Bài giảng Kỹ thuật điện đại cương_Chương 3 pot

Bài giảng Kỹ Thuật ðiện ðại Cương TB
Chương 6: Máy ñiện ñồng bộ 1
Chương 3: MÁY ðIỆN ðỒNG BỘ
VI.1. Tổng quan
V.1.1. Khái ni
ệm:
Máy ñiện ñồng bộ là các máy ñiện xoay chiều có tốc ñộ của rôto bằng với
tốc ñộ của từ trường quay. Dây quấn stato ñược nối với lưới ñiện xoay chiều, dây
qu
ấn rôto ñược kích thích (kích từ) bằng dòng ñiện một chiều. Ở chế ñộ xác lập,
máy ñiện ñồng bộ có tốc ñộ quay của rôto luôn không ñổi khi tải thay ñổi.
Máy
ñiện ñồng bộ thường ñược dùng làm máy phát trong hệ thống ñiện, với
cơ năng ñược cung cấp bằng một ñộng cơ sơ cấp (các loại tuabin, ñộng cơ kéo, ).
Công su
ất của máy phát có thể ñến 1000 MVA hay lớn hơn, và các máy phát
thường làm việc song song với nhau trong hệ thống.
ðộng cơ ñồng bộ ñược sử dụng khi cần công suất truyền ñộng lớn, có thể
ñến hàng chục MW. Ngoài ra, ñộng cơ ñồng bộ còn ñược dùng làm các máy bù
ñồng bộ (ñộng cơ ñồng bộ làm việc ở chế ñộ không tải), dùng ñể cải thiện hệ số
công su
ất và ổn ñịnh ñiện áp cho lưới ñiện.
VI.1.2. Cấu tạo:
Stator: Y hay ∆ (giống ðCKðB)
Rotor: Cực lồi hay Cực ẩn (Chỉ phân tích cho máy cực ẩn)
Có thêm bộ kích từ một chiều,
(có ch
ổi than hay không có chổi than)
Công suất cơ hữu ích trên trục P
ñm
(W, kW, HP) ñối với ñộng cơ, công suất biểu

kiến S
ñm
(VA, kVA) ñối với máy phát
ðiện áp dây stato U
1ñm
(V, kV)
Dòng ñiện dây stato I
1ñm
(A)
T
ần số dòng ñiện stato f (Hz)
Tốc ñộ quay rôto n
ñm
(vòng/phút)
H
ệ số công suất cosϕ
ñm
(ñối với ñộng cơ)
Hi
ệu suất η
ñm

VI.1.3. Nguyên lý làm việc:
60
n
pf =
, n tính bằng vòng/phút (rpm).
mdqm
.N.k.f.2E Φπ=
e

a
= 2 E
m
.cos(ωt)
e
b
= 2 E
m
.cos(ωt – 120
o
)
e
c
= 2 E
m
.cos(ωt – 240
o
)
VI.1.4. ðặc ñiểm cơ bản:
Tần số khi máy phát hoạt ñộng ñộc lập và song song.
ðộng cơ ðB không tự mở máy ñược.
Ph
ản ứng phần ứng:
Ngang: Tải thuần trở
D
ọc: Thuần cảm (khử từ) hay thuần dung (trợ từ)
Bài giảng Kỹ Thuật ðiện ðại Cương TB
Chương 6: Máy ñiện ñồng bộ 2
VI.2. Mạch tương ñương
ðiện kháng ñồng bộ:

X
ñb
là là tổng của ñiện kháng tản phần ứng và ñiện kháng phản ứng phần
ứng. Z = R
ư
+ jX
ñb

M
ạch tương ñương:

(
)
uudbu
IZUIjXRUE
&
&
&
&
+=++=

100.
U
UE
%U
−
=∆

■ Gốc U:

(
)
(
)
ϕ−ϕ++= sinjIcosIjXRUE
uudbu
&

■ Gốc I:

(
)
(
)
udbuu
IXsinUjIRcosUE +ϕ++ϕ=
&


VI.3. ðặc tính không tải, ngắn mạch
Thí nghiệm không tải:
Xác
ñịnh tổn hao không tải P
q
và tổn hao sắt từ P
s
.

Thí nghi
ệm ngắn mạch:

ðo ñược P, E
n
, I
1n
.
P
ñ
= P – P
s

Từ ñó tính ñược R
n
= R
ư
= P
ñ
/3I
2
1n
.
Tính
ñược Z ⇒ X
ñb
.
VI.4. ðặc tính công suất - góc

VI.5. Các ñặc tính vận hành
Giản ñồ phân bố công suất – ñặc tính hiệu suất:

Hiệu suất max khi tổn hao không phụ thuộc tải = tổn hao phụ thuộc tải
ðặc tính ñiều chỉnh: I
k
(I
ư
)
ðặc tính ngoài: U
t
(I
ư
)
ðặc tính hình V: ðộng cơ ñồng bộ
I
ư
(I
k
) khi công suất không ñổi
I
ư
(I
k
) khi hệ số công suất không ñổi
cosϕ(I
k
) khi công suất không ñổi
Thi
ếu kích từ (I
ư
trễ)
Thừa kích từ (I

ư
sớm)
M
ở máy ñộng cơ ñồng bộ:
ðộng cơ ñồng bộ không tự mở máy ñược:
Gắn ñộng cơ một chiều
Momen t
ừ trở, cuộn ñệm (cuộn cản): giống một ñộng cơ KðB
Mở máy non tải hay không tải (do gia tốc lớn), hay
M
ở máy ở ñiện áp thấp ñể dòng ñiện phần ứng không quá cao
Cuộn ñệm không có tác dụng khi ñã ñồng bộ
Bài giảng Kỹ Thuật ðiện ðại Cương TB
Chương 6: Máy ñiện ñồng bộ 3
VI.6. Ghép song song máy phát ñiện ñồng bộ

_____ Tần số không ñổi

Các
ñiều kiện cần ñảm bảo trước khi ñóng máy phát vào hệ thống:
– S
ức ñiện ñộng của máy phải bằng ñiện áp hệ thống.
– Tần số của máy phải bằng tần số hệ thống.
– Thứ tự pha của các sức ñiện ñộng của máy phải giống với thứ tự pha của hệ
th
ống. Góc pha giữa các sức ñiện ñộng và các ñiện áp hệ thống phải bằng không.
Khi các ñiều kiện trên ñược thoả và ñiện áp hai ñầu máy ngắt bằng không, ta ñóng
máy ng
ắt ñể hoà ñồng bộ.
Sau khi hoà ñồng bộ, cần chú ý:

– Vi
ệc thay ñổi dòng ñiện kích từ I
kt
chỉ làm thay ñổi công suất phản kháng mà máy
nhận từ hệ thống, ñiện áp của máy phát sẽ không thay ñổi và bằng ñiện áp chung
cho cả hệ thống.
–
ðể ñiều chỉnh công suất tác dụng cho hệ thống, phải tăng công suất của ñộng cơ
sơ cấp, trong khi vẫn giữ tốc ñộ của máy không ñổi.