Đề tài " Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát " ppsx

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
ĐỀ TÀI
Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ
thống ổn định điện áp cho máy phát

Giáo viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện :
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
M C L CỤ Ụ
Trang
L i nói đ uờ ầ 1
Ph n I : Gi i thi u v máy phát đi n xoay chi uầ ớ ệ ề ệ ề 3
I. nh ngh a và công d ngĐị ĩ ụ 3
II. c đi m và c u t oĐặ ể ấ ạ 3
II.1 c đi mĐặ ể 4
II.2 C u t oấ ạ 5
III. Các đ c tính c a máy phát đ ng bặ ủ ồ ộ 8
III.1 c tính không t iĐặ ả 9
III.2 c tính ng n m ch và t s ng n m chĐặ ắ ạ ỷ ố ắ ạ
9
III.3 c tính ngoài và đ thay đ i đi n áp máy phátĐặ ộ ổ ệ 12
III.4 c tính đi u ch nhĐặ ề ỉ 13
III.5 c tính t iĐặ ả 13
III.6 T n hao và hi u su t c a máy đi n đ ng bổ ệ ấ ủ ệ ồ ộ 15
Ph n II : Thi t k tính toán đi n t và thi t k k t c uầ ế ế ệ ừ ế ế ế ấ 17
Ch ng I. Tính toán và xác đ nh kích th c ch y uươ ị ướ ủ ế 17
Ch ng II. Tính toán kích th c Stator, dây qu n Stator ươ ướ ấ
và khe h không khí.ở 20
Ch ng III.Tính toán c c t Rôtorươ ự ừ 30
Ch ng IV. Tính toán m ch tươ ạ ừ 32

Ch ng V. Tham s c a dây qu n Stator ch đ đ nh m cươ ố ủ ấ ở ế ộ ị ứ 37
Ch ng VI. Tính toán dây qu n kích t và tham s m ch kích tươ ấ ừ ố ạ ừ 42
Ch ng VII. Tính kh i l ng, tính t n hao và tính toán nhi tươ ố ượ ổ ệ 49
Ch ng VIII. Tính toán k t c uươ ế ấ 55
Ph n III : Thi t k s đ và tính toán m ch n đ nh đi n ápầ ế ế ơ ồ ạ ổ ị ệ 60
Ch ng I. Khái quát v h kích t máy đi n đ ng bươ ề ệ ừ ệ ồ ộ 60
I.1 i c ngĐạ ươ
61
I.2 Các lo i h kích t máy đi n đ ng bạ ệ ừ ệ ồ ộ 61
I.3 Gi i thi u các s đ ch nh l u th ng g pớ ệ ơ ồ ỉ ư ườ ặ
65
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Ch ng II. Tính ch n thi t b m ch đ ng l cươ ọ ế ị ạ ộ ự
81
II.1 S đ m ch đ ng l cơ ồ ạ ộ ự 81
II.2 Tính ch n các thông s c a m ch đ ng l cọ ố ủ ạ ộ ự 82
II.2.1 Ch n van đ ng l cọ ộ ự 82
II.2.2 Ch n máy bi n áp ch nh l uọ ế ỉ ư 83
II.2.3 Ch n các thi t b b o vọ ế ị ả ệ 84
Ch ng III. Thi t k s đ nguyên lý m ch đi u khi n ươ ế ế ơ ồ ạ ề ể
n đ nh đi n áp máy đi n đ ng bổ ị ệ ệ ồ ộ 87
III.1 M ch đi u khi n Thyristor đ n gi nạ ề ể ơ ả 87
III.2 Nguyên lý thi t k m ch đi u khi nế ế ạ ề ể 88
III.3 S đ kh i m ch ch nh l uơ ồ ố ạ ỉ ư 90
III.4 Thi t k s đ nguyên lýế ế ơ ồ 91
III.4.1 Gi i thi u m t s s đ trong các khâu.ớ ệ ộ ố ơ ồ 91
III.4.2 Xây d ng m ch đi u khi n.ự ạ ề ể 100
III.5 Tính ch n thông s m ch đi u khi n .ọ ố ạ ề ể 105
III.5.1 Tính ch n bi n áp xung.ọ ế 105

III.5.2 Tính ch n t ng khu ch đ i cu i cùng.ọ ầ ế ạ ố 105
III.5.3 Tính ch n t ng so sánh.ọ ầ 106
III.5.4 Tính ch n khâu đ ng pha.ọ ồ 107
III.5.5 T o ngu n nuôi.ạ ồ 108
III.6 Tính ch n khâu ph n h i.ọ ả ồ 110
III.6.1 S đ khâu ph n h i dòng.ơ ồ ả ồ 110
III.6.2 Tính ch n khâu ph n h i dòng và ph n h i áp.ọ ả ồ ả ồ 112
Tài li u tham kh oệ ả
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
L I NÓI UỜ ĐẦ
N ng l ng là m t v n đ c c k quan tr ng trong xã h i ta. b t kă ượ ộ ấ ề ự ỳ ọ ộ Ở ấ ỳ
qu c gia nào, n ng l ng nói chung và n ng l ng đi n nói riêng luôn luôn đ cố ă ượ ă ượ ệ ượ
coi là nghành công nghi p mang tính ch t x ng s ng cho s phát tr n c a n nệ ấ ươ ố ự ể ủ ề
kinh t . Vi c s n xu t và s d ng đi n n ng m t cách hi u qu luôn đ c coiế ệ ả ấ ử ụ ệ ă ộ ệ ả ượ
tr ng m t cách đ c bi t. Ý ngh a quan tr ng và c ng là m c tiêu cao c nh t c aọ ộ ặ ệ ĩ ọ ũ ụ ả ấ ủ
nghành công nghi p then ch t này là nh m nâng cao đ i s ng c a m i ng i dân. ệ ố ằ ờ ố ủ ỗ ườ
Xã h i không ngh ng phát tri n, sinh ho t c a nhân dân không ng ng đ cộ ừ ể ạ ủ ừ ượ
nâng cao nên c n ph i phát tri n nhi u lo i máy đi n m i. T c đ phát tri n c aầ ả ể ề ạ ệ ớ ố ộ ể ủ
n n s n xu t công nông nghi p c a m t n c đòi h i s phát tri n t ng ngề ả ấ ệ ủ ộ ướ ỏ ự ể ươ ứ
c a nghành công nghi p đi n l c. Do đó yêu c u nghành ch t o máy đi n có nh ngủ ệ ệ ự ầ ế ạ ệ ữ
yêu c u cao h n. ầ ơ
Máy phát đi n đ ng b đóng m t vai trò quan tr ng trong h th ng đi n, n i màệ ồ ộ ộ ọ ệ ố ệ ơ
tính n đ nh luôn đ c đòi h i cao. n đ nh đ c đi n ổ ị ượ ỏ Ổ ị ượ ệ áp đ u c c máy phát là nh vàoầ ự ờ
các b n đ nh đi n áp máy phát. B đi u khi n n đ nh đi n áp máy phát b ng đi uộ ổ ị ệ ộ ề ể ổ ị ệ ằ ề
khi n dòng ho c áp kích t đi vào máy phát đã có m t l ch s phát tri n. Vào nh ngể ặ ừ ộ ị ử ể ữ
n m 1920, khi con ng i nh n th y vai trò quan tr ng c a vi c n đ nh quáă ườ ậ ấ ọ ủ ệ ổ ị
trình quá đ c a h th ng thông qua các b đi u khi n đáp ng nhanh, các thi t kộ ủ ệ ố ộ ề ể ứ ế ế
cho h th ng kích t và h th ng đi u khi n đi n áp đã phát tri n và c i ti n côngệ ố ừ ệ ố ề ể ệ ể ả ế
ngh không ngh ng . Cùng v i s phát tri n c a công ngh kích t có vành tr tệ ừ ớ ự ể ủ ệ ừ ượ

đ n không vành tr t, t thao tác b ng tay đ n t đ ng hóa hoàn toàn là s phát tri nế ượ ừ ằ ế ự ộ ự ể
c a các thi t b đi n t công su t nh Thyristor, các lo i Tranzitor, Triac…Bênủ ế ị ệ ử ấ ư ạ
c nh đó c ng hình thành các b n đ nh đi n áp.ạ ũ ộ ổ ị ệ
V i yêu c u c a đ án “ Thi t k máy phát đi n ba pha công su t 12kVA và hớ ầ ủ ồ ế ế ệ ấ ệ
th ng n đ nh đi n áp cho máy phát ” v i các s li u U = 400V, f = 50Hz,ố ổ ị ệ ớ ố ệ
n = 1500vg/ph, Cosϕ = 0,8. V i công su t 12kVA không ph i là quá l n nó s r tớ ấ ả ớ ẽ ấ
phù h p làm ngu n d phòng cho các h dân c n s d ng đi n m t cách liên t c đợ ồ ự ộ ầ ử ụ ệ ộ ụ ể
s n xu t kinh doanh, ho c c ng có th s d ng cho các khu chung c nh , siêuả ấ ặ ũ ể ử ụ ư ỏ
th nh … Nh ng máy phát c p công su t này h u nh ch ph c v cho nh ng nhuị ỏ ữ ấ ấ ầ ư ỉ ụ ụ ữ
c u v đi n m t cách riêng l mà không th c s đóng vai trò n đ nh trong h th ngầ ề ệ ộ ẻ ự ự ổ ị ệ ố
đi n l n. Nh ng em cho r ng vi c thi t k m t máy đi n nh và mang tính thi tệ ớ ư ằ ệ ế ế ộ ệ ỏ ế
th c này r t quan tr ng. Nó không ch đ n thu n cho m c đích s d ng nh màự ấ ọ ỉ ơ ầ ụ ử ụ ỏ
còn ph c v cho công tác nghiên c u nh ng máy đi n c l n hi n t i và t ngụ ụ ứ ữ ệ ỡ ớ ở ệ ạ ươ
lai. N i dung đ án thi t k bao g m ba ph n, m i m t ch ng :ộ ồ ế ế ồ ầ ườ ộ ươ
Ph n I : ầ Gi i thi u v máy phát đi n xoay chi uớ ệ ề ệ ề
Ph n II : Thi t k đi n t và thi t k k t c u máy phát đi n.ầ ế ế ệ ừ ế ế ế ấ ệ
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
 Ch ng I : Tính toán và xác đ nh kích th c c b n c a máy đi nươ ị ướ ơ ả ủ ệ
 Ch ng II : ươ Tính toán dây qu n, rãnh stator và khe h không khí ấ ở
 Ch ng III : ươ Tính toán c c t Rôtor. ự ừ
 Ch ng IV : ươ Tính toán m ch t ạ ừ
 Ch ng V : ươ Tính toán tham s c a máy phát đi n ch đ đ nh m cố ủ ệ ở ế ộ ị ứ
 Ch ng VI : Tính toán dây qu n và thông s m ch kích t .ươ ấ ố ạ ừ
 Ch ng VII : ươ Tính tr ng l ng v t li u, tính t n hao, tính toán nhi t.ọ ượ ậ ệ ổ ệ
 Ch ng VIII : Tính toán k t c u.ươ ế ấ
Ph n III : ầ Thi t k s đ và tính toán m ch n đ nh điên áp máy phát.ế ế ơ ồ ạ ổ ị
 Ch ng I : Khái quát h kích t máy đi n đ ng b .ươ ệ ừ ệ ồ ộ
 Ch ng II : Tính ch n thi t b m ch đ ng l c.ươ ọ ế ị ạ ộ ự
 Ch ng III : Thi t k s đ nguyên lý m ch đi u khi n n đ nh đi n áp. ươ ế ế ơ ồ ạ ề ể ổ ị ệ

Qua th i gian làm đ án, đ c s giúp đ c a các th y cô giáo trong b môn, đ cờ ồ ượ ự ỡ ủ ầ ộ ặ
bi t là s h ng d n t n tình c a th y ệ ự ướ ẫ ậ ủ ầ Bùi c HùngĐứ , cùng v i s n l c c aớ ự ỗ ự ủ
b n thân em đã hoàn thành đ án t t nghi p. Song th i gian có h n và v n ki n th cả ồ ố ệ ờ ạ ố ế ứ
c a em ch a đ c r ng nên trong quá trình tính toán thi t k không th tránh kh iủ ư ượ ộ ế ế ể ỏ
nh ng thi u sót. Vì v y em mong nh n đ c s ch b o c a quí th y cô đ ữ ế ậ ậ ượ ự ỉ ả ủ ầ ể Đồ
án t t nghi p c a em đ c hoàn thi n h n.ố ệ ủ ượ ệ ơ
Cu i cùng em xin chân thành c m n th y giáo ố ả ơ ầ Bùi c HùngĐứ và t t c quí th yấ ả ầ
cô đã giúp em hoàn thành án t t nghi p này.Đồ ố ệ

5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
PH N IẦ
GI I THI U V MÁY PHÁT I N XOAY CHI UỚ Ệ Ề Đ Ệ Ề
Máy đi n đ ng b đ c s d ng r ng rãi trong công nghi p. Ph m vi sệ ồ ộ ượ ử ụ ộ ệ ạ ử
d ng chính là bi n đ i c n ng thành đi n n ng, ngh a là làm máy phát đi n. i nụ ế ổ ơ ă ệ ă ĩ ệ Đ ệ
n ng ba pha ch y u dùng trong n n kinh t qu c dân và trong đ i s ng sinh ho tă ủ ế ề ế ố ờ ố ạ
đ c s n xu t t các máy phát đi n quay b ng tuabin h i ho c khí ho c n c.ượ ả ấ ừ ệ ằ ơ ặ ặ ướ
Ngoài ra máy phát đi n còn đ c kéo các đ ng c khác nh đ ng c iêzel, đ ng c xyệ ượ ộ ơ ư ộ ơ Đ ộ ơ
lanh h i n c, đ ng c ch y b ng nhiên li u Hyđro…đ c ch t o v i công su tơ ướ ộ ơ ạ ằ ệ ượ ế ạ ớ ấ
v a và nh nh m dùng cho các t i đ a ph ng, dùng làm máy phát d phòng. Ngoài raừ ỏ ằ ả ị ươ ự
các đ ng c đ ng b công su t nh ( đ c bi t là các đ ng c đ ng b kích t b ngộ ơ ồ ộ ấ ỏ ặ ệ ộ ơ ồ ộ ừ ằ
nam châm v nh c u ) c ng đ c dùng r t r ng rãi trong các trang b t đ ng và đi uĩ ử ũ ượ ấ ộ ị ự ộ ề
khi n. ể
I. NH NGH A VÀ CÔNG D NGĐỊ Ĩ Ụ
I.1 nh ngh aĐị ĩ
Nh ng máy phát đi n xoay chi u có t c đ quay Rôtor n b ng t c đ quayữ ệ ề ố ộ ằ ố ộ
c a t tr ng nủ ừ ườ
1
g i là máy đi n đ ng b , có t c đ quay Rôtor luôn không đ i khiọ ệ ồ ộ ố ộ ổ
t i thay đ i.ả ổ

I.2 Công d ngụ
Máy phát đi n đ ng b là ngu n đi n r t quan tr ng c a các l i đi n côngệ ồ ộ ồ ệ ấ ọ ủ ướ ệ
nghi p. Trong đó các đ ng c s c p là các tuabin h i n c ho c tuabin n c.ệ ộ ơ ơ ấ ơ ướ ặ ướ
Công su t đ n chi c m i máy có th đ t đ n 1200MW đ i v i máy phát tuabin h iấ ơ ế ỗ ể ạ ế ố ớ ơ
và đ n 560MW đ i v i máy phát tuabin n c. Các l i đi n công su t nh , máy phátế ố ớ ướ ướ ệ ấ ỏ
đi n đ c kéo b i đ ng c iêzel ho c các tuabin khí, chúng có th làm vi c riêng lệ ượ ở ộ ơ Đ ặ ể ệ ẻ
ho c hai ba máy làm vi c song song v i nhau. Các máy phát đi n đ ng b h u h tặ ệ ớ ệ ồ ộ ầ ế
đ c đ t các tr m phát đi n xoay chi u, chúng đ c s d ng r ng rãi trong m iượ ặ ở ạ ệ ề ượ ử ụ ộ ọ
l nh v c : trong cu c s ng, công nghi p, giao thông v n t i, các ngu n đi n dĩ ự ộ ố ệ ậ ả ồ ệ ự
phòng, đi n n ng trên các ph ng ti n di đ ng…ệ ă ươ ệ ộ
II. C I M VÀ C U T OĐẶ Đ Ể Ấ Ạ
II.1 c i m Đặ đ ể
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Máy phát đi n đ ng b th ng đ c kéo b i tuabin h i ho c tuabin n c, vìệ ồ ộ ườ ượ ở ơ ặ ướ
v y chúng đ c g i là máy phát tuabin h i ho c máy phát tuabin n c. i v i máyậ ượ ọ ơ ặ ướ Đố ớ
phát đi n tuabin h i, do đ c tr ng là t c đ cao t i vài nghìn vòng/phút nên máy phátệ ơ ặ ư ố ộ ớ
đi n th ng có k t c u Rôtor c c n v i đ ng kính nh đ gi m thi u l c lyệ ườ ế ấ ự ẩ ớ ườ ỏ ể ả ể ự
tâm. Và ng c l i, đ i v i máy phát đi n tuabin n c, t c đ th p nên th ng cóượ ạ ố ớ ệ ướ ố ộ ấ ườ
Rôtor c c l i, đ ng kính có th lên t i 1,5m tùy theo công su t c a máy. ự ồ ườ ể ớ ấ ủ
Máy phát đi n ba pha th ng g p nh t là máy phát đi n mà dòng đi n m t chi uệ ườ ặ ấ ệ ệ ộ ề
đ c đ a vào cu n dây kích t thông qua h th ng vành tr t. C c t c a máy phátượ ư ộ ừ ệ ố ượ ự ừ ủ
đi n ba pha đ c kích thích b ng dòng đi n m t chi u và đ c đ t ph n quay,ệ ượ ằ ệ ộ ề ượ ặ ở ầ
còn dây qu n ph n ng v i ba pha đ c đ t ph n t nh và n i ra t i. C ng cóấ ầ ứ ớ ượ ặ ở ầ ĩ ố ả ũ
th đ t c c t ph n t nh và dây qu n ph n ng ph n quay gi ng trong máyể ặ ự ừ ở ầ ĩ ấ ầ ứ ở ầ ố
đi n m t chi u, máy đi n đ ng b công su t nh , vì s trao đ i v trí đó không làmệ ộ ề ệ ồ ộ ấ ỏ ự ổ ị
thay đ i nguyên lý làm vi c c b n c a máy. Nguyên lý làm vi c c a máy đi n nóiổ ệ ơ ả ủ ệ ủ ệ
chung và máy phát đi n đ ng b nói riêng đ u d a trên đ nh lu t c m ng đi n t .ệ ồ ộ ề ự ị ậ ả ứ ệ ừ
Nguyên lý làm vi c c b n nh sau :ệ ơ ả ư
Stator c a máy phát đi n đ ng b đ ng b có dây qu n ba pha đ c đ t cáchủ ệ ồ ộ ồ ộ ấ ượ ặ

nhau m t góc 120ộ
0
trong không gian, đ c g i là ph n ng, c m ng ra các s cượ ọ ầ ứ ả ứ ứ
đi n đ ng cung c p ra t i ( hình 1.1 ). Còn Rôtor c a máy phát đi n, v i c u t oệ ộ ấ ả ủ ệ ớ ấ ạ
dây qu n c c t ( c c l i v i đ i v i máy phát có tuabin t c đ th p nh các máyấ ự ừ ự ồ ớ ố ớ ố ộ ấ ư
phát tuabin n c, các máy phát công su t nh và c c n v i tuabin có t c đ caoướ ấ ỏ ự ẩ ớ ố ộ
nh máy phát iêzel, tuabin h i và khí ) làm nhi m v t o ra t tr ng ph n c m. ư Đ ơ ệ ụ ạ ừ ườ ầ ả

Khi Rôtor quay v i t c đ n thì t tr ng c c t s quét và c m ng lên cácớ ố ộ ừ ườ ự ừ ẽ ả ứ
dây qu n ph n ng các s c đi n đ ng xoay chi u hình sin l n l t l ch pha nhauấ ầ ứ ứ ệ ộ ề ầ ượ ệ
120
0
theo chu k th i gian, có tr s hi u d ng là :ỳ ờ ị ố ệ ụ
E
O
=4,44.f.W
l
.K
dq
.Φ
0

7
N
A
B
C
Hình 1.1 cấu tạo của Stator.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Trong đó : E

0
là s c đi n đ ng pha. ứ ệ ộ W
1
s vòng dây pha.ố
f t n s c a máy phát.ầ ố ủ Φ
0
t thông c c t Rôtorừ ự ừ
K
dq
h s dây qu n.ệ ố ấ
V i t n s :ớ ầ ố

.
60
p n
f =
(1.1)
V i p là s đôi c c c a máy.ớ ố ự ủ
Khi máy phát đi n đ ng b làm vi c khép kín m ch v i t i, có dòng đi n ba phaệ ồ ộ ệ ạ ớ ả ệ
ch y trong ba dây qu n l ch nhau góc 120ạ ấ ệ
0
v th i gian s t o ra t tr ngề ờ ẽ ạ ừ ườ
quay v i t c đ nớ ố ộ
1
:
1
60. f
n
p
=

(1.2)
So sánh (1.1) và (1.2) ta th y n = nấ
1
, có nghiã là t c đ quay c a Rôtor b ngố ộ ủ ằ
tôc đ c a t tr ng quay. Vì v y ta có máy phát đi n đ ng b .ộ ủ ừ ườ ậ ệ ồ ộ
II.2 C u t o ấ ạ
II.2.1 Máy c c nự ẩ
Rôtor đ c làm b ng thép h p kim ch t l ng cao, đ c rèn thành kh i hìnhượ ằ ợ ấ ượ ượ ố
tr , trên đó ng i ta gia công phay đ t o rãnh đ t dây qu n kích t . Ph n khôngụ ườ ể ạ ặ ấ ừ ầ
phay rãnh hình thành m t c c t .ặ ự ừ
Các máy phát đi n đ ng b ba pha c c n th ng đ c ch t o v i sệ ồ ộ ự ẩ ườ ượ ế ạ ớ ố
c c 2p = 2 , nh v y t c đ quay c a Rôtor là 3000 vòng/phút. h n ch l c lyự ư ậ ố ộ ủ Để ạ ế ự
tâm trong ph m vi an toàn đ i v i thép h p kim ch t o thành lõi thép Rôtor, đ ngạ ố ớ ợ ế ạ ườ
kính D c a Rôtor không quá 1,1 đ n 1,5mét. T ng công su t c a máy b ng cáchủ ế ă ấ ủ ằ
t ng chi u dài l c a lõi thép. Chi u dài t i đa c a Rôtor vào kho ng 6,5mét.ă ề ủ ề ố ủ ả
Dây qu n kích t đ t trên c c t Rôtor đ c ch t o t dây đ ng tr n, ti tấ ừ ặ ự ừ ượ ế ạ ừ ồ ầ ế
di n ch nh t qu n theo chi u m ng thành các b i dây. Các vòng dây c a l p dâyệ ữ ậ ấ ề ỏ ố ủ ớ
này đ c cách đi n v i nhau b ng m t l p mica m ng. Dây qu n kích t n mượ ệ ớ ằ ộ ớ ỏ ấ ừ ằ
trong rãnh đ c c đ nh và ép ch t b ng các thanh nêm phi t tính đ a vào mi ng rãnh.ượ ố ị ặ ằ ừ ư ệ
Ph n đ u n i ngoài đ c đai ch t b ng các ng tr thép phi t tính nh m b oầ ầ ố ở ượ ặ ằ ố ụ ừ ằ ả
v ch ng l i l c đi n đ ng do dòng đi n gây ra. Hai đ u c a dây qu n kích t điệ ố ạ ự ệ ộ ệ ầ ủ ấ ừ
lu n trong tr c và n i v i hai vành tr t đ t đ u tr c thông qua hai ch i đi n,ồ ụ ố ớ ượ ặ ở ầ ụ ổ ệ
n i v i dòng kích t m t chi u. ố ớ ừ ộ ề
Dòng đi n kích t m t chi u th ng đ c cung c p b i m t máy phát m tệ ừ ộ ề ườ ượ ấ ở ộ ộ
chi u, ho c xoay chi u đ c ch nh l u ( có ho c không có vành tr t ), n iề ặ ề ượ ỉ ư ặ ượ ố
chung tr c v i máy phát đi n.ụ ớ ệ
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Stator c a máy phát đi n đ ng b ba pha c c n bao g m lõi thép, trong đó cóủ ệ ồ ộ ự ẩ ồ
đ t dây qu n ba pha, ngoài là thân và v máy. Lõi thép Stator đ c ghép và ép b ng cácặ ấ ỏ ượ ằ

t m tôn silic có ph cách đi n. Các đ ng thông gió làm mát cho máy đ c ch t oấ ủ ệ ườ ượ ế ạ
c đ nh trong thân máy đ đ m b o đ b n cách đi n c a dây qu n và máy. ố ị ể ả ả ộ ề ệ ủ ấ
II.2.2 Máy c c l iự ồ
Các máy phát đi n có t c đ quay th p th ng đ c ch t o d ng c c l i,ệ ố ộ ấ ườ ượ ế ạ ạ ự ồ
nên khác v i máy c c n, đ ng kính D c a Rôtor có th lên đ n 15met trong khiớ ự ẩ ườ ủ ể ế
chi u dài l i nh v i t l ề ạ ỏ ớ ỷ ệ l/D = 0,15 – 0,2. Rôtor c a máy phát đi n đ ng b c củ ệ ồ ộ ự
l i công su t nh và trung bình có lõi thép đ c ch t o b ng thép đúc và gia côngồ ấ ỏ ượ ế ạ ằ
thành kh i hình tr trên m t có đ t c c t . các máy l n, lõi thép đó đ c ch t o tố ụ ặ ặ ự ừ Ở ớ ượ ế ạ ừ
các t m thép dày t 1 đ n 6mm, đ c d p ho c đúc đ nh hình s n đ ghép thành cácấ ừ ế ượ ậ ặ ị ẵ ể
kh i l ng tr và lõi thép này th ng không tr c ti p l ng vào tr c c a máy mà đ cố ă ụ ườ ự ế ồ ụ ủ ượ
đ t trên giá đ c a Rôtor, giá này đ c l ng vào tr c máy.ặ ỡ ủ ượ ồ ụ

Hình 1.2 C c t c a máy phát đ ng b c c l i ự ừ ủ ồ ộ ự ồ
C c t đ t trên lõi thép Rôtor đ c ghép b ng nh ng lá thép dày ự ừ ặ ượ ằ ữ
1 – 1,5mm ch t o đuôi có hình T ho c b ng các bulông b t xuyên qua m t c cế ạ ặ ằ ắ ặ ự
và vít ch t vào lõi thép Rôtor.ặ
Dây qu n kích t đ c ch t o t dây đ ng tr n ti t di n ch nh t qu nấ ừ ượ ế ạ ừ ồ ầ ế ệ ữ ậ ấ
theo chi u m ng thành t ng cu n dây. Cách đi n gi a các vòng dây là các l p micaề ỏ ừ ộ ệ ữ ớ
ho c ami ng. Sau khi hoàn thi n gia công, các cu n dây đ c l ng vào thân các c cặ ă ệ ộ ượ ồ ự
t .ừ
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Dây qu n c n c a máy phát đi n đ ng b đ c đ t trên các đ u c c có c u t oấ ả ủ ệ ồ ộ ượ ặ ở ầ ự ấ ạ
nh dây qu n ki u l ng sóc c a máy đi n không đ ng b , ngh a là làm b ng cácư ấ ể ồ ủ ệ ồ ộ ĩ ằ
thanh đ ng đ t vào rãnh các đ u c c và hai d u n i v i hai vành ng n m ch.ồ ặ ầ ự ầ ố ớ ắ ạ
Stator c a máy phát đi n đ ng b c c l i gi ng c a máy phát đi n đ ng b c củ ệ ồ ộ ự ồ ố ủ ệ ồ ộ ự
n. đ m b o v n hành n đ nh, ngoài các yêu c u ch t ch đ i v i k t c u vẩ Để ả ả ậ ổ ị ầ ặ ẽ ố ớ ế ấ ề
đi n các k t c u v c h c và h th ng làm mát c ng đ c thi t k ch t o phùệ ế ấ ề ơ ọ ệ ố ũ ượ ế ế ế ạ
h p và t ng thích v i t ng lo i máy phát đi n, đáp ng đ c môi tr ng và ch đợ ươ ớ ừ ạ ệ ứ ượ ườ ế ộ
làm vi c. Máy phát đi n đ ng b làm mát b ng gió công su t nh , có các khoangệ ệ ồ ộ ằ ấ ỏ

thông gió và làm mát đ c thi t k ch t o n m gi a v máy và lõi thép Stator. uượ ế ế ế ạ ằ ữ ỏ Đầ
tr c c a máy đ c g n m t cánh qu t gió đ khi quay không khí đ c th i qua cácụ ủ ượ ắ ộ ạ ể ượ ổ
khoang thông gió này. Bên ngoài v máy c ng đ c ch t o v i các s ng gân ho cỏ ũ ượ ế ạ ớ ố ặ
cánh to nhi t nh m làm t ng di n tích b m t trao đ i nhi t cho máy. Ph bi nả ệ ằ ă ệ ề ặ ổ ệ ổ ế
nh t là các máy phát đi n đ ng b đ c làm mát b ng n c ho c b ng khí và đ c ápấ ệ ồ ộ ượ ằ ướ ặ ằ ượ
d ng cho các máy có công su t t vài ch c kW tr lên. Trong tr ng h p máy phátụ ấ ừ ụ ở ườ ợ
đi n có công su t nh và c n di đ ng thì th ng dùng iêzel làm đ ng c s c p vàệ ấ ỏ ầ ộ ườ Đ ộ ơ ơ ấ
đ c g i là máy phát đi n iêzel. Máy phát đi n iêzel th ng có c u t o c c l i.ượ ọ ệ Đ ệ Đ ườ ấ ạ ự ồ
c đi m khác bi t gi a nh ng máy đi n công su t nh và máy đi n côngĐặ ể ệ ữ ữ ệ ấ ỏ ệ
su t l n ngoài kích th c c a chúng khác nhau thì chúng còn khác nhau v hi uấ ớ ướ ủ ề ệ
su t làm vi c, giá thành c a máy c ng nh giá đi n s n xu t ra, th i gian làm vi cấ ệ ủ ũ ư ệ ả ấ ờ ệ
c a nó… Máy phát đi n công su t nh có c u t o g n nh , r t thu n l i đ làm máyủ ệ ấ ỏ ấ ạ ọ ẹ ấ ậ ợ ể
phát d phòng khi m t đi n l i, nh máy phát đi n iêzel có th linh đ ng v nự ấ ệ ướ ư ệ Đ ể ộ ậ
chuy n đi n i khác đ ph c v khi c n thi t. Tuy nhiên máy đi n công su t nh giáể ơ ể ụ ụ ầ ế ệ ấ ỏ
thành không đ c r vì trái v í máy có công su t đ n chi c càng l n thì giá thành trênượ ẻ ơ ấ ơ ế ớ
đ n v công su t càng h nên nó ch a đ c s d ng ph bi n mà nó ch đ c sơ ị ấ ạ ư ươ ử ụ ổ ế ỉ ượ ử
d ng nh ng n i c n thi t nh b nh vi n, truy n hình, quân s và thông tin liênụ ở ữ ơ ầ ế ư ệ ệ ề ự
l c…Ngoài ra nó còn đ c s d ng m t s h dân c n đi n đ ph c v s n xu tạ ượ ử ụ ở ộ ố ộ ầ ệ ể ụ ụ ả ấ
kinh doanh liên t c khi thi u đi n l i. Hi u su t làm vi c c a máy đi n côngụ ế ệ ướ ệ ấ ệ ủ ệ
su t nh luôn th p h n nh ng máy công su t l n.ấ ỏ ấ ơ ữ ấ ớ
III CÁC C TÍNH C A MÁY PHÁT I N NG B .ĐẶ Ủ Đ Ệ ĐỒ Ộ
làm thí nghi m l y các đ c tính c a máy phát đi n đ ng b thì c n ph i cóĐể ệ ấ ặ ủ ệ ồ ộ ầ ả
s đ n i dây c a máy phát đi n. T i c a máy phát là t ng tr Z có th thay đ i.ơ ồ ố ủ ệ ả ủ ổ ở ể ổ
Dòng đi n kích thích Iệ
t
c a máy đi n đ c l y t ngu n đi n bên ngoài và đ c đi uủ ệ ượ ấ ừ ồ ệ ượ ề
ch nh nh vào bi n tr rỉ ờ ế ở
t
.
10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Khi v n hành th ng máy phát đi n cung c p cho t i đ i x ng. Ch đ nàyậ ườ ệ ấ ả ố ứ ế ộ
ph thu c vào h tiêu th đi n n ng n i v i máy phát đi n, công su t c p cho t iụ ộ ộ ụ ệ ă ố ớ ệ ấ ấ ả
không v t quá đ nh m c mà b ng đ nh m c ho c th p h n đ nh m c m t chút.ượ ị ứ ằ ị ứ ặ ấ ơ ị ứ ộ
M t khác các đ i l ng này thông qua các đa l ng khác nh dòng đi n, đi n áp, dòngặ ạ ượ ị ượ ư ệ ệ
kích t , h s Cosừ ệ ố ϕ, t n s f, t c đ quay n. phân tích các đ c tính c a máyầ ố ố ộ Để ặ ủ
phát đi n đ ng b ta d a vào ba đ i l ng ch y u là U, I, iệ ồ ộ ự ạ ượ ủ ế
t
thành l p các đ c tínhậ ặ
sau :
1. c tính không t i E = UĐặ ả
o
= f(i
t
) khi I = 0 và f = f
đm

2. c tính ng n m ch IĐặ ắ ạ
n
= f(i
t
) khi U = 0 ; f = f
đm
3. c tính ngoài U = f(IĐặ
t
) khi i
t
= const ; cosϕ = const ; f = f
đm

4. c tính đi u ch nh IĐặ ề ỉ
t
= f(I) khi U = const ; cosϕ = const ; f = f
đm
5. c tính t i U = f(iĐặ ả
t
) khi I = const ; cosϕ = const ; f = f
đm



III.1 c tính không t i Đặ ả
E = U
0
= f(i
t
)
Khi I= 0 và f= f
đm
Đặc tính không tải là quan hệ giữa sức điện động E cảm ứng ra cuộn dây
Stator với dòng điện kích từ khi dòng điện tải bằng không. Trong hệ đơn vị tương
đối máy phát điện đồng bộ cực ẩn và máy phát điện đồng bộ cực lồi khác nhau
không nhiều, đặc tính không tải được hiển thị bằng đơn vị tương đối giống như
trên hình 1.3
11
E
∗
i
t∗
A

MF®
V
W A
A
A
V
V
W
Z
Z
Z
H×nh 1-7: S¬ ® ®u d©y x¸c ®Þnh ® c tÝnhỈ
c a m¸y ph¸t ®i n ®ng b.đ Ư
VR
t
•
•
•
•
•
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

Hình 1.3 c tính không t i máy phát đi n Đặ ả ệ
Trong đ n v t ng đ i :ơ ị ươ ố
*
dm
E
E
E
=

và
*
t
t
tdmo
i
i
i
=

V i iớ
tđmo
là dòng đi n không t i khi U = Uệ ả
đm

III.2 c tính ng n m ch và t s ng n m chĐặ ắ ạ ỷ ố ắ ạ

I
n
= f(I
t
) khi U= 0 và f = f
đm


E
I
jx
!
σ

I
jx
!d
I
jIx
d


u
δ
χ

ud
χ

.
E

.
I


Hình 1.4 th véc t và m ch đi n thay thĐồ ị ơ ạ ệ ế
c a máy phát đi n lúc ng n m chủ ệ ắ ạ
c tính ng n m ch là quan h gi a dòng đi n t i khi ng n m ch và dòngĐặ ắ ạ ệ ữ ệ ả ắ ạ
đi n kích thích khi đi n áp b ng không , t n s b ng t n s đ nh m c ( khi dâyệ ệ ằ ầ ố ằ ầ ố ị ứ
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
qu n ph n ng đ c n i t t ngay đ u máy). N u b qua đi n tr c a dây qu nấ ầ ứ ượ ố ắ ầ ế ỏ ệ ở ủ ấ
ph n ng( rầ ứ

ư
= 0 ) thì m ch đi n dây qu n ph n ng lúc ng n m ch là thu n c mạ ệ ấ ầ ứ ắ ạ ầ ả
( ψ = 90
o
) nh v y ư ậ
I
q
= cosψ = 0 và I
d
= I.sinψ = 1
Và đ th véc t c a máy phát đi n lúc đó nh trên hình 1.4 . C ng t bi u th c cânồ ị ơ ủ ệ ư ũ ừ ể ứ
b ng s c đi n đ ng : ằ ứ ệ ộ

. . . .
. . . . .
d d q q u
U E j I x j I x I r= − − −
và các gi thi t nh trên ta cóả ế ư
E
uđ
= +j.I.x
d
và m ch đi n thay th c a máy có d ng nh trên hình 1.4.ạ ệ ế ủ ạ ư
Lúc ng n m ch ph n ng ph n ng là kh t , m ch t c a máy không bãoắ ạ ả ứ ầ ứ ử ừ ạ ừ ủ
hoà, vì t thông khe h ừ ở Φ
δ
c n thi t đ sinh ra Eầ ế ể
δ
= E – I.x
dư

= i.x
σ
ư
r t nh .ấ ỏ
Do đó quan h I = f(iệ
t
) là đ ng th ng nh trên hình 1.5.ườ ẳ ư

T s ng n m ch K là t s dòng đi n ng n m ch Iỷ ố ắ ạ ỷ ố ệ ắ ạ
no
ng v i dòng đi nứ ớ ệ
kích thích sinh ra s c đi n đ ng E = Uứ ệ ộ
đm
khi không t i v i dòng đi n đ nh m c Iả ớ ệ ị ứ
đm
,
ngh a là K = ĩ
no
dm
I
I
trong đó I
no
=
dm
d
U
x
V i xớ
d

tr s bão hoà c a đi n kháng đ ng b d c tr c ng v i E = Uị ố ủ ệ ồ ộ ọ ụ ứ ớ
đm
. Thay trị
s c a Iố ủ
no
vào bi u th c c a K ta có :ể ứ ủ
K =
*
1
.
dm
d dm d
U
x I x
=
. Th ng xườ
d
∗
> 1 do đó K < 1 và dòng đi n ng nệ ắ
m ch xác l p Iạ ậ
no
< I
đm
, vì v y có th k t lu n r ng dòng đi n ng n m ch xác l pậ ể ế ậ ằ ệ ắ ạ ậ
c a máy phát đi n đ ng b không l n. S d nh v y là do kh t r t m nh c aủ ệ ồ ộ ớ ở ĩ ư ậ ử ừ ấ ạ ủ
ph n ng ph n ng. ả ứ ầ ứ
13
H×nh 1.5 - § c tÝnh ng¾n m¹chỈ
I
It

I = f(It)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

i
t
i
tn
i
to
I = f(i
t
)
U = f(i
t
)
U
dm
U.I
I
no
I
dm
Hình 1.6 Xác đ nh t s ng n m ch Kị ỷ ố ắ ạ
T s ng n m ch :ỷ ố ắ ạ
K =
mo to
dm tn
I i
I i
=

Trong đó : I
to
là dòng đi n kích thích khi không t i lúc Uệ ả
o
= U
đm

I
tn
dòng đi n kích thích lúc ng n m ch khi I = Iệ ắ ạ
đm

T s ng n m ch K là m t tham s quan tr ng c a máy đi n đ ng b . Máyỷ ố ắ ạ ộ ố ọ ủ ệ ồ ộ
có K l n có u đi m cho đ thay đ i đi n áp ớ ư ể ộ ổ ệ ∆U nh và theo bi u th c ỏ ể ứ
I
d
=
.
d
E U cos
x
θ
−
I
q
=
.sin
q
U
x

θ
nó s sinh ra công su t đi n t l n khi nẽ ấ ệ ừ ớ ế
cho máy làm vi c n đ nh khi t i dao đ ng. Nh ng mu n K l n ngh a là xệ ổ ị ả ộ ư ố ớ ĩ
d
∗
nh ,ỏ
ph i t ng khe h ả ă ở δ và nh v y đòi h i ph i t ng c ng dây qu n kích t vàư ậ ỏ ả ă ườ ấ ừ
t ng ng ph i t ng kích th c c a máy. K t qu là ph i dùng nhi u v t li uươ ứ ả ă ướ ủ ế ả ả ề ậ ệ
h n và giá thành c a máy cao h n.ơ ủ ơ
III.3 c tính ngoài và thay i i n áp Đặ độ đổ đ ệ ∆ U
mđ
c a máy phát ng bủ đồ ộ
c tính ngoài là quan h U = f(I) khi IĐặ ệ
t
= const ; cosϕ = const và f =f
đm
.
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

U

I

U

dm

0

I

dm

cos

ϕ = 1

∆

U

dm

cos

ϕ = 0,8

(®iÖn dung)

cos

ϕ = 0,8

(®iÖn c¶m)

Hình 1.7 c tính ngoài c a máy phát đi n đ ng bĐặ ủ ệ ồ ộ
T hình v ta th y d ng đ c tính ngoài ph thu c vào tính ch t t i. N u t iừ ẽ ấ ạ ặ ụ ộ ấ ả ế ả
có tính c m khi I t ng ph n ng kh t c a ph n ng c ng t ng, đi n áp gi mả ă ả ứ ử ừ ủ ầ ứ ũ ă ệ ả
và đ ng bi u di n đi xu ng. Ng c l i n u t i có tính dung khi I t ng, ph nườ ể ễ ố ượ ạ ế ả ă ả

ng ph n ng là tr t , đi n áp t ng và đ ng bi u di n đi lên.ứ ầ ứ ợ ừ ệ ă ườ ể ễ
thay đ i đi n áp đ nh m c Độ ổ ệ ị ứ ∆U
đm
c a máy phát đi n đ ng b theo đ nh ngh a làủ ệ ồ ộ ị ĩ
s thay đ i đi n áp khi t i thay đ i t đ nh m c v i cosự ổ ệ ả ổ ừ ị ứ ớ ϕ = cosϕ
đm
đ n không t i,ế ả
trong đi u ki n không thay đ i dòng đi n kích thích. Tr s c a ề ệ ổ ệ ị ố ủ ∆U
đm
th ngườ
bi u th theo ph n tr m c a đi n áp đ nh m c, ngh a là : ể ị ầ ă ủ ệ ị ứ ĩ
∆U
đm
% =
.100
dm
dm
E U
U
−
thông s ố ∆U
đm
% = 25% ÷ 30%
III.4 c tính i u ch nhĐặ đ ề ỉ
I
t
= f(I) khi U = const ; cosϕ = const và f =f
đm
.
c tính đi u ch nh là quan h c a dòng đi n kích t v i dòng đi n khôngĐặ ề ỉ ệ ủ ệ ừ ớ ệ

t i đ luôn gi cho đi n áp không đ i. Nó cho bi t h ng đi u ch nh dòng đi n Iả ể ữ ệ ổ ế ướ ề ỉ ệ
t
c a máy phát đi n đ ng b đ gi cho đi n áp ra U đ u máy phát đi n không đ i.ủ ệ ồ ộ ể ữ ệ ở ầ ệ ổ
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

It
I
It
0
Idm
cos
ϕ = 0,8
(®iÖn dung)
cos
ϕ = 1
cos
ϕ = 0,8
(®iÖn c¶m)
Hình 1.8 c tính đi u ch nh c a máy phát đi n đ ng b Đặ ề ỉ ủ ệ ồ ộ
Ta th y v i t i c m khi I t ng, tác d ng kh t c a ph n ng ph n ngấ ớ ả ả ă ụ ử ừ ủ ả ứ ầ ứ
t ng làm cho đi n áp U b gi m. gi cho đi n áp U không đ i ph i t ng dòngă ệ ị ả Để ữ ệ ổ ả ă
đi n t hoá iệ ừ
t
. Ng c l i, t i dung khi I t ng, mu n gi U không đ i ph iượ ạ ở ả ă ố ữ ổ ả
gi m iả
t
. Thông th ng cosườ ϕ
đm
= 0,8 ( thu n c m ), nên t không t i ( U = Uầ ả ừ ả

đm
; I
= I
đm
) ph i t ng dòng đi n t hoá iả ă ệ ừ
t
kho ng 1,7 ả ÷ 2,2 l n.ầ
III.5 c tính t i Đặ ả
U = f(i
t
) khi I = const ; cosϕ = const và f =f
đm
.
c tính t i là quan h gi a đi n áp đ u ra c a máy phát đi n đ ng b v i dòngĐặ ả ệ ữ ệ ầ ủ ệ ồ ộ ớ
kích t khi t i là không đ i. V i các tr s khác nhau c a I và cosừ ả ổ ớ ị ố ủ ϕ s có các đ c tínhẽ ặ
t i khác nhau, trong đó có ý ngh a nh t là đ c tính t i thu n c m ng v i cosả ĩ ấ ặ ả ầ ả ứ ớ ϕ = 0
( khi ϕ = π/2 ) và I = I
đm
.
c tính t i thu n c m có th suy ra đ c t đ c tính không t i và tam giácĐặ ả ầ ả ể ượ ừ ặ ả
đi n kháng. Cách thành l p tam giác đi n kháng nh sau :ệ ậ ệ ư
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
i
t
U.I
I = 0
I = I
dm
2

3
1
E
δ
A'
O'
B' C'
C
Q
P
O
M
I
dm
k
!d
F
!d
x
δ
!
I
dm
Hình 1.9 Xác đ c tính t i thu n c m t đ c tính ặ ả ầ ả ừ ặ
không t i và tam giác đi n kháng.ả ệ
T đ c tính ng n m ch (đ ng 2 ) đ có tr s Iừ ặ ắ ạ ườ ể ị ố
n
= I
đm
dòng đi n kích thích iệ

tn
ho c s c t đ ng Fặ ứ ừ ộ
tn
c n thi t b ng Fầ ế ằ
tn
= i
tn
= OC. Nh đã bi t khi máy làm vi c ư ế ệ ở
ch đ ng n m ch s c t đ ng c a c c t Fế ộ ắ ạ ứ ừ ộ ủ ự ừ
tn
= OC g m hai ph n : m t ph nồ ầ ộ ầ
đ kh c ph c ph n ng kh t c a ph n ng BC = kể ắ ụ ả ứ ử ừ ủ ầ ứ
dư
.F
dư
sinh ra E
d ư
;
ph n còn l i OB = OC – BC s sinh ra s c đi n đ ng t n t Fầ ạ ẽ ứ ệ ộ ả ừ
σ
ư
= I
đm
.x
σ
ư
= AB
( đi m A n m trên đo n th ng c a đ c tính không t i đ ng 1 ) vì lúc đó m ch tể ằ ạ ẳ ủ ặ ả ườ ạ ừ
không bão hoà. Tam giác ABC đ c hình thành nh trên đ c g i là tam giác đi nượ ư ượ ọ ệ
kháng. Các c nh BC và AB c a tam giác đ u t l v i dòng đi n t i đ nh m c Iạ ủ ề ỷ ệ ớ ệ ả ị ứ

đm
.
em t nh ti n tam giác đi n kháng ABC ( ho c tam giác OAC ) sao cho đi mĐ ị ế ệ ặ ể
A t a trên đ c tính không t i thì đ nh C s v thành đ c tính t i thu n c mự ặ ả ỉ ẽ ẽ ặ ả ầ ả
( đ ng 3 ).ườ
17
E
0

E
δ

−j.x
ưd
.I
− j.x
σư
.I
U
O
I
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Hình 1.10 th véc t s c đi n đ ng c a Đồ ị ơ ứ ệ ộ ủ
máy phát điện đồng bộ ở tải thuần cảm
có đ c đ c tính đó ph i đi u ch nh rĐể ượ ặ ả ề ỉ
t
và Z ( khi đó ph i có cu n c m có thả ộ ả ể
đi u ch nh đ c ) sao cho I = Iề ỉ ượ
đm
. D ng c a đ c tính t i thu n c m nh đ ng 3ạ ủ ặ ả ầ ả ư ườ

trên hình 1.9 và đ th véc t t ng ng v i ch đ làm vi c đó khi b qua tr s r tồ ị ơ ươ ứ ớ ế ộ ệ ỏ ị ố ấ
nh c a rỏ ủ
ư
nh hình 1.10.ư
III.6 T n hao và hi u su t c a máy i n ng bổ ệ ấ ủ đ ệ đồ ộ
Khi làm vi c trong máy có các t n hao đ ng, t n hao s t, t n hao kích t , t nệ ổ ồ ổ ắ ổ ừ ổ
hao ph và t n hao c .ụ ổ ơ
T n hao đ ng là công su t m t mát trên dây qu n ph n t nh v i gi thi t làổ ồ ấ ấ ấ ầ ĩ ớ ả ế
m t đ dòng đi n phân b đ u trên ti t di n c a dây d n. T n hao này ph thu cậ ộ ệ ố ề ế ệ ủ ẫ ổ ụ ộ
vào tr s m t đ dòng đi n, tr ng l ng đ ng và th ng đ c tính nhi t đị ố ậ ộ ệ ọ ượ ồ ườ ượ ở ệ ộ
75
o
C.
T n hao s t là công su t m t mát trên m ch t ( gông và r ng ) do t tr ngổ ắ ấ ấ ạ ừ ă ừ ườ
bi n đ i hình sin( ng v i t n s fế ổ ứ ớ ầ ố
1
). T n hao này ph thu c tr s t n s , tr ngổ ụ ộ ị ố ầ ố ọ
l ng lõi thép, ch t l ng c a tôn silic, trình đ công ngh ch t o lõi thép.ượ ấ ượ ủ ộ ệ ế ạ
T n hao kích t là công su t t n hao trên đi n tr c a dây qu n kích thích vàổ ừ ấ ổ ệ ở ủ ấ
c a các ch i than. ủ ổ
T n hao ph bao g m các ph n sau :ổ ụ ồ ầ
a. T n hao ph do dòng đi n xoáy thanh d n c a các dây qu n Stator và cácổ ụ ệ ở ẫ ủ ấ
b ph n khác c a máy d i tác d ng c a t tr ng t n do dòng đi nộ ậ ủ ướ ụ ủ ừ ườ ả ệ
ph n ng sinh ra.ầ ứ
b. T n hao b m t c c t ho c b m t c a lõi thép Rôtor , máy c c nổ ở ề ặ ự ừ ặ ở ề ặ ủ ự ẩ
do Stator ( có rãnh và nh v y t c m khe h có sóng đi u hoà r ng ).ư ậ ừ ả ở ề ă
c. T n hao r ng c a Stator do s đ p m ch ngang và d c do t thôngổ ở ă ủ ự ậ ạ ọ ừ
chính và do các sóng đi u hoà b c cao v i t n s khác fề ậ ớ ầ ố
1
.

T n hao c bao g m :ổ ơ ồ
1.T n hao công su t c n thi t đ đ a không khí ho c các ch t làm l nh khácổ ấ ầ ế ể ư ặ ấ ạ
vào các b ph n c a máy.ộ ậ ủ
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
2. T n hao công su t do ma sát tr c và b m t Rôtor và Stator khiổ ấ ở ổ ụ ở ề ặ
Rôtor quay trong môi ch t làm l nh ( không khí, …)ấ ạ
các máy đi n đ ng b công su t và t c đ quay khác nhau t l phân ph i cácỞ ệ ồ ộ ấ ố ộ ỷ ệ ố
t n hao nói trên không gi ng nhau. Trong các máy phát đi n đ ng b b n c c côngổ ố ệ ồ ộ ố ự
su t trung bình, t n hao đ ng trong dây qu n ph n t nh và dây qu n kích t chi mấ ổ ồ ấ ầ ĩ ấ ừ ế
t i kho ng 65% t ng t n hao. Trong khi t n hao trong lõi thép Stator ( k c t nớ ả ổ ổ ổ ể ả ổ
hao chính và t n hao ph ) ch chi m kho ng 14%. Trong máy phát đi n tuabinổ ụ ỉ ế ả ệ
n c công su t l n, t c đ ch m thì t n hao trong dây qu n ph n t nh và trongướ ấ ớ ố ộ ậ ổ ấ ầ ĩ
dây qu n kích t chi n kho ng 35%, còn t n hao trong lõi thép Stator thì chi mấ ừ ế ả ổ ế
t i 37%. i v i máy phát tuabin n c t n hao phui có th chi m t i 11%, đ iớ Đố ớ ướ ổ ể ế ớ ố
v i máy phát tuabin h i ch y u là t n hao b m t và t n hao đ p m ch vàoớ ơ ủ ế ổ ề ặ ổ ậ ạ
kho ng 18%.ả
Hi u su t c a các máy đi n đ ng b đ c xác đ nh theo bi u th c :ệ ấ ủ ệ ồ ộ ượ ị ể ứ
η =
2
2
P
P p+
∑
Trong đó P
2
– công su t đ u c a máy.ấ ầ ủ
Σp – t ng t n hao trong máy.ổ ổ
Hi u su t c a các máy phát đi n làm l nh b ng không khí công su tệ ấ ủ ệ ạ ằ ấ
0,5÷3000kW vào kho ng 92÷95%, công su t 3,5÷100000kW vào kho ng 95 ÷ả ấ ả

97,8%. N u làm l nh b ng Hyđrôgen thì hi u su t c ng có th t ng kho ngế ạ ằ ệ ấ ũ ể ă ả
0,8%.
PH N IIẦ
THI T K TÍNH TOÁN I N T Ế Ế Đ Ệ Ừ
VÀ THI T K K T C UẾ Ế Ế Ấ
19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
CH NG IƯƠ
TÍNH TOÁN VÀ XÁC NH ĐỊ
KÍCH TH C CH Y UƯỚ Ủ Ế
Nh ng kích th c ch y u c a máy đi n đ ng b là đ ng kính trong Statorữ ướ ủ ế ủ ệ ồ ộ ườ
D và chi u dài lõi s t l. M c đích c a vi c ch n kích th c ch y u này là đ chề ắ ụ ủ ệ ọ ướ ủ ế ể ế
t o ra máy kinh t h p lý nh t mà tính n ng phù h p v i các tiêu chu n c a nhàạ ế ợ ấ ă ợ ớ ẩ ủ
n c. Kích th c D, l và t l gi a chúng quy t đ nh tr ng l ng, giá thành, các đ cướ ướ ỷ ệ ữ ế ị ọ ượ ặ
tính kinh t k thu t và đ tin c y lúc làm vi c c a máy. Vì v y giai đo n này là giaiế ỹ ậ ộ ậ ệ ủ ậ ạ
đo n r t c b n c a công vi c thi t k máy đi n. M t khác kích th c D và l phạ ấ ơ ả ủ ệ ế ế ệ ặ ướ ụ
thu c vào công su t P, t c đ quay n, t i đi n t A, Bộ ấ ố ộ ả ệ ừ
δ
c a v t li u tác d ng c aủ ậ ệ ụ ủ
máy. Vi c ch n A và Bệ ọ
δ
nh h ng r t nhi u đ n kích th c ch y u D và l. Vả ưở ấ ề ế ướ ủ ế ề
m t ti t ki m nhiên li u thì nên ch n A và Bặ ế ệ ệ ọ
δ
l n, nh ng n u A và Bớ ư ế
δ
quá l n thìớ
t n hao đ ng và s t c ng t ng lên, làm máy quá nóng, nh h ng đ n tu i th sổ ồ ắ ũ ă ả ưở ế ổ ọ ử
d ng máy. Do đó khi ch n A và Bụ ọ
δ

c n xét đ n ch t l ng v t li u s d ng. N uầ ế ấ ượ ậ ệ ử ụ ế
dùng v t li u s t t t t có th ch n Bậ ệ ắ ừ ố ể ọ
δ
l n. Dùng dây đ ng có c p cách đi n cao thìớ ồ ấ ệ
có th ch n A l n. Ngoài ra t s gi a A và Bể ọ ớ ỷ ố ữ
δ
c ng nh h ng đ n đ c tính làmũ ả ưở ế ặ
vi c c a máy phát đi n vì A đ c tr ng cho m ch đi n còn Bệ ủ ệ ặ ư ạ ệ
δ
đ c tr ng cho m chặ ư ạ
t .ừ
Các thông s ban đ u :ố ầ
Công su t đ nh m c máy phát :ấ ị ứ P
đm
= 12kVA
i n áp đ nh m c Đ ệ ị ứ : U
đm
= 400V
T n sầ ố : f = 50Hz
T c đ đ nh m c ố ộ ị ứ : n = 1500vg/ph
H s công su t ệ ố ấ : cosϕ = 0,8
S pha ố : m = 3
Tính toán các thông s c b n :ố ơ ả
1. i n áp pha c a máy phát :Đ ệ ủ
400
230,94 ( )
3 3
dm
U
U V= = =

20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
2. Công su t đi n t tính toán P’:ấ ệ ừ
' . 1,08.12 12,96( )
E dm
P K P kVA= = =
Trong đó K
E
là h s th hi n m i quan h gi a s c đi n đ ng khe h vàệ ố ể ệ ố ệ ữ ứ ệ ộ ở
đi n áp máy phát. H s Kệ ệ ố
E
đ c tính nh sau :ượ ư
* 2 2* 2
2 2
cos (sin )
0,8 (0,6 0,125) 1,08
E dm dm
K E x
σ
ϕ ϕ
δ
= = + + =
= + + =
V i ớ
2 2
sin 1 cos 1 0,8 0,6
dm
ϕ ϕ
= − = − =
Và th ng đ i v i máy phát thì xườ ố ớ

σ
∗
= 0,06 ÷ 0,15 ta ch n xọ
σ
∗
= 0,125
3. Dòng đi n pha đ nh m c :ệ ị ứ
12000
17,321 ( )
3. 3.400
dm
dm
dm
P
I A
U
= = =
4. S đôi c c :ố ự
60. 60.50
2
1500
f
p
n
= = =
5. ng kính trong c a Stator :Đườ ủ
Theo hình 11.2 [1] v i P’ = 12,96 (kVA) và s đôi c c p = 2, đ ng kínhớ ố ự ườ
trong Stator b ng :ằ
D = 22,3 (cm)
6. ng kính ngoài lõi s t Stator :Đườ ắ

22,3
32,79 ( )
0,68
n
D
D
D cm
K
= = =
Trong đó K
D
đ c xác đ nh theo s đôi c c Kượ ị ố ự
D
= 0,66 ÷ 0,7 v i 2p = 4. Taớ
ch n Kọ
D
= 0,68
Theo b ng 11.2 ả [1] ta ch n đ ng kính ngoài Dọ ườ
n
= 32,7 (cm). Chi uề
cao tâm tr c h = 20 (cm).ụ
7. B c c c :ướ ự
. .22,3
17,514 ( )
2 4
D
cm
p
π π
τ

= = =
8. S b chi u dài tính toán c a Stator :ơ ộ ề ủ
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
' 7
'
2
7
2
6,1. .10
. . . . . .
6,1.12,96.10
13,54 ( )
0,66.1,15.0,92.162.0,7.22,3 .1500
s dl
P
l
k k A B D n
cm
δ
δ δ
α
= =
= =
Trong đó :
P’- công su t tính toán (kVA)ấ
k
dl
- h s dây qu n. V i máy có P = 12kVA và 2p = 4 thì h sệ ố ấ ớ ệ ố
dây qu n n m trong kho ng 0,91 ấ ằ ả ÷ 0,92. Do đó ch n kọ

dl
= 0,92
α
δ
- h s cung c c t . Ch n ệ ố ự ừ ọ α
δ
= 0,66
k
s
- h s d ng sóng. Ch n kệ ố ạ ọ
s
= 1,15
α
δ
.k
s
- tích s . ố α
δ
.k
s
= 0,75
A - t i đ ng. Theo hình 11.4 ả ườ [1] v i b c c cớ ướ ự
τ = 17,514(cm) ta có A = 162 (A/cm)
B
δ
- t i đi n t . Theo hình 11.4 ả ệ ừ [1] v i b c c cớ ướ ự
τ = 17,514(cm) ta có B
δ
= 0,7 (T)
D - đ ng kính trong Stator (cm)ườ

n - t c đ d nh m c (vg/ph)ố ộ ị ứ
9. So sánh tính kinh t :ế
13,54
0,773
17,514
l
δ
λ
τ
= = =
Ta nh n th y h s ậ ấ ệ ố λ n m trong vùng kinh t c a hình 11.5 ằ ế ủ [1].Nên
ph ng án trên là h p lý.ươ ợ
CH NG IIƯƠ
TÍNH TOÁN KÍCH TH C STATOR, ƯỚ
DÂY QU N STATOR Ấ
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
VÀ KHE H KHÔNG KHÍỞ
10.S b đ nh chi u dài lõi s t Stator :ơ ộ ị ề ắ
' '
1
13,5 ( )l l cm
δ
= =
11.V i máy có công su t P = 12kVA và có chi u dài lõi s t l = 13,5cm thì ta ớ ấ ề ắ
ch n lo i thép cán ngu i 2211, v i chi u dài ng n lõi s t có th ép thành ọ ạ ộ ớ ề ắ ắ ể
m t kh i, không c n rãnh thông gió.ộ ố ầ
12.S m ch nhánh song song c a dây qu n Stator :ố ạ ủ ấ
Do dòng đi n pha tính ra I = 17,321A < 50A cho nên l y a = 1 nhánhệ ấ
13.S rãnh m i pha d i m i c c :ố ỗ ướ ỗ ự

V i 2p < 8 thì ch n q là s nguyên trong kho ng q = 3ớ ọ ố ả ÷ 5, trong đó tr sị ố
l n dùng cho máy có s đôi c c ít. Do đó ch n q = 3 rãnh.ớ ố ự ọ
14.S rãnh Stator Zố
1
:
1
2. . . 2.3.2.3 36Z m p q= = =
(rãnh)
15. B c rãnh tướ
1
:
1
1
. .22,3
1,95 ( )
36
D
t cm
Z
π π
= = =
16. S thanh d n tác d ng trong m t rãnh Stator :ố ẫ ụ ộ
1 1
1
. . 1,95.1.162
18,2
17,321
r
dm
t a A

u
I
= = =
(rãnh)
Ch n s thanh d n tác d ng trong m t rãnh ọ ố ẫ ụ ộ
1
18
r
u =
(rãnh)
17. V i đi n áp U = 400V, chi u cao tâm tr c h = 20cm ta ch n dây qu n haiớ ệ ề ụ ọ ấ
l p ph n t m m đ t vào rãnh n a kín.ớ ầ ử ề ặ ử
18. S vòng dây c a m t pha :ố ủ ộ
1
1
1
. . 2.3.18
108
1
r
p q u
W
a
= = =
(vòng)
Tính l i t i đ ng A :ạ ả ườ
1
2. . .
2.3.108.17,321
160,21 ( / )

2. . 2.2.17,514
dm
tt
mW I
A A cm
p
τ
= = =
Sai s :ố ∆A =
160,21 162
.100 .100 1,12 (%)
160,21
tt
tt
A A
A
− −
= =
Ta nh n th y tr s t i đ ng có giá tr sai s n m trong ph m vi cho phépậ ấ ị ố ả ườ ị ố ằ ạ
∆A =1,12% <10%. Do đó k t qu này ch p nh n đ c.ế ả ấ ậ ượ
19. Ch n tích s AJọ ố
1
:
23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
d dàng làm mát nên ch n ki u b o v c a máy là IP23. Theo hình 10-4dĐể ễ ọ ể ả ệ ủ
[1] v i đ ng kính Dớ ườ
n
= 32,7cm và cách đi n c p B nên tra đ c : AJệ ấ ượ
1

khá l n.ớ
Tuy nhiên v i máy có P = 12kVA có th dùng dây d n ti t di n tròn và m tớ ể ẫ ế ệ ậ
đ dòng đi n khi cách đi n c p B có th đ n Jộ ệ ệ ấ ể ế
1
= (6,9 ÷ 7,5)A/mm
2
đ iố
v i máy 2p = 4. Do đó s b ta ch n tích s AJớ ơ ộ ọ ố
1
= 1279(A
2
/cm.mm
2
).
M t đ dòng đi n là :ậ ộ ệ
2
1
1
1279
7,983 ( / )
160,21
tt
AJ
J A mm
A
= = =
20. Ti t di n dây s b :ế ệ ơ ộ
' 2
1 1 1
17,321

0,723 ( )
. . 1.3.7,983
I
s mm
a n J
= = =
Trong đó : a
1
: s m ch nhánh song song. Theo trên thì aố ạ ở
1
= 1 nhánh.
n
1
: s s i ch p. đây ch n s s i ch p nố ợ ậ Ở ọ ố ợ ậ
1
=3 s i.ợ
D a vào ph l c VI.1 ự ụ ụ [1] ta ch n ti t di n dây d n chu n không k cáchọ ế ệ ẫ ẩ ể
đi n :ệ
s = 0,849 (mm
2
)
ng kính dây không k cách đi n :Đườ ể ệ
d
kcđ
= 1,04(mm)
ng kính dây k c cách đi n :Đườ ể ả ệ
d
cđ
= 1,12(mm)
Tính l i m t đ dòng đi n Jạ ậ ộ ệ

1
:
2
1
1 1
17,321
6,801 ( / )
. . 1.3.0,849
I
J A mm
a n s
= = =
21. Ki u dây qu n :ể ấ
Ch n dây qu n hai l p b c ng n v i y < ọ ấ ớ ướ ắ ớ τ1 b c dây qu n y = 8.ướ ấ
1
36
9
2. 2.2
Z
p
τ
= = =
22. H s b c ng n :ệ ố ướ ắ
1
8
sin . sin . sin . 0,985
2 2 9 2
y
y
k

π π π
β
τ
= = = =
23. H s b c r i :ệ ố ướ ả
20
sin . sin3.
2 2
0,960
20
.sin 3.sin
2 2
r
q
k
q
α
α
= = =
24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Trong đó :
.360 3.360
20
36
o o
o
p
Z
α

= = =
24. H s dây qu n :ệ ố ấ
. 0,985.0,960 0,946
dl y r
k k k
= = =
25. T thông khe h không khí :ừ ở
1
1
. 1,08.230,94
0,0106 ( )
4. . . . 4.1,15.0,946.50.108
E
s dl
K U
Wb
k k f w
Φ = = =
Trong đó : K
E
= 1,08 k
dl
= 0,946
U
1
= 230,94(V) f = 50(Hz)
K
s
= 1,15 W
1

= 108(vòng)
26. M t đ t thông khe h không khí :ậ ộ ừ ở
4 4
.10 0,0106.10
0,690 ( )
. . 0,65.17,514.13,5
B T
δ
δ δ
α τ
Φ
= = =
l
Trong đó : H s cung c c t ệ ố ự ừ α
δ
= 0,65
B c c c ướ ự τ = 17,514(cm)
Chi u dài ph n ng ề ầ ứ
13,5 ( )cm
δ
=l
25