CHƯƠNG 2 máy PHÁT điện một CHIỀU

CHƯƠNG 2: MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT
CHIỀU
 Đại cương
 Các đặc tính của máy phát điện một chiều
 Máy phát điện một chiều kích thích độc lập
 Máy phát điện một chiều kích thích song song.
 Máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp.
 Máy phát điện một chiều làm việc song song.
 Điều kiện ghép song song các máy phát.
 Phân phối và chuyển tải giữa các máy phát.


§1. ĐẠI CƯƠNG
 Tuỳ theo kiểu kích thích ta có các loại máy phát

Máy phát
kích thích
độc lập

Máy phát
kích thích
song song

Máy phát Máy phát
kích thích kích thích
hỗn hợp
nối tiếp


§2. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN
MỘT CHIỀU

1. Các đặc tính
 Các đại lượng đặc trưng cho chế độ làm việc của
m.f.đ.m.c chiểu gồm U, I, it. Chúng tạo ra 5 đặc tính:
 Đặc tính không tải E = f(it) khi I = 0, n = const
 Đặc tính ngắn mạch In = f(it) khi U = 0, n = const
 Đặc tính ngoài U = f(I) khi it = const, n = const
 Đặc tính điều chỉnh it = f(I) khi U = const, n = const
 Đặc tính tải U = f(it) khi I = const, n = const


2. Đặc tính không tải E = f(it)
 Khi thí nghiệm, để hở
mạch phần ứng và đo
U, it ta có đặc tính
không tải.
 Đoạn OB là s.đ.đ Edư
tạo bởi từ thông dư.
Edư= (2 ÷ 3)%Uđm.
 Khi tính toán ta dùng đường trung bình của nhánh
lên và xuống của đặc tính không tải.


3. Đặc tính ngắn mạch
 Khi thí nghiệm ngắn mạch, các máy phát được đưa
về kích thích độc lập.
 Khi ngắn mạch Eư = IưRư và Iư =
(1.25 ÷ 1.5)Iđm nên Eư nhỏ.
 Dòng điện it khi ngắn mạch
nhỏ nên mạch từ không bão

Iư
1
2

hoà. Do đó Eư ≡ it
 Mặt khác Eư ≡ Iư nên Iư ≡ it và I(it) đường thẳng.
 đường 1 – có từ dư, đường 2 – không có từ dư

it


Iư ,Eư

 Ta vẽ đặc tính E = f(it)
và đặc tính Iư = f(it)
 Khi ngắn mạch muốn
I = Iđm ta cần it = OC
 Khi đó để tạo ra Eư
chỉ cần it = OD

Iđm
Eư

A

O D

B
it
C

 Như vậy it = OC nhưng chỉ cần một lượng OD để
tạo ra s.đ.đ.
 Phần còn lại DC dùng tạo từ trường bù với tác dụng
khử từ của phản ứng phần ứng.


Iư ,Eư

 ∆ABC có AB ≡ Fư ≡ Iư
và BC ≡ Iư được gọi là
tam giác đặc tính.
3. Các đặc tính làm việc
của máy phát điện một
chiều kích thích độc lập

Iđm
Eư

A

O D

a. Đặc tính ngoài U = f(I)
 Phương trình cân bằng điện áp:
U = Eư - RưIư

B
C

it


 Khi Iư tăng, điện áp rơi
IưRư tăng.

U
Uo

 Khi Iư tăng, từ trường

∆U

phần ứng tăng lên nên E
giảm xuống do p.ư.p.ư.
 Kết quả khi Iư tăng lên, điện
áp ra U giảm xuống.
 Độ thay đổi điện áp:
∆Udm

0

U 0 − Udm
/0 =
×100 = (5 ÷ 15)0 / 0
Udm

I
Iđm

 Ta có thể xây dựng đặc tính ngoài từ tam giác đặc
tính và đặc tính không tải E = f(it)
U, E
H

D

Q
A

B

G

I

Iđm

C

0.5Iđm

P

it


b. Đặc tính điều chỉnh

E

 Khi Iư tăng, U giảm.
Muốn U = const phải

A

B
C

Uđm

tăng it
it

M
0.5Iđm
Iư

tính này

I

 Ta xây dựng đặc

Iđm

it

4. Các đặc tính làm việc của máy phát kích thích song
song
a. Điều kiện tự kích thích
 Máy phải có từ thông dư
 Khi máy ngừng làm việc trong máy còn có từ
thông dư Φ dư.
 Khi quay máy, Φ dư tạo ra s.đ.đ Edư = (2 ÷ 3)%Uđm
 Trong dây quấn kích thích có dòng điện kích thích
ban đầu

Edu
i to =
rt


 Phương trình mạch kích từ:
U
di t
E = rt i t + L t
U1
dt
 Máy phải quay theo một
chiều xác định
 Dòng ito phải tạo ra một từ

E
M

di t
Lt

dt

Uo
Edư

thông cùng chiều với Φ dư để
tăng cường từ trường trong máy.

ito

it1

it2

it

it

 Vậy ito phải có chiều xác định, nghĩa là E phải có
chiều xác định và do đó máy phải quay theo chiều xác
định


 Điện trở của mạch kích
thích rt < rtgh

E
U1

rtgh rt2

rt1

U2

 Khi rt = rt1, điện áp ra
là U1.

Edư

αgh

 Khi rt = rt2, điện áp ra
là U2
 Khi rt = rtgh, điện áp ra không xác định
 Như vậy, muốn có điện áp ra thì rt < rtgh

it


 Để tăng phạm vi điều chỉnh
điện áp, ta làm cong đặc tính
không tải ngay trong đoạn đầu
tiên. Muốn thế ta thường xẻ
rãnh trên cực từ.
b. Đặc tính ngoài U = f(I), rt = const
 Khi Iư tăng, RưIư tăng
 Eư giảm do phản ứng phần ứng tăng
 it giảm do Eư giảm nên U giảm và giảm nhiều hơn
so với máy phát kích thích độc lập.

 I chỉ tăng đến Ith rồi sau đó

U

nếu tiếp tục giảm điện trở tải Uo

∆U

thì I giảm đến In.
 Lí do: máy làm việc trong
đoạn không bão hoà nên E
giảm nhanh khi it giảm. Do

In

Iđm Ith

I

đó U giảm nhanh và làm I
giảm.
 Ta có thể xây dựng đặc tính ngoài từ tam giác đặc
tính và đặc tính không tải E = f(it).


D
H
G

U, E
A

Q
B
C

K
I

Iđm

0.5Iđm

P

it

c. Đặc tính điều chỉnh
Đặc tính điều chỉnh của máy kích thích song song
giống với máy kích thích độc lập.


5. Đặc tính của máy phát kích thích nối tiếp
a. Điều kiện tự kích thích
 Máy phải có từ dư
 Máy phải quay theo một chiều xác định
 Máy phải có tải
b. Đặc tính làm việc

 Do I = it nên chỉ có đặc tính ngoài U = f(I)


 Để vẽ U = f(I) từ đặc tính

U

không tải và tam giác đặc
tính ta vẽ tam giác đặc tính

A

B
C

sao cho A ở trên đặc tính
không tải thì C nằm trên
đặc tính ngoài.
6. Các đặc tính của máy phát kích thích hỗn hợp
a. Các loại máy phát
 Máy kích thích hỗn hợp thuận
 Máy kích thích hỗn hợp ngược

I


b. Các đặc tính làm việc
 Máy phát kích hỗn hợp
thuận U hầu như không

U

đổi khi I tăng nếu bù đủ
 U tăng khi I tăng nếu bù
thừa
 U giảm khi I tăng nếu bù
thiếu

I

 U giảm nhiều khi I tăng nếu máy kích thích hỗn hợp
ngược


 Ta có thể xây dựng đặc tính ngoài từ tam giác đặc
tính và đặc tính không tải E = f(it)
G

H

D

U, E

AQ

B

C

A
I

Iđm

0.5Iđm

C

B
P

it


§3. MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU LÀM
VIỆC SONG SONG
1. Lý do
 Bảo đảm cung cấp
điện an toàn.
 Sử dụng các máy phát
một cách kinh tế nhất.
2. Điều kiện nối song song
 Cùng cực tính

m

n

 E2 = U
 Nối dây cân bằng ở
máy phát kích thích

m

n

hỗn hợp
3.

Phân

phối

và

chuyển tải giữa các
máy
 Sau khi nối, nếu thỏa mãn các điều kiện trên máy
phát 2 mới được nối vào sẽ làm việc không tải.
 Lúc này ta phải phân phối lại công suất giữa 2 máy.


 Muốn thế ta sẽ điều chỉnh it để thay đổi E của từng
máy.
U

1
3

4
2

I2

I2

I2

I1

I1

I

I1


 Để dễ dàng tính toán, ta coi các đặc tính là đường
thẳng.
 Tam giác ABC được
gọi là tam giác đặc tính
dùng khi tính toán
phân bố phụ tải.
 Từ hình vẽ ta có:
∆U E − Udm Udm × ∆U
=
=
∆I

Idm
I dm

U

E

Uđm

A
C

∆U

B

∆I
I

Iđm


Ví dụ: Máy phát một chiều A có P = 400kW, U = 240V,
∆U = 4% làm việc với máy phát B có P = 500kW, U =
240V, ∆U = 6% chia đều nhau tải 600kW. Tính dòng
điện mỗi máy khi tải tăng đến 4000A.
Bỏ qua điện trở kích thích ta có:
IdmA

PdmA 400 × 10 3

=
=
= 1666.7A
Udm
240

IdmB

PdmB 500 × 10 3
=
=
= 2038.3A
Udm
240

Pt
600 × 10 3
It =
=
= 2500A
Udm
240