phoùng õióỷn coù trở sọỳ bũng 6 ữ 10 lỏửn õióỷn trồớ dỏy quỏỳn kờch tổỡ.


]R R^

170
BAèI TP
Baỡi sọỳ 4.1
Mọỹt maùy phaùt õọửng bọỹ ba pha 2000kVA, 630V, 50Hz, õỏỳu Y.
a.
Tờnh doỡng õióỷn dỏy õởnh mổùc ?
b.
Tờnh doỡng õióỷn dỏy khi maùy phaùt cọng suỏỳt 720kW cho taới coù cos = 0,8 ?
Baỡi sọỳ 4.2 Mọỹt maùy phaùt õọửng bọỹ ba pha 500kVA, 2200V, 50Hz, õỏỳu Y.
a.
Tờnh doỡng õióỷn dỏy õởnh mổùc ?
b.
Tờnh doỡng õióỷn dỏy khi maùy phaùt cọng suỏỳt 720kW cho taới coù cos = 0,8 ?
Baỡi sọỳ 4.3 Mọỹt taới ba pha coù õióỷn trồớ 10/ pha õổồỹc cỏỳp õióỷn tổỡ mọỹt maùy phaùt
õọửng bọỹ ba pha 220V. Taới nọỳi , sau õoù nọỳi Y. Tờnh doỡng õióỷn dỏy vaỡ cọng suỏỳt taới
tióu thuỷ trong hai trổồỡng hồỹp trón ?.
Baỡi sọỳ 4.4 Mọỹt maùy phaùt õọửng bọỹ ba pha 250kVA, 1260V, 50Hz, õỏỳu Y coù cuọỹn
dỏy phỏửn ổùng õỏỳu laỷi thaỡnh . Tờnh doỡng õióỷn dỏy, aùp dỏy vaỡ cọng suỏỳt bióứu kióỳn
mồùi cuớa maùy?
Baỡi sọỳ 4.5 ióỷn aùp hồớ maỷch cuớa mọỹt maùy phaùt õọửng bọỹ ba pha 4600V, 60Hz, õỏỳu
Y khi doỡng kờch tổỡ bũng 8A.
a. Tờnh õióỷn aùp hồớ maỷch ồớ 50Hz nóỳu doỡng kờch tổỡ bũng 6A. Giaớ thióỳt maùy
chổa baợo hoỡa.
b.
Nóỳu maùy õổồỹc duỡng õóứ phaùt õióỷn tỏửn sọỳ 50Hz, tỗm õióỷn aùp dỏy nóỳu doỡng

kờch tổỡ bũng 8A.

Baỡi sọỳ 4.6 Mọỹt maùy phaùt õọửng bọỹ ba pha õang laỡm vióỷc vồùi lổồùi coù õióỷn aùp13,80kV
vaỡ õióỷn khaùng õọửng bọỹ cuớa maùy laỡ 5/ pha. Maùy õang phaùt 12MW vaỡ 6MVAR
cho lổồùi. Tờnh :
a.
Goùc cọng suỏỳt ?
b.
Goùc pha ?
c.
Sõõ E
o

Baỡi sọỳ 4.7 Mọỹt maùy phaùt õọửng bọỹ cổỷc ỏứn ba pha 2500kVA, 660V, 60Hz, õỏỳu Y. Coù
õióỷn trồớ phỏửn ổùng 0,2 / pha vaỡ õióỷn khaùng õọửng bọỹ 1,4 / pha. Tờnh õọỹ thay õọứi
õióỷn aùp phỏửn trm khi maùy phaùt doỡng õởnh mổùc cho taới coù :
a.
Cos = 1.
b.
Cos = 0,866 (taới coù tờnh caớm).
c.
cos = 0,707 (taới coù tờnh dung).

171
Bi säú 4.8 Mäüt mạy phạt âäưng bäü cỉûc áøn ba pha cọ 1000kVA, 4600V, 60Hz, âáúu Y
v âiãûn ạp lục khäng ti 8350V khi dng kêch thêch âënh mỉïc. Báy giåì cho mạy
lm viãûc våïi cäng sút biãøu kiãún v âiãûn ạp âënh mỉïc; cosϕ = 0,75 (R-L). Gi sỉí R
ỉ

= 0. Tênh :

a.
Cäng sút tạc dủng v phn khạng ca mạy phạt.
b.
Âiãûn khạng âäưng bäü v gọc cäng sút θ ?
c.
Tênh dng âiãûn pháưn ỉïng (stato) khi dng kêch tỉì khäng âäøi v mạy phạt
cäng sút tạc dủng cỉûc âải.
d.
S
âm
v U
âm
måïi nãúu mạy âỉåüc âáúu Δ ?
Bi säú 4.9 Mäüt mạy phạt âäưng bäü ba pha 1600kVA, 13000V, 60Hz, âáúu Y. Cọ
âiãûn tråí pháưn ỉïng 1,5 Ω/pha v âiãûn khạng âäưng bäü 30 Ω/pha. Tênh sââ E
o
v gọc
cäng sút θ khi ti mạy phạt 1280kW, âiãûn ạp 13000V v cọ hãû säú cäng sút: cosϕ
= 1, cosϕ = 0,8 (ti cọ tênh cm) v cosϕ = 0,8 (ti cọ tênh dung). Cho nháûn xẹt vãư
sââ E
o
?
Bi säú 4.10 Hai mạy phạt âiãûn âäưng bäü ba pha hon ton giäúng nhau lm viãûc song
song, näúi Y cọ âiãûn tråí pháưn ỉïng khäng âạng kãø v âiãûn khạng âäưng bäü X
âb
= 4,5
Ω/pha. Hai mạy cng cung cáúp âiãûn âãưu cho cho mäüt phủ ti 26000 kW våïi cos ϕ
= 0,866 (cháûm sau) v âiãûn ạp trãn ti l 13,2 kV. Nãúu thay âäøi dng âiãûn kêch tỉì
âãø phán phäúi lải cäng sút phn khạng ca hai mạy sao cho mäüt mạy cọ cos ϕ
1

= 1
thç lục âọ hãû säú cäng sút cos ϕ
2
ca mạy kia bàòng bao nhiãu ? Tênh E
o
v θ ca
mäùi mạy trong trỉåìng håüp âọ ?
Âạp säú : cos ϕ
2
= 0,655
E
o1
= 8,04 kV v θ
1
= 18,56
o
.
E
o2
= 10,88 kV v θ
2
= 13,63
o
.
Bi säú 4.11 Mäüt mạy phạt âäưng bäü ba pha S
âm
= 35 kVA, U
âm
= 400/230V, 50Hz,
âáúu Y cọ X

âb
=5,46Ω/pha. Mạy lm viãûc trong hãû thäúng âiãûn våïi ti cm âënh mỉïc
cọ cosϕ
âm
= 0,8, dng âiãûn kêch tỉì I
kt âm
= 25 A. Gi sỉí R
ỉ
= 0. Tênh :
a.
Sââ kêch thêch E
o
v gọc lãûch pha giỉỵa sââ v dng âiãûn Ψ ?
b.
Dng âiãûn kêch tỉì âãø cọ hãû säú cäng sút cosϕ = 0,9 khi P = const ?
c.
Hãû säú cäng sút cosϕ v cäng sút phn khạng Q khi dng âiãûn kêch tỉì
tàng âãún I
kt
= 30A ?
Âạp säú : E
o
= 453 V v Ψ = 66
o
.
I
1
= 22,2 A cosϕ = 0,435. v Q = 33,6 kVAR

]R  R^