Tổng quan hệ thống kích từ trong máy phát điện

Đề tài
Đề tài
:
:
KHẢO SÁT 2 PHƯƠNG ÁN KÍCH TỪ
KHẢO SÁT 2 PHƯƠNG ÁN KÍCH TỪ
TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN
TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN


TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ


BÀI TIỂU LUẬN
BÀI TIỂU LUẬN
Hệ thống điện điện tử ô tô
Hệ thống điện điện tử ô tô
Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn
1. Lê Văn Đạt Châu Anh Khoa
2. Nguyễn Đình Toàn
3. Phạm Văn Ngà
4. Võ Huy Lớp: N02 Nhóm: 6
Huế, 21/2015

I. Tổng quan hệ thống kích từ
I. Tổng quan hệ thống kích từ
•
Nhiệm v:
Cung cấp dòng 1 chiều cho cuộn dây tạo ra từ trường của máy
điện đồng bộ. Hệ thống kích từ được điều khiển và bảo vệ nhằm
đáp ứng công suất kháng cho hệ thống thông qua sự điều khiền
điện áp bằng cách điều khiển dòng điện kích từ.
•
Yêu cầu:
Dòng kích thích phải có khả năng điều chỉnh được để đảm bảo
chế độ làm việc luôn ổn định, kinh tế của máy phát điện với chất
lượng điện năng cao.
•
Phân loại: gồm 3 loại cơ bản
Hệ thống kích từ 1 chiều
Hệ thống kích từ xoay chiều
Hệ thống kích từ tĩnh

II. Sơ đồ hệ thống kích từ trong MFĐ
II. Sơ đồ hệ thống kích từ trong MFĐ
1. Cấu tạo hệ thống kích từ
1. Cấu tạo hệ thống kích từ
Một máy phát hoặc một động cơ điện bao gồm một roto quay trong
một từ trường. Từ trường có thể được sinh ra bằng nam châm vĩnh cửu
hoặc bởi các cuộn dây kích từ. Trong trường hợp máy điện sử dụng
cuộn dây kích từ, phải có một dòng điện chạy qua cuộn dây để tạo ra từ
trường, nếu không thì năng lượng sẽ không được chuyển từ hoặc tới
roto. Quá trình tạo ra từ trường bằng dòng điện được gọi là quá trình
kích từ.

Mục đích chính của hệ thống kích từ là điểu khiển điện áp stato của
máy phát điện. Để làm được điều này, hệ thống kích từ cung cấp dòng
một chiều cho roto của máy phát để có thể tạo ra được điện áp trên đầu
cực của stator khi roto quay.
Để duy trì máy phát ở trạng thái ổn định, hệ thống kích từ bằng
việc đo dòng điện và điện áp đầu ra sẽ điểu chỉnh từ trường được tạo ra
trên roto.

Hình bên mô tả ngắn gọn các khối chức năng của một hệ thống kích từ.
Hệ thống kích từ bao gồm khối
điều chỉnh tự động điện áp AVR
(Automatic Voltage Regulator),
có thể có thêm chức năng ổn định
hệ thống công suất PSS (Power
System Stablizer). Các khối này sẽ
lấy thông tin về dòng điện, điện áp
phát ra từ máy phát và so sánh với
giá trị dòng điện, điện áp danh
định rồi từ đo đưa ra các xung
điều khiển thích hợp điều khiển
đóng mở các van bán dẫn của bộ
chỉnh lưu có điều khiển SES
(Static Excitation System) để điều
khiển dòng điện một chiều cấp
cho cuộn dây kích từ của máy
phát, do đó điều khiển được từ
trường sinh ra ở máy phát.

2.Hai phương án kích từ trong máy phát điện (thuận
2.Hai phương án kích từ trong máy phát điện (thuận

nghịch)
nghịch)
2.1. Phương án kích từ một chiều
Hệ thống kích từ loại này sử dụng máy phát một chiều như nguồn năng
lượng kích từ và cung cấp dòng điện cho rotor của máy điện đồng bộ
thông qua các vòng trượt. Máy kích từ một chiều có thể được kéo nhờ một
động cơ hoặc gắn vào trục của máy phát. Nó có thể tự kích hoặc là kích từ
độc lập. Khi kích từ độc lập, từ trường của bộ kích từ được cấp bởi bộ kích
từ nhỏ như là máy phát nam châm vĩnh cửu.

Hình 1-a biểu diễn sơ đồ đơn giản của hệ thống kích từ một chiều với bộ
khuyếch đại quay. Nó bao gồm một máy điện một chiều (DC) để cung cấp
dòng một chiều cho cuộn kích từ máy phát chính thông qua các vòng trượt.
Từ trường máy kích từ DC được điều khiển bằng bộ khuyếch đại điện cơ. Bộ
khuyếch đại điện cơ là một loại đặc biệt của bộ khuyếch đại quay. Nó là một
máy điện một chiều chế tạo đặc biệt có 02 bộ chổi than đặt lệch nhau góc
90o về điện, một bộ trên trục d, một bộ trên trục q.
Việc điều khiển từ trường
cuộn dây được định vị trên trục
d. Một cuôn bù mắc nối tiếp với
phụ tải trên trục d sinh ra từ
trường bằng và ngược chiều với
dòng điện phần ứng trên trục d
do đó loại bỏ được phản hồi âm
do sự phản ứng lại của dòng điện
phần ứng. Bộ chổi than trên trục
q bị ngắn mạch, công suất điều
khiển từ trường rất nhỏ được yêu
cầu để tạo ra dòng điện lớn ở
phần ứng trên trục q.

Hình 1-a

2.2. Phương án kích từ xoay chiều
Hệ thống kích từ này sử dụng máy phát xoay chiều như là nguồn năng lượng
kích từ của máy phát chính.
Thường máy kích từ có cùng trục vối trục Turbine, máy phát. Điện áp xoay
chiều ở ngõ ra của bộ kích từ được chỉnh lưu có điều khiển (SCR) hoặc không
có điều khiển (diode) để tạo ra dòng một chiều cần cho từ trường của máy
phát. Bộ chỉnh lưu có thể là tĩnh hoặc là quay.

2.2.1. Hệ thống chỉnh lưu tĩnh:
Với hệ thống này, ngõ ra một chiều cấp cho từ trường cuôn dây của máy
phát chính thông qua các vòng trượt. Khi chỉnh lưu không có điều khiển được
sử dụng, bộ điều chỉnh sẽ điều khiển từ trường của bộ kích từ xoay chiều, như
thế nó sẽ điều khiển tiếp điện áp ngõ ra của bộ kích từ.

Sơ đồ đơn tuyến đơn giản của hệ thống kích từ chỉnh lưu máy phát xoay
chiều có điều khiển từ trường được trình bày như hình 1-b. Bộ kích từ máy
phát xoay chiều được kéo nhờ rôto của máy phát chính.
Bộ kích từ này là tự kích
với năng lượng từ
trường được cung cấp từ
bộ chỉnh lưu Thyristor.
Năng lượng của bộ điều
chỉnh điện áp được cấp
từ điện áp ngõ ra của bộ
kích từ.
Khi bộ chỉnh lưu điều khiển Thyristor được sử dụng, bộ điều chỉnh điều
khiển trực tiếp điện áp một chiều ở ngõ ra của bộ kích từ.
Hình 2-a

Hình bên biểu diễn sơ đồ hệ thống chỉnh lưu có điều khiển. Bộ chỉnh lưu
điện áp điều khiển việc dẫn của thyristo. Bộ kích từ của máy phát xoay chiều là
tự kích và sử dụng điều chỉnh điện áp tĩnh độc lập để duy trì điện áp ở ngõ ra.
Vì thyristor điều khiển trực tiếp ngõ xuất của bộ kích từ nên hệ thống này cho
đáp ứng nhanh ngay từ đầu (thời gian đáp ứng nhỏ).
Ở hình 2-a và hình 2-b
có hai kiểu điều chỉnh độc lập:
1. Bộ điều chỉnh xoay
chiều tự động duy trì điện áp
đầu cực máy phát chính bằng
với điện áp ra mong muốn.
2. Bộ điều chỉnh một
chiều duy trì điện áp kích từ
máy phát là hằng số, xác định
bằng điện áp chuẩn DC.
Hình 2-b
Bộ điều chỉnh một chiều hay bộ điều khiển bằng tay được sử dụng khi bộ
điều khiển xoay chiều bị hư hoặc cần ngưng làm việc. Tín hiệu đưa vào bộ
điều khiển xoay chiều có ngõ bị nhập phụ nhằm cung cấp thêm chức năng
điều khiển và bảo vệ

2.2.2. Hệ thống chỉnh lưu quay: (Hệ thống chỉnh lưu không chổi than)
Với bộ chỉnh lưu quay, các vòng trượt và chổi than được bỏ, điện áp
một chiều ở ngõ ra trực tiếp cấp cho từ trường máy phát chính như ở hình 21
Phần ứng của bộ kích từ xoay chiều và chỉnh lưu diode quay kích từ
máy phát chính.
Một bộ kích từ xoay chiều phụ,
có một rotor nam châm vĩnh cửu
quay với phần ứng của bộ kích từ

và Diode chỉnh lưu. Ngõ ra chỉnh
lưu của Stator bộ kích từ nhỏ
cung cấp năng lượng từ trường
tĩnh của bộ kích từ xoay chiều.
Bộ điều chỉnh điện áp điều khiển
từ trường của bộ kích từ xoay
chiều, điều khiển trở lại của máy
phát chính.
Hình 2-c
Một hệ thống như vậy được gọi là một hệ thống kích từ không có chổi
than.
Nó được phát triển để tránh việc sử dụng các chổi than khi các dòng dòng
điện kích từ lớn cho các máy phát rất lớn.
(VD: Công suất từ trường cấp cho máy phát 600MW là trên 1MW ).

Tuy nhiên với chổi than và các vòng trượt hiện đại, bảo hành tốt, vấn
đề cung cấp dòng kích từ lớn không là quan trọng. Hệ thống kích từ xoay
chiều có và không có chổi than đều hoạt động tốt như nhau.
Hiệu suất đáp ứng ban đầu của các kích thích dùng chổi than không
cho phép trực tiếp đo lường dòng và áp từ trường của máy phát.
Điều khiển bằng tay điện áp của máy phát chính được thực hiện bằng
cách thay đổi trị số đặt nhập một chiều cho mạch cổng của Thyristor.